型鋼混凝土組合柱施工

1、.超高層建筑斜向型鋼混凝土組合柱施工技術(shù)X碧橋，唐 兵XX省華建建立股份XXXX分公司，XX XX 518034【摘要】本文通過工程實例，對超高層建筑斜向型鋼混凝土組合柱施工技術(shù)要點、施工工藝、工序質(zhì)量及過程控制進展了綜合研究，重點攻克了超高層建筑中斜向型鋼柱和斜向型鋼混凝土組合柱的軸線標(biāo)高控制和測量定位及厚鋼板上開斜向孔、半裝配式箍筋安裝等關(guān)鍵技術(shù)，可指導(dǎo)工程建立工程中斜向型鋼混凝土組合柱的施工。【關(guān)鍵詞】斜向型鋼混凝土組合柱借位測量 鋼骨斜向開孔 半裝配式箍筋安裝1前言超高層建筑越來越多地采用了型鋼混凝土組合構(gòu)造，為了滿足建筑型體變化、內(nèi)部高大空間和構(gòu)造轉(zhuǎn)換的需要，設(shè)計往往采用斜向型鋼混凝

2、土組合柱，但與通常的垂直型鋼混凝土組合柱相比，斜向型鋼柱和斜向柱模板的軸線、標(biāo)高控制定位和厚鋼板上開斜向孔是斜向型鋼混凝土組合柱施工中需解決的特殊技術(shù)課題。本文先列舉一些作者參與工作的工程實例，通過這些例子概括地介紹目前超高層建筑斜向型鋼混凝土組合柱主要類型和施工特點，對斜向型鋼混凝土組合柱施工技術(shù)要點、施工工藝、工序質(zhì)量及過程控制進展了綜合研究，總結(jié)出了超高層建筑斜向型鋼混凝土組合柱施工方法和技術(shù)措施。2 工程實例2.1XX江勝大廈XX江勝大廈工程地下3層，地上局部建筑面積105213平方米，由A、B二棟塔樓組成。A棟寫字樓39層，建筑高度178.55m，框架-筒體構(gòu)造；B棟酒店30層，建筑

3、高度116.15m，框架-剪力墻構(gòu)造。工程被建立部立項為全國第六批新技術(shù)應(yīng)用示范工程，質(zhì)量目標(biāo)為“魯班獎。圖2.1-1 江勝大廈主體構(gòu)造平面圖A棟一層為大堂和商業(yè)展示廳，七層、十七層、三十層為避難層兼設(shè)備層，其余層為辦公，首層層高為10.0m、二層為6.0m、標(biāo)準層為4.2m、避難層為6.0m，構(gòu)造形式為框架-核心筒構(gòu)造，周邊框架柱地下二層十一層為型鋼混凝土柱，由于外墻立面的變化，周邊型鋼混凝土柱從四層樓面標(biāo)高開場逐層向外傾斜，到七層樓面標(biāo)高恢復(fù)直立狀態(tài)，斜柱頂端最大位移1605，向外傾斜7度。平面變化如以下圖： 三層柱定位圖 七層柱定位圖圖2.1-2 柱平面定位圖斜向鋼柱施工現(xiàn)場圖 斜向型鋼

4、混凝土柱外觀圖圖2.1-3 斜柱實物圖片2.2 XX國際商會中心XX國際商會中心工程地下3層，地上55層，建筑面積134081平方米，高度214.5米。構(gòu)造型式上，主樓為內(nèi)筒外框型鋼混凝土組合構(gòu)造，內(nèi)筒及外柱內(nèi)共有62根H型、十字型鋼柱，從地下1層一直到主體19層。在D軸和K軸從1層至6層設(shè)斜柱分別延伸到E軸和J軸。該工程獲2006年度中國建筑工程魯班獎。標(biāo)準層型鋼混凝土組合構(gòu)造平面布置圖 斜柱外觀圖2.2 斜柱布置圖2.3XX世貿(mào)中心大廈招商銀行總部大樓XX世貿(mào)中心大廈現(xiàn)“招商銀行大廈是一幢超高層商業(yè)金融建筑，該工程建筑面積119000平方米，地下室3層，地上53層，裙樓5層，建筑高度237

5、.2米。大廈立面設(shè)計獨特，由塔樓六層正四邊形平面四邊四角逐漸向內(nèi)收縮至49層為正八邊形平面，立面四邊傾斜角度1.498°，呈梯形，四角傾斜角度4.666°，呈倒三角形，從51層向上至屋面又從正八邊形恢復(fù)成與六層平面一樣的正四邊形平面。塔樓局部1至7層由20根外圍柱組成一個邊長為44. 5m正四邊形平面，外形立面規(guī)那么，從8層向上，外圍16根邊柱以104.6mm/4m的斜率沿X方向或Y方向向內(nèi)傾斜。4根角柱那么以173.2mm/4m的斜率向中心傾斜。由一個正方形柱(1500*1500)演變成一個復(fù)合巨形柱，在15層開場分叉成兩個異形角柱，傾斜并向上延伸至49層。最終形成8個傾

