深圳某超高层商住楼钢管柱施工技术

深圳某超高层商住楼钢管柱施工技术【摘要】本人通过总结******广场钢结构施工，重点介绍钢结构制作、安装、焊接、钢管柱垂直度控制以及转换层环形梁钢筋的制作及绑扎、钢管柱砼浇筑，以供今后总包承包制下对钢结构施工进行质量控制。

【关键词】钢结构焊接垂直度外连式加劲环板环形梁1工程概况深圳市******广场是由深圳******建设有限公司开发超高层综合商住楼。工程位于深圳***路和****路交汇处，总建筑面积139298m2，该工程地下三层，半地下一层，地上五栋：A、B、C栋各三十层，D栋二十五层，E栋四十八层。结构为劲性混凝土框架、剪力墙结构。钢结构工程柱主要采用钢板卷制直缝焊接钢管混凝土柱，钢管规格为：Φ1200×20、Φ1000×15、Φ500×12、Φ299×8（无缝钢管）。钢结构工程梁采用BH钢，规格为：BH390×300×10×16、BH450×200×9×14、BH350×175×7×11、BH200×100×5.5×8、BH450×400×9×14、BH700×300×13×24、BH450×150×9×14等。2钢结构工程特点1）钢管柱在连接钢梁位置节点复杂，焊缝多，焊接量大且比较集中，容易产生焊接残余应力和发生焊接变形，对加工制作中焊接工艺和操作控制提出较高的要求。

2）钢梁与钢柱连接位置接点比较复杂，且有角度和方向，钢梁和钢柱牛腿处全为群组孔的高强螺栓连接，对构件的制孔精度和加工质量及现场吊装顺序提出较高要求。

3）钢管柱与混凝土框架梁的节点是通过绕钢管一周设置钢筋混凝土环梁，钢筋混凝土制作绑扎难度大，需对其加强质量控制。

4）钢管柱现场拼接接头多，因截面平整度要求高，对构件加工质量和现场安装时吊装精度要求高，施工工艺复杂，钢管柱现场对接质量又不易控制，外观成品保护要求高，不允许出现损伤。

5）钢管柱内C60混凝土施工时对浇捣技术提出较高要求，确保混凝土密实。E区核心筒内φ299×8钢管柱采用C100自密实高强混凝土浇筑。3钢结构制作3.1钢管柱的制作

1）根据现场塔吊位置和起重性能，所有钢构件制作均不能超过4.5t，钢管柱只能分层制作，接头留在楼面上1m处。

2）采用Q345B钢板，钢板弯曲卷制成钢管柱。钢管坡口端应于管轴线严格垂直，卷管方向与钢板压延方向一致，弯曲的外侧不能有冲样点和伤痕缺陷。

3）焊接后钢管柱垂直变形采用液压校直机矫正。

4）钢管卷造的焊缝等级为一级，采用自动埋弧焊。

3.2H型钢梁制作

1）钢梁均采用Q345钢板，焊接H型钢梁组装在专门的组装胎架上进行，每条焊缝四道成型，采用CO2气体保护焊打底，埋弧自动焊填充、盖面的方式进行。

2）H型钢梁用钻床精制钻孔，不得采用火焰切割开孔。

3）钢梁焊缝等级为一级，当焊接变形超过规定时，必须加以矫正，一般采用机械矫正。

3.3制作要求

1）钢结构加工时根据工艺要求预放焊接余量以及切割、刨边和铣平加工余量。所有钢板的对拼焊接缝以及钢管直焊缝均要求设置引弧板，引弧板大小为100×100mm，材料与母材相同，焊完后割除并打磨。

2）栓钉焊接在成品制作完成，尺寸检验合格后进行。

3）在完成焊接工作24小时后，对焊缝及热影响区是否存在裂纹进行复查，并进行超声波深伤检测，对不合格的焊缝用碳弧气刨法消除，对有裂纹的焊缝在裂纹两端50mm范围内进行清理，再进行补焊和检查。

4）所有要求刷防锈漆的钢构件，在涂刷防锈漆前必须将表面毛刺、锈、油污渍清除干净，刷红丹油性防锈漆两遍，钢梁还要再刷纯酚醛面漆二遍。4钢结构安装焊接4.1钢结构测量

本工程在钢管柱安装过程中，采用精度水准仪控制标高，精度水准仪的生产厂家是瑞士莱卡，型号NA2，精度0.7mm，配上测微器PM3，精度可达到0.4mm，另外，轴线控制和安装过程中垂直度控制用两台经纬仪控制，北京光学仪器厂生产的JZ光学经纬仪，精度2〃。

4.2地脚螺栓的埋设

地脚螺栓和第一节钢管柱直接锚入承台，并找正后同时浇筑混凝土。根据现场实际查看，深1200mm的孔洞可以置放地脚螺栓。根据设计图纸，在桩顶正确放出地脚螺栓的位置，经核实无误后，再放地脚螺栓。螺栓埋设时，将固定在特制的槽钢架上，借用特制微调系统来调正地脚螺栓的垂直度和水平位置。地脚螺栓校正到控制线位置后，再调正螺栓标高，丝扣长度，螺栓洞的行列方向、尺寸等，逐项检查，校核无误后，再使其固定牢固，用提高一级强度的细石砼填实。柱脚构造见图2。

