钢骨混凝土柱技术的应用

1、钢骨混凝土柱技术的应用摘 要 介绍南京市*中心工程钢骨柱与钢管柱的制作、安装、施工工艺、施工流程图及相关质量控制 关键词 钢骨柱 钢管柱 T组装 I组装 高强螺栓 焊接 质量控制 测量控制 高强混凝土混凝土钢柱用于高层建筑的主要优点如下：1、构件截面小，能节约建筑材料，增加使用空间，构件自重轻，从而减小了基础负担，可降低基础造价；2、抗震性能极好；3、耐火性优于钢结构；4、施工速度快。另据研究表明，钢管高强混凝土除了具有普通混凝土钢柱的优点外，至少可以节约混凝土60%以上，减轻结构自重60%以上。我国采用或局部采用混凝土钢柱的高层建筑主要有：福建*大厦（高104.4米）、福州*大厦（高115.

2、7米）、天*大厦（高137米）、南京*厦（高182米），深圳市*场（地上高为278.8米），南京市*大厦以及南京*中心工程。其中南京*大厦、*大厦、*中心工程由南京市*建筑公司承建。1 工程概况工程名称： *中心工程*中心是集酒店、高级写字楼、大型购物商场和高级公寓于一体的综合性大楼。该楼主体为钢骨（管）混凝土框架剪力墙结构，东西长135m，南北宽57m。塔楼分A、B两座，其间由5层裙楼连接。塔楼高44层，高175.9 米，地下室2层，建筑面积约21万平方米。钢骨（管）柱分项工程由地下室二层起至十六层止，采用了钢骨柱与钢管柱，钢骨（管）柱结构为混凝土包柱与钢柱包混凝土混合体系，C60高强混凝土

3、，内参微膨剂。其中主楼框架柱八层以下为钢骨柱 ，以上为钢管柱；筒体八层以下设置钢骨柱。其主体框架柱及筒体部分钢柱主楼每层52根。其中A座24根，B座28根。钢骨柱单件最大重量为7.2吨，最长高度为6m。钢骨柱规格为110011004030(mm),剪力墙钢柱规格为400400l614(mm)。钢骨柱工程总用钢量约3100吨。2 施工依据1南京建筑设计研究院设计的施工图2钢管混凝土结构设计规程 (YB39082一97)3高层民用建筑钢结构技术规范(JG99-98)4钢结构设计规范 (GMl7一88)5建筑钢结构焊接规程 (JGJ81-91)6钢结构工程施工验收规范 (GB50205-95)7钢结

4、构质量检验评定标准 (GB50221一95)3 钢柱构件制作的工艺流程原材料检验材料领用放样号料检验确认切割坡口刨边复验检查T组装及I组装抽查复验焊接整形校正形柱组装焊接小校正检验钻孔栓钉焊接单件检验记录汇总出厂4 钢结构件的焊接及焊钉的焊接1施焊前焊接实验室应对已经焊接工艺评定合格的同类别材料中的Q235C材料做焊接模拟位置的接头性能试验。其试验的评定标准应符合国家现行的建筑钢结构焊接规程的规定。其评定方法为手工焊+埋弧自动焊，CO2气体保护焊十埋弧自动焊，分全焊透和非溶透角焊缝。2评定的坡口型式、焊接材料、气体、溶剂、工艺参数、垫板尺寸等应与实际施焊相同。3焊工应经过培训和考试，并取得相应

5、资格、项目合格证的焊工持证上岗。4焊工应严格执行工艺文件给定的工艺参数进行操作和施焊，检验员应随时做好记录。焊工不得自由施焊及在焊道外的母材处引弧。5多层焊接应连续施焊，当手工焊时，每一层焊道焊完后应及时清理溶渣，清除缺陷后再焊。6定位焊所采用的焊接材料、工艺参数应符合评定要求并与正式施焊一样。焊缝厚度不宜超过焊缝厚度的2/3，焊缝长度不小于1OOmm。7施焊工艺详见焊接工艺卡。8焊接材料的管理，应按材料的管理规定执行。焊条、焊丝、焊剂及栓钉用的焊接瓷环应按规定温度进行烘焙。保护气体的纯度应符合评定的要求，低氢型焊条应放入保温筒内，随用随取。对现场使用的焊接材料也必须满足现场设备安装施工的规定

