裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅地下室鋼骨柱變形控制技術(shù)

程薇康，馮路路，翟聰聰，羅 濤，李寧寧

（中建科工集團(tuán)有限公司，廣東 深圳 518040）

1 工程概況

濟(jì)源市富士花園公租房項(xiàng)目是河南省保障性安居工程，位于濟(jì)源市黃河大道與商山大道交叉口西北角。項(xiàng)目二期建成后，將為濟(jì)源市提供638套公租房，解決該市中等偏下收入家庭和外來務(wù)工人員、新就業(yè)職工的住房困難問題。

該項(xiàng)目二期包括6棟樓住宅樓及室外等所有配套附屬設(shè)施，總建筑面積約4.09萬m2。其中，15號樓地下1層，地上17層，鋼框架-支撐結(jié)構(gòu)；37～40號樓地下1層，地上11層，鋼框架-支撐結(jié)構(gòu)；42號樓地下1層，地上26層，結(jié)構(gòu)體系為鋼框架-剪力墻結(jié)構(gòu)。地下室鋼骨柱為矩形鋼骨柱（內(nèi)灌外包混凝土），最大截面尺寸為□200×600×25，最小截面尺寸為□160×300×8，材質(zhì)為Q355B；鋼骨柱柱腳采用外包式柱腳。項(xiàng)目二期效果如圖1所示。

圖1 項(xiàng)目二期效果

2 地下室鋼骨柱變形控制重難點(diǎn)

1）鋼骨柱變形較大部位集中在角柱、樓梯間柱等連接板設(shè)置不對稱的部位，具體表現(xiàn)為鋼筋與鋼骨柱連接板搭接焊接后，因焊接應(yīng)力集中累加造成鋼骨柱向連接板一側(cè)彎曲，因此，如何在鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)階段進(jìn)行合理優(yōu)化是重點(diǎn)。

2）地下室僅1層，鋼骨柱作為首節(jié)柱，如何控制鋼骨柱安裝后的標(biāo)高、軸線符合規(guī)范偏差要求是重點(diǎn)。

3）地下室外墻采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土剪力墻，受鋼骨柱影響，剪力墻水平鋼筋與鋼骨混凝土柱連接形式主要有以下3種，如圖2所示。

圖2 剪力墻水平鋼筋與鋼骨混凝土柱連接形式

情況（1）剪力墻水平筋應(yīng)優(yōu)先彎折繞開鋼骨柱錨固于鋼骨混凝土柱內(nèi)。

情況（2）剪力墻水平筋無法彎折繞開鋼管時(shí)，在滿足鋼筋彎錨條件時(shí)，可彎錨于鋼骨混凝土柱中。

情況（3）當(dāng)不滿足上述2種情況時(shí)，采用連接板與鋼筋連接。連接板長度a＝（b-50），且不大于150mm。鋼筋單面焊接10d或雙面焊接5d。

因鋼骨柱柱腳采用地腳螺栓與筏板基礎(chǔ)鉸接連接，且地下室頂板處的梁為鋼筋混凝土梁，柱頂無剛性約束，導(dǎo)致鋼骨柱在受到水平側(cè)向力后容易傾斜變形。而地下室剪力墻大部分水平鋼筋需通過焊接與鋼骨柱連接板進(jìn)行連接，在鋼筋焊接過程中產(chǎn)生焊接應(yīng)力容易導(dǎo)致地下室鋼骨柱變形。因此，如何提高鋼骨柱的整體抗側(cè)向力性及減小焊接應(yīng)力的影響是控制的難點(diǎn)。

4）鋼骨柱底部需二次灌漿，內(nèi)部和外部也都需澆筑混凝土，如何選擇合理的混凝土澆筑順序及澆筑工藝來減小鋼骨柱變形是重點(diǎn)。

3 地下室鋼骨柱變形控制關(guān)鍵技術(shù)