4.3钢管柱的安装与焊接

因现场的钢构件均未超过4.5t，采用现场的塔吊直接吊装，单节钢管柱的吊点设在上端口四个耳板第一孔。起吊过程中应避免同其它已安装构件相碰撞，吊索应预留有效高度，第一节钢住吊到位置后，利用起重臂回转进行初校，然后利用安置在互相垂直两轴列线上的两台经纬仪进行校正。仪器和柱子的距离大于柱高1.5倍。先用望远镜瞄准柱底中心线，固定照准部，再慢慢抬高望远镜，检查柱子上部的中心线和底部中心线是否一致，如有偏差可指挥吊装人员调节，直到两互相垂直方向均符合要求为止，垂直度允许偏差为±3mm，而在操作中±0.5mm控制。在钢柱垂直度控制在允许范围内拧紧柱底地脚螺栓，起重臂方可松钩，钢柱接长时，钢柱两侧装有临时固定用连接板，上节钢柱对准下节钢柱柱顶中心线后，即用螺栓固定连接板临时固定。

为了确保钢管柱上的栓钉和钢筋箍标高的的准确，必须对每层钢管柱顶标高进行控制。每次在安装钢管柱前，均对钢管柱柱顶实际标高进行测量，并做出相应记录，当发现其标高数大于±3mm时，即报有关质量管理和协调人员，使工厂在上一层钢柱加工时进行必要的调整，以确保柱实际误差控制在±5mm以内。

当上级钢管柱的位移、垂直度、标高的校正都符合规范要求后，正常情况下应在柱的两侧同时采用两人或多人对称焊接，减少焊接变形和焊接应力。先沿四周4等分进行定位焊，点焊位置要避开连接板，定位焊缝长80~100mm，焊缝高度4~6mm，然后进行打底焊、填充焊、盖面焊。钢管柱焊接过程中每层的引弧和收弧点要相互错开80~100mm，防止重叠引收弧住缺陷的叠加。钢管截面柱工地拼接及设置安装耳板和水平加劲肋的构造见图3。

4.4型钢梁的安装与焊接

1）在各层钢管柱与钢梁及钢梁与钢梁现场连接节点处，搭设满足施工的局部脚手架，钢梁安装平台，并设置临时支座，脚手架下面垫90×90木方，以防应力集中损坏楼板。

2）型钢梁加工及安装时按规范和设计要求起拱，调整临时支座标高与之相适应。

3）型钢梁由以先主梁后次梁，也按照先内后外依次顺序安装，钢柱每个节点周围钢梁安装就位结束后，统一焊接。应先腹板栓接，后翼缘焊接；先焊梁下翼缘，再焊梁上翼缘；不宜对一根梁的两端同时施焊，先焊梁的一端，冷却后再焊另一端。

4）焊接垫板：将制作厂提供的工艺垫板进行切断加工，使之在长度方向上两边各超出钢梁梁端5mm（按照钢梁的各种宽度规格在平台上提前加工好）作为简化的引弧板和熄弧板并点焊固定在坡口底部，要求与钢梁翼缘的表面紧密贴实。当坡口间隙在2~4mm之间时，可取消垫板采用双面焊单面成型的工艺进行焊接。

5）工艺要求：打底焊接采用φ3.2mm焊条，注意坡口根部要与垫板融合在一起；填充可改用大直径焊条进行多层多道焊，层间采用风铲消除焊渣和坡口内飞溅；盖面采用多道焊，焊条的摆动宽度不应超过焊条直径3倍，同时注意两侧与母材过渡平滑、焊缝宽窄一致。

6）引弧和收弧：钢梁两端引弧收弧处，要求每层焊接过程中引出到工艺垫板上，整条焊缝完成后，从侧面对钢梁两端进行立焊填补，要求焊缝两端各引出5mm且焊缝均匀饱满。

4.5安装焊接注意点

1）焊接顺序平面上从中间向四周扩展。构件安装顺序从中间向四周扩展。

2）本次工程现场焊接主要为手工电弧焊，焊接形式主要有全熔透对接焊缝和角焊缝两种，焊接位置有平焊、立焊、横焊，焊接顺序先梁口后柱口。

3）在焊接完24不时后应检查焊缝表面是否均匀、平滑、间断或漏焊，并与基本金属平缓连接，在进行焊缝外观检查发现有裂纹起点时，可用磁粉探伤或着色渗透探伤进行复查。所有全熔透对接焊缝，应进行100％超声波探伤检查，角焊缝为三级焊缝。

4）安装焊接工作分层分区段进行，焊接前由负责施工的工长对施工的区域内钢梁焊后钢管整体垂直度和柱顶位移与焊前数据进行对比，总结该区焊接变形规律，且对钢管柱焊接顺序单独提出方案，改变正常情况下柱对称焊接方式，采用单根柱单侧或多根柱单侧焊接方式利用焊接变形减少或纠正钢管柱垂偏和柱顶位移偏差。