6、要求。5 构件制作的质量控制和质量检验1组织各有关人员对设计图纸认真学习，理解和深化，并由技术、设计室对结构绘制节点图报请有关人员审核。2质检科材检员对进货材料、焊接材料按原材料管理规定进行监督检查，对要求进行检验和试验的材料委托实验室制备。3焊接工艺员应根据材料、结点、焊接方法编制焊接工艺评定指导书，交试验室进行焊接工艺评定试验。编制工艺文件，报焊接工程师审核，对焊接工艺负责。4质检科应编制下料、组对、焊接等检验表卡，提供质检员在施工中记录。对施工质量过程进行控制，并对质量检验方法、程序、记录负责。5质量检验,要切实做好质量检查，严格保证产品质量。6 现场施工流程及钢柱现场安装方案钢柱工程为

7、多节分层高空安装，且与土建交叉配合施工，为多层立体作业，钢柱安装必须与土建各道工序紧密配合，做到分工协作，有序生产，确保进度。因此，与土建部门制定合理有效的施工流程和钢骨柱安装方案尤为必要。经现场各个方面的努力，各工种配合、各工序搭接得到了最优化的配置，为日后完成进度计划奠定了基础。6.1 现场施工一般工序流程图：楼层混凝土浇筑钢骨柱吊装及焊接竖向钢筋制绑竖向模板安装满堂架搭设及梁底板铺设水平向梁钢筋制绑梁钢筋与钢柱焊接平台模板铺设平台底板钢筋制绑预应力钢绞线铺设平台面板钢筋制绑楼层混凝土浇筑6.2 钢柱现场施工流程方案：6.2.1钢骨柱底板的安装方案钢骨柱安装方案制定如下:(1)混凝土底板分

8、二次浇灌，第一次浇灌后，其标高为钢柱底板安装标高(-11.29m)，并预留钢柱安装的地脚螺栓孔。(2)土建单位提供钢柱安装轴线，安装单位根据安装轴线安装地脚螺栓。采用钢模固定。(3)土建单位对地脚螺栓孔二次浇灌。(4)安装钢骨底柱，校正轴线、标高及垂直度。用螺栓固定，为防止螺母止退，用电焊将螺母焊牢。(5)监理单位及土建单位对钢柱进行验收。(6)钢柱验收合格后，土建单位对混凝上底板进行二次浇灌，浇灌时应采取相应措施，确保钢柱轴线不偏移。(7)混凝土底板二次浇灌后对钢柱轴线进行复测，对偏移超标的钢柱安装上柱时采取相应措施。6.2.2各层钢柱安装要求(1)安装前现场监理及总包单位应对构件的外形尺寸

9、、焊缝、栓钉焊等进行全面验收，安装单位提供产品制造相关资料，经检验合格后方可进行安装。(2)安装用的专用机具及工具，应满足施工要求，并应定期检查保证合格。(3)施工用钢尺应按同一标准进行鉴定，采用二把标定的并具有相同的精度等级。(4)对土建单位提供的定位轴线进行复核，合格后方可进行安装工作。(5)钢柱安装时，先调整标高，再调整位移，最后调整垂直偏差，并重复上述步骤，直到柱的标高、位移、垂直偏差符合要求为止。6.2.3各层钢柱安装方法(1)钢柱安装前须在下柱的上端及上柱的下端，在四块翼板处各焊一块带孔耳板(见图四)，安装就位后用长连接板以螺栓连接方式连接上、下耳板，使两柱固定。(2)柱体安装稳定

10、后，用锁具调整焊缝间隙直至轴心垂直度符合要求为止。(3)各钢骨柱轴线垂直度验收合格后，在每块翼板左、右两侧各焊一块连接板，连接上、下翼板，加以固定。(4)施焊过程中，对轴线及垂直度不断测量，如发现偏移，则用改变焊接顺序的方法加以校正。6.2.4钢骨柱施焊方法及出现偏差的一般处理方法(1)施焊时每柱二名焊工，对称焊接，先焊腹板十字焊缝，再焊翼板焊缝。(2)每个方向焊23道后，换一个方向焊接，如发现钢骨柱向某个方向出现偏差时，立即停止该方向的焊接，可在相反方向多焊几道，待纠正偏差后，再开始同步焊接。7 施工测量方法1根据施工图和土建提供的安装基准轴线，应认真复核其点位偏差。 2各钢骨柱在吊装前必须

11、标识每一根钢柱的几何中心，吊装后标定其柱轴线的准确位置。3用经纬仪及吊陀测定轴线及垂直度。4高层钢结构对安装标高要求较高，GB50205一95规定，同层柱标高允许偏差为土5mm，主体结构整体高度允许偏差为土30mm。由于制作安装等原因，发生累计误差时，则因在下一层钢柱对标高进行调整。要认真做好每一层钢柱标高的测量工作。8 构件安装的质量技术保证措施*中心为高层民用建筑，为保证大楼的施工质量，在严把质量关的基础上要进一步加强质量管理，以优良工程为目标，结合以往对钢结构施工的经验和管理方法，积极开展创优活动。1建立以项目经理为领导，技术总负责人抓质量，质量检查员验查的三级质量管理体系。做到班组自检

