型鋼混凝土柱施工技術

楊喬雄

（中建海峽建設發展有限公司）

型鋼混凝土柱施工技術

楊喬雄

（中建海峽建設發展有限公司）

本項目通過對型鋼混凝土柱的應用，提高了建筑的實用性，且建筑的美觀性能和安全性能均得到保障，具有良好的抗震效果，施工效果較好，為類似型鋼混凝土結構在建筑中的應用提供了參考。

型鋼混凝土柱；施工技術

引言

高層建筑施工中，由于采用異形鋼骨柱施工，施工工藝較為復雜、施工周期較長，對施工質量要求較高，因此整個工程從施工方案的選擇到鋼構件的加工和安裝等方面均嚴格按照設計方案實施，確保了項目的順利開展。

1　工程簡介

本文所研究的對象是棕櫚灣一期一棟高層建筑，該建筑共有5層裙樓，主樓地上42層，層高162.86m，占地面積116751m2。其中，第1層樓高5.5m，自第6層開始，每層樓層高3.76m。工程用勁性框架柱-核心筒作為主樓結構，以異形柱和方形柱作為框架形式，異形鋼骨柱地下5～14層寬度為1.2m，第15～28層為1.1m，第29～41層為1m，整體為長方形，除了長邊展開長度為319m，短邊展開長度為219m之外，整個結構的高度無任何變化。16層以下的混凝土強度等級達到了C60，第17～30層為C50，第32層及以上的混凝土強度達到了C40，選用箍筋φ14@100和主筋56φ32的鋼筋配置。異形柱內有三個鋼結構骨架，這三個骨架整體呈三角形，每個骨架都由十字形柱拼接而成，并以Q345B的鋼板作為鋼骨腹板和翼緣，腹板厚度為20mm，翼緣厚度為28mm。圖1所示即鋼骨柱的平面位置。

圖1　鋼骨柱平面示意圖

2　工程特點

（1）考慮到該工程的位置在市中心，施工場地有限，且主樓中間遍布混凝土核心筒，同時鋼結構的外形較為特殊，故需盡可能多布置測量控制點，并且進行聯測，以解決通視度低的問題。此外，由于工程為高層建筑，必須針對不同的高度設置相應的內部控制網，這意味著工程的作業難度將會很大，且工作量也很多。

（2）工程采用了厚度在35～40mm之間的鋼板來制作鋼結構，需要頻繁的開展焊接工作，加上吊裝單元長度小，構建質量大，因而對工期的要求較高，如果要在短期內完工的話，焊接的質量和效率可能會大打折扣。

（3）工程的每一根鋼立柱都是獨立的，且沒有永久性的可靠連接位于樓層缺失處混凝土核心筒與鋼外筒之間，因此，如何使結構在風荷載、施工荷載的作用下保持高度穩定性至關重要。

（4）由于基坑支撐的存在，進入地下室施工階段時，必須將其對建筑物異形巨型鋼骨柱施工造成的影響考慮進去，且長方形外框架組合勁性柱的構建尺寸較大，鋼骨外部尺寸隨著高度的變化而變化，在大堂及屋頂的部分，由于結構很高，要順利澆筑鋼骨柱外包混凝土難度相當大，這也是該工程的難點所在。

3　型鋼混凝土柱施工技術

3.1型鋼柱模板加固措施

本工程施工中考慮到塔式起重機的運輸壓力，工序上柱和樓板同時施工的要求，型鋼柱模板采用了散拼支模，對拉螺桿固定的形式。由于型鋼混凝土柱截面積均較大，經過計算測定要求，當對拉螺桿無法避開型鋼芯時，可以在鋼柱腹板上開設預留孔，讓對拉螺桿通過；而在型鋼柱無法開孔的部位，則可直接將鋼筋焊接在鋼柱上，間距加密并對模板進行拉結固定。型鋼柱腹板上的螺桿預留孔，應按施工方案設計要求，統一在加工廠開設，并使模板上的預留孔與之相對應，以提高模板的周轉使用率。

3.2型鋼芯的安裝連接

由于工程的層高較高，型鋼芯的斷面較小，本身的剛度不足，所以施工中采取分段吊裝，現場焊接的安裝方法。工程的型鋼芯是由Q345B鋼板制作的H型鋼芯，從地下室的底板開始設置，型鋼柱腳采用端承式柱腳，在地下室底板預埋地腳螺栓和定位錨板，并采用用鋼板制作的安裝支架進行固定，首節鋼芯吊升就位后，將型鋼芯底板穿入地腳螺栓，加上壓板，然后將螺栓擰緊，完成型鋼芯的首節安裝。兩節型鋼芯的連接，翼緣板采取等強度坡口對接焊的方式，焊縫的等級為Ⅰ級，腹板采取鋼板和高強螺栓連接。型鋼芯的拼接焊縫設置在樓層標高1.200m處，安裝過程中利用安裝耳板和高強度螺栓進行協助型鋼芯就位，然后再進行焊接。施工中為保證鋼芯的垂直度誤差小于（或等于）5mm，在樓層上使用激光經緯儀及纜風繩一同調整和控制型鋼芯的垂直度以，確保鋼芯的安裝連接質量。