4.6高强螺栓安装

本工程采用的是钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角螺母、垫圈，螺栓原材料材质20MnTiB钢，屈服强度940N/mm2,性能等级10.9级。

高强螺栓安装必须进行试件抗滑移系数试验以及高强螺栓扭距的确定。高强螺栓连接处构件摩擦面的处理办法：钢丝刷清浮锈或未处理的干净轧制表面，其抗滑系数不小于0.35；喷砂（丸）或喷砂（丸）后生赤锈，其抗滑系数不小于0.55。

高强螺栓紧固顺序由螺栓中心向四周扩散方向进行，以避免拼接钢板中间起鼓而不能严密，从而失去部分摩擦力的作用。

大直径的高强螺栓可以分2~3次拧紧，如三次即初拧、复拧和终拧。初拧用电动扳手拧紧螺栓，使连接面结合紧密；初拧力矩按终拧力的50%确定。复拧，增加复拧和终拧的原因是考虑到板厚和节点较大，故用手动和电动扭矩扳手拧紧。复拧力矩可按终拧力矩的50%确定，但必须做标识。终拧，高强螺栓大六角螺栓采用扭矩法施拧，扭矩系数取0.13。

当高强螺栓接头各层钢板，安装发生错孔时，允许用铰刀扩孔，严禁气割扩孔。

高强螺栓拧紧顺序合理性能保证每个螺栓受力均匀，拧紧后应在连接板缝，螺栓头、螺母和垫板周围涂快干防锈漆封闭。5钢管柱与框架梁的连接5.1钢管柱与H型钢梁的刚性连接

钢梁（主梁）上下翼缘通过外连成加劲环板与钢管柱进行连接，外连成加劲环板板厚等于所相连的各梁翼缘中最厚者，且不小于15mm。当所相连的各梁下翼缘底不在同一平面内，且高差不小于200mm时，应分别设加劲环，否则可设同一加环，当高差小于200mm且大于或等于20mm时，钢梁加腋见图4左。加强板板厚当小于20mm时，加强环板加厚。

加强板板厚等于以其相连的钢梁翼缘厚度。加劲肋板板厚等于所连接的钢梁腹板板厚。该处无钢梁时，加劲肋板厚为10。

加劲环板各块间，加劲环板与钢管柱的焊接，各钢梁翼缘与加劲环板的焊接，加强板与钢梁翼缘及加劲环板安装时焊接工作量大，焊缝要求高，按规范和设计要求进行焊缝的检测。

主梁与钢管柱的铰接见图4右。

5.2钢管柱与钢筋混凝土框架梁的连接

钢管柱与钢筋混凝土框架梁的连接，通过在绕钢管设置一钢筋混凝土环梁传递弯矩，在环梁中部和底部钢管外表面贴焊四道环形钢筋，用于传递剪力，框架梁锚于环梁内，见图5。

环梁的制作和节点处钢筋绑扎难度较大，要进行严格的技术交底和质量预控措施。

6钢管柱混凝土的浇筑本工程除E区核心筒少量Φ299钢管采用C100自密实高强砼，其余钢管柱砼均为C60混凝土。

根据C60混凝土配合比设计要求，水泥采用中低化热广州****水泥厂生产的“***秀”牌P.Ⅱ42.5R水泥；砂为中粗砂，细度模数2.8,含泥量为1.5%；石子粒径为5~40mm连续级配，含泥量为0.5%；粉煤灰采用****电厂生产的Ⅰ级粉煤灰，且掺有一定量高效减水剂、MNF-SP，并低掺对塌落度及流动性有影响较小的山东寿光生产的UEA-D膨胀剂，水灰比为0.31,增强混凝土密实性能。混凝土并掺一定量的冰，降低砼入模温度。

钢管柱混凝土浇筑质量关系到钢管柱内混凝土的强度是否符合设计要求，因为管内混凝土一经隐蔽检测就比较困难，必须严格按技术交底及操作程序施工。先用输送泵将混凝土从钢管柱上口灌入，并用内部振捣器（加长插入式振捣棒）振捣，每次混凝土浇筑高度度不大2m，振捣时间不小于1min,以无气泡泛出，混凝土表面不再明显下降为准。为防止钢管拼接时灼伤钢管内的混凝土，第一段混凝土施工缝设在钢管柱连接处下50cm,拼接第二段钢管前，凿除管内混凝土浮浆，并冲洗干净。

为防止混凝土输送泵管振动对钢管柱不利影响，在每根钢管柱外围搭设脚手架，使输送泵管和钢管柱完全分离。

由于浇筑混凝土室外温度较高，因此用麻袋缠裹钢管柱，浇水湿润麻袋使其表面降温，充分保证钢管柱内的混凝土的质量。

钢管柱内的混凝土的质量可以用敲击钢管的方法进行初步检查，若有异常，应采用超声波检测。对不密实的部位，应采用钻孔法注