6、斜的平面構(gòu)成世貿(mào)中心大廈主要外形。該工程被評為2003年中國建筑工程魯班獎和全國建筑業(yè)新技術(shù)應(yīng)用示范工程。n建筑立面 構(gòu)造立面圖3.3 世貿(mào)中心大廈3工藝原理3.1根據(jù)斜柱在三維空間的變化形態(tài)，研究制定借位測量方法，將三維構(gòu)件準確投影至二維平面，通過豎向投點控制網(wǎng)閉合、測量、排尺、放線，快捷、準確地完成斜柱構(gòu)件的空間定位； 根據(jù)工程實踐，針對斜向型鋼柱在施工及自重荷載下的變形影響和樓面混凝土收縮對斜向型鋼柱位置的影響，采用了預(yù)留變形量的方法，保證了型鋼混凝土組合柱斜度，位置準確。3.2設(shè)計采用專用夾具進展鋼板開斜向孔，使鉆頭在專用夾具的卡位和夾持下準確定位和保持鉆進角度，滿足了開孔精度要求，解

7、決了斜柱鋼骨斜向開孔、水平穿筋難題。3.3根據(jù)構(gòu)造特點和設(shè)計要求，對柱的各類箍筋進展統(tǒng)籌安排，將柱的半數(shù)箍筋套入下段伸出樓面的型鋼柱，另半數(shù)箍筋在每根型鋼柱吊裝前套入型鋼柱，隨柱吊裝，待型鋼柱焊接就位后，再逐個就位箍筋。4主要施工方法4.1工藝流程4.1.1總體施工工藝流程：標(biāo)準柱豎向投點控制網(wǎng)閉合，測量，排尺，放線柱頂標(biāo)高測量,定相對標(biāo)高控制值確定柱頂位移值超偏處理抄平結(jié)果與下節(jié)柱預(yù)檢數(shù)據(jù)綜合處理鋼柱就位，確定借位值進展粗校分析測量數(shù)據(jù)鋼柱重校正會審安裝測量記錄，指定施焊順序，確定特殊部位處理方案施焊，測量跟蹤觀測柱焊接檢驗驗收標(biāo)準柱豎向投點控制的閉合提供下節(jié)鋼柱預(yù)控數(shù)據(jù)圖柱模板定位柱模板安

8、裝驗收澆筑混凝土。4.1.2鋼柱斜向開孔工藝流程：將柱體固定在胎架上在柱體上畫出標(biāo)高線和定位軸線標(biāo)出所有鋼筋孔的位置根據(jù)不同方向的斜孔制作臨時支架固定磁力鉆開孔去除臨時支架。圖4.1 胎架示意圖4.1.3半裝配式箍筋安裝工藝流程為：套裝1.5m柱高的箍筋在加工場預(yù)先套裝一半箍筋在鋼骨上吊裝已套箍筋的鋼骨鋼骨焊接、探傷連接豎向鋼筋1.5m柱高堆積箍筋上提綁扎鋼骨預(yù)裝箍筋套裝綁扎剩余少量箍筋套裝綁扎。操作要點如下：4.2施工技術(shù)措施4.2.1垂直控制網(wǎng)的布設(shè)：地下室工程完畢后，用LEICA-ZL天頂垂準儀將地下室控制點投測至首層樓面，建立矩形控制網(wǎng)，作為主樓施工過程的豎直控制和施工放樣的依據(jù)。矩形

9、四邊為控1、控2、控3、控4分別與柱列線平行。4.2.2垂直控制網(wǎng)的轉(zhuǎn)換：由于首層轉(zhuǎn)換起始點向上開場逐層內(nèi)收外擴，為提高工效和防止誤差累積，顧及儀器性能條件和消弱施工環(huán)境的影響，各層單獨控制的同時，實施分段控制。一般一層為一個施工段，當(dāng)本段施工完畢，將此段四個控制點準確投至上一段的起始樓層，進展矩形控制網(wǎng)的檢測及核正，確認控制點準確后，重新埋點。4.2.3外立面斜率及鋼柱的測量控制1、由點控制面,控制好外圍每一根柱的斜率，那么這一列斜柱形成的外立面斜率就得到了控制，混凝土柱中暗含鋼柱，施工測量中需兩次進展斜率及定位控制。2、鋼柱測量控制1始斜端測量定位在樓面混凝土澆筑完成后，對鋼柱始斜端的位置