3.3型鋼混凝土柱與混凝土梁節點處的鋼筋處理

在型鋼混凝土柱與混凝土梁節點處，由于該處鋼筋密集，加上型鋼芯的存在，令到該處的鋼筋，特別是梁的縱筋和箍筋綁扎困難。針對這些情況，可以采取以下幾種方法解決：①繞開型鋼芯。混凝土框架梁角部的縱筋可以正常地從柱鋼筋和型鋼芯之間穿過節點，或者以1：6打彎后繞開型鋼芯，在型鋼芯外側滿足錨固長度或穿過。②預留穿筋孔。在梁柱節點中，當梁縱筋遇到型鋼芯腹板時，因為型鋼芯腹板不是主要受力構件，所以可采用在型鋼腹板上預留穿筋孔洞的方法，使梁縱筋可直接穿過型鋼腹板進行安裝。預留穿筋孔的孔徑要利于梁筋穿過，但又不能過于削弱型鋼腹板，一般預留的穿筋孔的孔徑比梁筋直徑大3～ 5mm為宜。而且預留穿筋孔應在型鋼加工廠進行，不能在施工現場直接采用火焰切割開孔。③預焊鋼板托座。在梁柱節點中，會有梁縱筋遇到型鋼芯翼緣板，而作為型鋼混凝土結構的主要抗彎受力構件，翼緣板又不允許在上面開孔，在這種情況下，可采用在翼緣上預焊鋼板托座，梁縱筋再焊接在托座上的方法進行處理。施工中根據混凝土梁縱筋的排布要求，確定翼緣鋼板托座的對應位置，然后按設計要求的托座鋼板的厚度、寬度、長度在加工廠與型鋼翼緣板焊接，并在型鋼翼緣板后增設牛腿或者加勁板。④另外，由于型鋼芯的存在，令梁柱節點處的箍筋無法整根穿過型鋼芯時，可以使用將箍筋分段，分別安裝就位后再焊接連接的方法進行施工。但是不得將箍筋直接與型鋼芯焊接，避免改變節點處的受力方式。

圖2　型鋼連接大樣圖

3.4混凝土澆筑方案

本工程型鋼混凝土柱采用C60標號混凝土進行澆筑，針對C60高標號混凝土黏稠度高，抓底嚴重，初凝快及坍落度不穩定的特點，在施工中優化了混凝土的配合比，并使用細骨料混凝土，令混凝土具有良好的流動性、勻質性和擴展度，利于混凝土的泵送。型鋼混凝土柱的混凝土澆筑與一般鋼筋混凝土柱的施工類似，但是因為柱內有密集的鋼筋和型鋼芯，而且型鋼柱通常較高，造成型鋼混凝土柱的混凝土澆筑和振搗較為困難。混凝土在澆筑前，先用水對柱模板內進行沖洗，確保型鋼、鋼筋和模板表面濕潤干凈。施工中按500mm為一層分層進行澆筑，同時輔以φ30振搗棒進行上下振搗，逐點移動，根據所配混凝土的性能，振動時間每處控制在20～30s。另外，在型鋼芯底部和梁柱節點等不易填滿部位，必須加強澆筑及搗實。

4　結束語

該技術解決了傳統柱施工后存在的螺桿孔，且螺桿孔處也會存在起砂、漏漿等質量缺陷，推進了綠色環保、質量可靠的大截面矩形柱施工的發展，促進了型鋼混凝土柱綜合施工技術在建筑領域的推廣和應用，使整個體系模板周轉次數明顯增加，節省了施工過程中模板的損耗，提高了模板的利用率。型鋼混凝土柱養護采用“無水養護”，提高了后期柱混凝土表面的觀感質量，減少了水資源的浪費，能滿足施工綠色、環保的要求。

[1]林盛，劉周學，張同波.凱悅國際大廈型鋼混凝土柱深化設計分析[J].施工技術，2011，40（15）：71～74.

[2]汪道金，蘇建成.北京財富中心寫字樓超高層鋼結構施工技術[J].施工技術，2013，42（1）：24～27.

[3]曾志斌，張玉玲，王麗.國家體育場大跨度鋼結構溫度場測試與分析[J].鐵道建筑，2008（08）：79～83.

TU755

A

1673-0038（2015）30-0094-02

2015-7-12