3.1 鋼骨柱連接板設(shè)置優(yōu)化

針對地下室角柱、樓梯間柱等變形較大的部位，在鋼結(jié)構(gòu)深化時(shí)從2個(gè)方面進(jìn)行優(yōu)化：增加鋼骨柱剛度，由于剪力墻位置不對稱導(dǎo)致連接板不對稱，深化設(shè)計(jì)時(shí)增加對稱連接板，對鋼骨柱進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，增加鋼骨柱的抗彎性，如圖3所示；地下室鋼骨柱連接板由通長設(shè)置改為間斷設(shè)置，連接板豎向每段長度為30cm，間距為3cm，減少焊接應(yīng)力對連接板變形影響，如圖4所示。

圖3 鋼骨柱連接板深化

圖4 鋼骨柱連接板構(gòu)造

3.2 鋼骨柱安裝校正技術(shù)

1）吊裝前復(fù)核基礎(chǔ)預(yù)埋的地腳螺栓中心平面坐標(biāo)，并調(diào)節(jié)螺栓上的螺母控制鋼骨柱底板底標(biāo)高，為地下室鋼骨柱的精確定位提供依據(jù)。

2）根據(jù)施工圖紙?zhí)崛′摴侵刂泣c(diǎn)三維坐標(biāo)，校正過程中，將小棱鏡置于構(gòu)件控制點(diǎn)上，逐一測設(shè)，同時(shí)控制柱軸線偏差及柱身扭轉(zhuǎn)偏差，直到儀器所測坐標(biāo)值與柱設(shè)計(jì)坐標(biāo)值相吻合（見圖5）。

圖5 矩形鋼骨柱控制點(diǎn)布置

3.3 剪力墻鋼筋焊接防變形措施

圖6 鋼骨柱頂部鋼管支撐

剪力墻水平鋼筋與鋼骨柱搭接焊接前，應(yīng)根據(jù)鋼筋直徑和連接板厚度選擇合適的電流參數(shù)；焊接時(shí)應(yīng)由2名焊工從鋼骨柱中間往上下兩頭對稱交替進(jìn)行焊接，減弱焊接應(yīng)力疊加效應(yīng)，焊接過程中采用錘擊法減少焊接產(chǎn)生的殘余應(yīng)力。

3.4 混凝土澆筑防變形措施

在剪力墻水平鋼筋與鋼骨柱搭接焊接完成后，再進(jìn)行柱底二次灌漿，便于鋼骨柱變形校正調(diào)節(jié)。鋼筋焊接完成后對柱頂標(biāo)高、軸線進(jìn)行復(fù)測，測量結(jié)果與設(shè)計(jì)值進(jìn)行核對，若滿足規(guī)范允許偏差要求，可直接進(jìn)行柱底二次灌漿；若變形值超出規(guī)范允許偏差要求，需先通過千斤頂或倒鏈進(jìn)行校正，符合要求后方可再進(jìn)行柱底二次灌漿。

所有鋼骨柱經(jīng)整體復(fù)測合格后，進(jìn)行鋼骨柱內(nèi)灌自密實(shí)混凝土施工。自密實(shí)混凝土采用塔吊加料斗的高拋法進(jìn)行灌注，因此在灌注混凝土過程中要避免料斗碰撞鋼骨柱，導(dǎo)致鋼骨柱產(chǎn)生變形。

地下室鋼骨柱、鋼筋、模板等分項(xiàng)工程經(jīng)監(jiān)理驗(yàn)收合格后進(jìn)行地下室混凝土澆筑，鋼骨柱兩側(cè)混凝土應(yīng)對稱澆筑，同時(shí)避免振動棒直接接觸鋼骨柱。

混凝土澆筑完成后及時(shí)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，同時(shí)，再對鋼骨柱的標(biāo)高、軸線進(jìn)行復(fù)測，并做好記錄，作為下一節(jié)鋼骨柱吊裝校正和焊接的依據(jù)。

4 結(jié)語

針對濟(jì)源富士花園項(xiàng)目地下室鋼骨柱安裝變形控制從構(gòu)件深化加工制作、安裝校正、剪力墻水平鋼筋與鋼骨柱搭接焊接、混凝土澆筑等施工環(huán)節(jié)采取防變形措施能夠最大限度減少地下室鋼骨柱的變形，保證鋼骨柱安裝精度，為后續(xù)主體鋼結(jié)構(gòu)施工奠定基礎(chǔ)。