12、、互检、质检员巡检的质量管理网络，能够及时反馈质量信息，给质量管理机构决策，纠正质量偏差，确保优良目标的实现。2施工员加强现场制作安装质量管理，检查督促班组执行施工工艺，制定各种预防措施，解决施工中出现的质量问题。3树立质量第一的思想方针，做好施工技术交底工作，使每位参加施工的人员掌握规范规程、标准和施工技术要求。落实好质量检验制度，每道工序都经检验合格，才能转入下道工序。4把住关键工序，放线测量，轴线控制，焊接质量防变形措施，设置专职人员负责把关，发生质量问题立即采取相应措施，把质量偏差解决在萌芽之中。5加强质量监督检查工作，搞好监理公司及质量监督站的联系配合关系，接受监督指导，及时办理交工

13、验收资料及技术签证等手续。9 安全技术保证措施制订安全措施是施工中首要的重大问题,认真贯彻国家有关的起重吊装管理制度，确保安全生产。1认真贯彻落实国家和省市企业的安全生产法规，操作规程，坚持安全第一，预防为主的方针，建立健全施工安全检查监督体系，做好安全检查与防护。做到天天讲安全，天天抓安全。2建立健全安全保证网络，成立以项目经理为首、专职安全员负责的安全管理保证体系。3队伍进场前及时进行安全教育，进入现场认真使用三宝，高空作业时，悬挂好临时爬梯,并设有专人监护。4对使用的起重机械、机具、工具、吊具和索具进行检查，确认符合安全要求后方可使用，必要时要经过验证或试验认可。5特殊工种必须持有效证件

14、上岗。6抓好现场用电安全管理，严格执行建设部门颁发的施工现场临时用电安全技术规范。7根据现场条件，现场钢柱安装难度较大，对塔吊不能全部安装到位的钢柱采用大型吊车及自制扒杆进行吊装。吊装前，应制订周密的吊装方案，专人指挥，确保安全吊装。8作业前应进行书面技术交底，强调安全操作技术，全面落实安全措施。9吊装作业范围，派人专监，设警戒线，不准任何人入内。10 钢柱节点处的钢筋工程在本建筑中,框架钢筋骨架与钢骨(管)柱有效的结合成一个整体，使结构获得极大的刚度与稳定性，充分发挥了框架的特性，最大体现了设计者的意图。由于设计原因，柱梁节点的处理极为复杂，这里介绍一下框架钢筋与钢柱相交时的处理方法。根据设

15、计要求，钢柱节点处的受力主筋可有两种处理方案：对于钢骨柱，钢筋与钢骨柱翼板相交时，可焊于钢骨柱增设的“工”腿上，同一平面焊接不可超过七根，对于不与翼板相交的钢筋，可在腹板上开孔直接穿过钢骨柱；对于钢管柱处则优先采用打孔将钢筋穿过钢柱的方案，在有偏心梁的部位上可以采用局部与增设牛腿焊接的方法；所有接头必须采用机械连接。11 高强混凝土施工高强混凝土的优点是强度高，可减小构件截面尺寸，减轻结构自重，用于高层建筑、地下工程和大跨度结构的支柱，效果十分显著。但其弱点是脆性大、延性差。如将高强混凝土灌入钢管中形成钢管高强混凝土。高强混凝土受到钢管的有效约束，其延性大为增强。此外，在复杂受力状态下，钢管具

16、有很大的抗剪和抗扭能力。通过两者的组合，使两种结构体系优势互补，其产生的效用要远高于两种结构体系单纯的叠加，使高强混凝土的经济效果可以最大程度发挥。12 总结钢骨(管)柱的使用，可以创造出巨大的效益。从经济上来说，该项技术的使用，有效的减少了建筑的自重，使用面积得到更进一步的提高，从而使得建筑物的成本得到较大的降低，在总荷载不变的情况下得到更大的使用面积，这最大程度的满足了业主的利益；对于施工单位，可以比以往施工同体量的建筑获得更短的工期，更短的时间就意味着更大的效益，这在竞争激烈的社会中更显重要，他甚至有可能关系到一个企业的命运.从社会上来说，这项技术的效益也很可观，可以节约大量的建筑资源及