10、、標(biāo)高進展逐個測量，記錄鋼柱在、方向上和設(shè)計的偏差、和標(biāo)高偏差，確定偏移值，為超偏處理提供數(shù)據(jù)。2始端中線定位在安裝完成的始斜端柱頭定位其各個面的幾何中心線，即型鋼柱各個平面中心線。確定相對標(biāo)高控制線，做好明顯的標(biāo)志。3安裝段中線定位斜鋼柱在工廠加工、檢驗、檢測完成后，亦定位其各個面的幾何中心線和相對標(biāo)高控制線，做好明顯的標(biāo)志，作為和現(xiàn)場安裝完成鋼柱的對接控制線。如圖5.2.3(a)：(a) (b) (c)圖4.2-1 鋼柱定位安裝圖以工字型鋼箍骨為例4現(xiàn)場平面定位根據(jù)設(shè)定好的相對標(biāo)高線和樓層混凝土面的實際標(biāo)高，將上段柱的相對標(biāo)高控制線處的斜鋼柱截面投影到樓層混凝土面上，并找出各個面的幾何中心

11、點，作為斜柱安裝的控制點。見圖5.2.3(b)5現(xiàn)場吊裝就位以上準備工作完成后，將斜鋼柱吊裝就位，用相對標(biāo)高作為其粗略的控制線，用連接耳板和螺栓臨時連接、并系好攬風(fēng)鋼絲繩。如圖5.2.3(c)：6糾正偏移首先糾正標(biāo)高偏差，標(biāo)高偏差是通過上下段柱的坡口焊縫寬度來調(diào)整的，標(biāo)高調(diào)整到位后用鐵削子臨時固定焊縫。然后是X或Y軸位置調(diào)整，方法是用經(jīng)緯儀或線垂將相對標(biāo)高控制線和各個面的幾何中心線的交點與它們在樓層混凝土面上投影點對齊。X和Y方向的糾偏主要是通過千斤頂和攬風(fēng)鋼絲繩進展。4.2.4柱模板斜率控制 1、為了保證混凝土柱與箱形鋼柱斜率的一致性，采用同一平面控制網(wǎng)，進展測量控制。 2、利用投影法控制柱

12、模的斜率，在樓面柱模定位放線中，彈出傾斜后柱模頂端及中部每個邊在樓面上的投影線。柱模就位時，用線錘分別測出柱頂及中部的投影是否與投影線一致，這樣一根柱通過三點(柱頂，柱中，柱根)控制其斜率。 3、每次柱位放線后，用15KG線錘測出每兩層柱模投影線的差值。通過外控的方法檢查每次放線的準確性，如實測值大于±2mm，那么必須重新放線。4.2.5預(yù)留變形量 1、受建筑物變形影響，一般網(wǎng)點和鋼柱在混凝土澆筑后會向中部收縮，收縮變形量為0.4×10-41.0×10-4，所以在校正柱斜率時，設(shè)置一定的外伸量1-3mm，用以抵消這局部收縮值。2、由于斜向型鋼柱是向內(nèi)或向外傾斜一定

13、角度的，糾偏以及焊接完成后的施工過程如柱鋼筋綁扎、混凝土澆筑中不可防止地有豎向荷載施加在斜向型鋼柱上，有加大其傾斜的趨勢，而此時鋼柱已經(jīng)沒有任何的拉接加固措施，通過斜柱起始層斜柱的施工、綜合樓面始斜端測量的結(jié)果，并結(jié)合型鋼柱在此類荷載下的彎矩和撓度驗算，得出變形值，在后續(xù)層斜柱的施工過程中對鋼柱頂端的位置進展了微調(diào)，經(jīng)過后續(xù)樓層的施工，糾偏效果良好。5.2.6鋼柱斜向開孔1、鋼板開孔前必須按照設(shè)計傾斜角度胎架上，在鋼板上標(biāo)出所有鋼筋孔的位置，在構(gòu)件上劃出孔的中心和直徑，在孔的圓周上90°位置打四個沖眼，作鉆孔后檢查用，中心沖眼應(yīng)大而深。2、每排斜孔制作一次臨時支架，支架的三角撐與鋼板