17、能源，节约资源和能源对社会就意味着更大的再生效益，现代企业的眼光不仅仅要集中在局部的经济效益上，还要更多的考虑到社会效益，这样企业才能有更长效的发展。ZSL750塔机首次采用固定式基础的内爬塔机，随着工程的进度，当塔机最大独立高度工况无法满足使用要求后，需要及时转换成爬升工况。塔机转内爬工况前，首先要根据整个施工规划预先将塔机支撑系统的预埋件埋入建筑物墙体（核心筒）上，安装上下两道支撑梁内爬支撑框方可进行爬升。ZSL750塔机首次采用固定式基础的内爬塔机，随着工程的进度，当塔机最大独立高度工况无法满足使用要求后，需要及时转换成爬升工况。塔机转内爬工况前，首先要根据整个施工规划预先将塔机支撑系统

18、的预埋件埋入建筑物墙体（核心筒）上，安装上下两道支撑梁内爬支撑框方可进行爬升。为使本围护支撑体系均匀对称受力，开挖土方必须对称开挖，先外围后心。先用挖机在支撑梁上面把整个支撑梁内的土方掏挖出来，使支撑梁对称且缓慢受力。然后以人工到下面挖出支撑梁下面挖机不能挖到的土方，慢慢使整个支撑梁全部受力。防止改变支撑体系的设计受力工况，造成支撑梁损坏。在施工影响范围外（3倍基坑深）稳定的位置埋设3个基准点，可相互检验其稳定性。在基坑角埋设5个工作基点，基准点工作基点组成监测控制网，其点位按以下标准制作：在混凝土地面上钻孔，深100mm，孔内埋设直径12mm的钢筋，并浇筑混凝土墩，墩的尺寸为长宽高=3003

19、001400mm，墩顶部设强制对螺栓仪器整瓷板，并在螺栓顶部打一小孔（小孔直径约0.3mm），在墩的间增加加强钢筋，每个墩都加工一个钢盖板，不使用时将盖板扣上，以保护其不被破坏。高空滑移法是指，分条的网架单元在事先设置的滑轨上单条滑移到设计位置拼接成整体的安装方法。此条状单元可以在地面拼成后用起重机吊至支架上，在设备能力不足或其它因素存在时，也可用小拼单元甚至散件在高空拼装台上拼成条状单元。高空支架一般设在建筑物一，滑移时网架的条状单元由一滑向另一。本工程网架覆盖区域南北两均有一部混凝土结构楼梯，现场无法设置滑移轨道，不具备滑移施工条件。在北侧东段施工道路与围护放坡间设钢筋主筋堆放场地，本地下

20、室施工用的钢筋在加工厂制作好运至现场，直接由塔吊吊到承台内进行绑扎，承台砖胎膜采用砼预制构件替代，所以无需水泥砂石堆场。基坑的南侧：在基坑南侧离其围护放坡边最近约3.3米为围墙，围墙外侧为育才家园小区。因本工程场地较为狭小，多处围墙与基坑放坡边距离較近，对距离小于1米以内的围墙全部改用轻质围墙。采用在地面组装，用多组拔杆起吊，在提升到不同的标高层时逐渐向四围扩散拼接，整体提升，至设计标高后落入支座就位。此种方法，在提升过程能让其它工序穿插进行，但本工程网架覆盖区域西侧存在混凝土结构板，与东侧无楼板区域标高相差7.35m，不具备整体拼装台，且楼板的承重能力必须过精密计算通过专家论证后才能进行施工

21、。本工程应用工程管理信息化实施集成应用及基础信息规范分类编码技术，用信息化手段实现对的业务处理与管理，进一步用系统集成的方法将管理的各业务处理与管理信息系统模块进行应用流程梳理整合，形成覆盖管理主要业务的集成管理信息系统，实现管理过程的信息化处理业务模块间的有效信息沟通。因为钢柱柱脚锚栓已安装好，起重机吊起钢柱后直接安装就位。钢柱提升到位后，放置在已安装好的钢柱柱脚锚栓上，并将柱的四面定位心线与地面定位心线对齐吻合，上部使用箱形格构式构件连接固定，即为完成钢柱的就位工作。在钢柱与柱脚锚栓接触同时，施工作业人员立即开始进行调节就位。本工程的主体结构由砼核心筒钢结构外筒组成。其砼核心筒为一内净尺寸

22、17m14m的椭圆柱体，自下而上筒壁厚度由1000mm渐变至400mm,并设有大量建筑孔洞；其钢结构外筒为由24根圆锥形立柱、46组环梁及分布其间的斜撑组成的变截面椭圆筒体。由于钢结构外筒自下而上作45扭转，因此使外筒所有构件均为三维倾斜，这种独特的结构形式为目前外所仅见。外钢筒心不仅自身倾斜，而且与核心筒心偏置达9m，使结构整体在恒载作用下即生较明显的侧移。幕墙装饰材料全部是难燃或非燃烧体，在每层楼板边缘与幕墙间的缝隙用防火岩棉板填实,外加防火埃特板装饰,这样既保温,同时又防止火从缝隙向楼上蔓延，避免采取一大块玻璃跨越上、下两个防火分区的分格，形成连续防火分区，特殊要求面设置防火隔断，楼板处

23、要形成防火实体，玻璃幕设上、下两道防火层。防火层与幕墙主体之间缝隙用防火胶严密密封。外悬挑结构由于在屋顶高空施工较为困难，因此现场选择在地面分片拼装，以每两榀钢柱间的悬挑结构以及支撑系统为整体，分片吊装就位，每两片桁架之间需补装的散件在滑移承重架上拼装。在施工时，需要搭设图示拼装胎架。以下图所示拼装胎架及临时连杆作为一组，共设置四组拼装胎架用以备周转使用。拼装时需在拼装胎架范围内用脚手架搭设操作台，便于施工人员组装校正焊接。拼装时采用现场塔吊配合施工。临时施工设施井然有序，加工场地、库房、办公室、宿舍的建造符合安全防火要求，现场每天打扫干净，垃圾及时清运。工程施工要保持工完场清，多余材料要归堆

24、，废料、下脚料及时回收，保证有条有理，干一层清一层。施工现场材料、成品、半成品等分区堆放，做到成排、成捆有序，防潮材料有可靠防潮措施。本工程应用工程管理信息化实施集成应用及基础信息规范分类编码技术，用信息化手段实现对的业务处理与管理，进一步用系统集成的方法将管理的各业务处理与管理信息系统模块进行应用流程梳理整合，形成覆盖管理主要业务的集成管理信息系统，实现管理过程的信息化处理业务模块间的有效信息沟通。差分测量的优势：影响三维坐标测量精度的主要因素有仪器精度、点间斜距及垂直角，后两者涉及大气的气象改正、水折光、垂直折光等许多复杂的因素，故很难精确求出，从而降低了点位测量精度。然而根据变形监测的特

25、点，需要测量的只是相对变化量，采用建立基准站进行差分的方法，极坐标法测量的点位精度可达到亚毫米甚至更高。布料机布置于下层结构楼板上，并采取钢缆绳等措施进行固定，在布料机位置处楼板下增加立杆加固。根据布料机最大的重量为1400Kg,布料机有四个脚支撑，这样每脚分摊的重量为350Kg，铝模板每方米最大能承受6000Kg，单根单支撑最大抗压力为66420N。这样铝模板单支撑能足够承载布料机的重量冲击力，在工地施工时把布料机尽量靠近墙身梁侧来施工。坚持以技术进步来保证施工质量的原则。技术部门编制有针对性的施工组织设计。在工程正式施工前，通过技术交底使参与施工的技术人员工人，熟悉了解所承担工程任务的特点

26、、技术要求、施工工艺、工程难点及施工操作要点以及工程质量标准、做到心有数。技术交底分三级：技术负责人向专业工程师及管理人员进行施工组织设计交底并做好记录；专业工程师向班组长进行分部分项工程交底；班组长向工人交底。地下室底板及地下室外墙防水等级为二级，结构采取抗渗混凝土，抗渗等级S6，然后2mm厚合成高分子防水涂料。地下室底板上做高分子防水涂料。施工过程除严格程序过程控制之外，要重点加强施工缝、阴阳角、机电穿管处、防水收边处等细部节点的防水处理，以确保地下室的防水质量达到合格标准。阳台护栏两须与墙体焊接安装牢固。用8mm玻璃钻头在护栏扶手隐蔽处电钻打孔，安装6mm膨胀螺栓，将阳台护栏两与墙体焊接，与墙体连接牢固，施工时注意成品保护。铁艺阳台护栏下用20mm玻璃钻头电钻打孔，将阳台护栏两埋进墙体，并将缝隙用膨胀水泥塞满，与墙体连接牢固，并用装饰盖片封闭。由于本工程屋面单坡尺寸较长，为提高防水性能，每隔200m搭设高度约12.2m的屋面外板成型机脚手架操作台，在操作台半空制作彩钢板，制作完成后的彩钢板安放在安装台两侧，一块板屋面板按排板起始