14、電焊，支架鋼板平臺必須保持水平，以擱置鉆機。3、固定磁力鉆開孔時應(yīng)保持鉆桿豎直，鉆頭在專用夾具的卡位和夾持下準確定位和保持鉆進角度，在斜鋼板上鉆出斜向孔，鉆孔時應(yīng)澆水降溫，保證圓孔成型。鉆孔一排后，撤除臨時支架，再重復(fù)進展下一排鉆孔工作。圖4.2-2 鋼板開孔示意圖4.2.7半裝配式箍筋安裝1、套裝1.5m柱高的箍筋。在上下層柱主筋進展直螺紋連接之前，先將局部箍筋套入，堆積到1.5m高度，待鋼骨柱安裝完成、柱主筋連接好后，把堆積的箍筋上提綁扎。這樣能解決柱下部箍筋套箍困難的問題。2、鋼骨預(yù)套箍筋。在加工場地先將鋼骨柱水平放置，并用木方墊高，將一半的箍筋套裝在鋼骨上半段，利用鋼骨的穿筋孔，設(shè)置3

15、2的插銷臨時固定箍筋，將箍筋和鋼骨同時吊裝見圖5.2.7，由于局部箍筋在加工場地套箍容易，吊裝后不受鋼骨焊接、主筋連接的影響，操作簡便，質(zhì)量可靠。 3、鋼骨吊裝焊接。鋼柱吊裝可利用連接板上的螺栓孔，為了便于吊裝和防止起吊時連接板變形，應(yīng)采用專用吊具，吊具用高強度螺栓與連接板連接。安裝時應(yīng)采取臨時固定措施，并進展垂直度觀測，防止鋼骨偏位。4、柱主筋連接。直螺紋連接過程中隨時調(diào)整柱筋，防止鋼筋安裝偏斜或骨架扭曲。5、1.5m柱高堆積箍筋上提綁扎。將此局部箍筋按規(guī)定間距逐根上提到位進展綁扎，注意控制鋼筋骨架的垂直度。6、鋼骨預(yù)裝箍筋套裝綁扎。將鋼骨上預(yù)套的箍筋按規(guī)定間距逐根下套綁扎。7、補充套裝余下

16、的箍筋，檢查箍筋間距、水平度、保護層，并調(diào)較鋼筋骨架。4.2.8柱混凝土澆筑由于勁性柱中鋼骨將柱身分成幾個局部，因此在澆筑混凝土?xí)r必須分層下料，同時振搗時必須對稱振搗，以防鋼柱受扭。由于勁性柱身中有隔板，特別是梁柱節(jié)點處鋼筋很密，因此，要求混凝土坍落度較大。坍落度1618cm為宜。圖4.2-3 半裝配式箍筋吊裝5 質(zhì)量保證措施5.1從鋼柱的制作加工、安裝方法及質(zhì)量要求，在每一工序施工前均由技術(shù)人員進展詳細交底及現(xiàn)場指導(dǎo)。對于復(fù)雜節(jié)點的處理先做樣板組織現(xiàn)場操作人員現(xiàn)場學(xué)習(xí)，同時加強質(zhì)檢力量。將質(zhì)量檢查工作貫穿于施工全過程，并嚴格執(zhí)行質(zhì)量獎罰制度，使施工工序質(zhì)量到達內(nèi)控要求。5.2防止斜鋼骨、柱主

17、筋偏位。在鋼骨安裝、柱主筋連接時要對鋼骨和連接好的柱筋進展臨時固定，防止偏位或扭曲后無法套箍。對個別偏位的柱筋要在箍筋綁扎前進展調(diào)較。5.3斜鋼柱的安裝應(yīng)嚴格按圖紙規(guī)定的軸線方向和位置定位，受力和孔位應(yīng)正確；吊裝過程中應(yīng)使用經(jīng)緯儀嚴格校準傾斜角度，并及時定位。5.4針對異型箍筋型式復(fù)雜不便于施工的問題，采取施工前先在現(xiàn)場放樣做樣箍的方法，將每種類型的箍筋按1：1制作實物大樣，會同設(shè)計人員逐個找出不合理之處進展修改。對確實無法套進鋼柱的箍筋，在滿足最小配筋率的情況下盡量簡化箍筋的形式，把局部異型箍改為矩型箍，減少每組箍筋內(nèi)的肢數(shù)。由于彎鉤平直段長度到達180mm，將少量碰到鋼骨的箍筋修改為焊接箍筋，確保箍筋安裝后不碰到鋼骨。6 體會6.1通過對斜向型鋼混凝土柱施工技術(shù)的研究，成功解決斜向型鋼柱和斜向柱模板的軸線、標(biāo)高控制定位和厚鋼板上開斜向孔是斜向型鋼混凝土組合柱施工中需解決的特殊技術(shù)課題，為設(shè)計在超高層建筑中采用斜向型鋼混凝土組合柱從而滿足建筑型體變化、內(nèi)部高