钢结构转换层桁架矩形钢管混凝土施工工法

钢结构转换层桁架矩形钢管混凝土施工工法由大连悦泰建设工程有限公司、大连三川建设集团股份有限公司完成的工法01形成原因操作原理质量控制工法特点材料设备安全措施目录030502040607环保措施应用实例效益分析荣誉表彰目录0908010基本信息《钢结构转换层桁架矩形钢管混凝土施工工法》是大连悦泰建设工程有限公司、大连三川建设集团股份有限公司完成的建筑类施工工法；作者分别是张大鹏、孙辉；适用范围是高低层工业与民用房屋建筑工程中的钢结构体系和转换层结构中钢析架体系的钢骨混凝土梁、柱结构的现场施工，钢骨梁、柱的安装及混凝土的浇筑。《钢结构转换层桁架矩形钢管混凝土施工工法》主要的工法特点是：钢桁架是以箱形钢柱、箱形钢梁和腹杆为骨架；具有钢结构和钢筋混凝土结构的双重优点；节约钢材、耐火能力强，增强结构及建筑物的刚度，减振阳尼性能提高，抗震性能好；工速度快，操作方便，质量易保证，观感质量好。2009年10月19日，《钢结构转换层桁架矩形钢管混凝土施工工法》被中华人民共和国住房和城乡建设部评定为2007-2008年度国家一级工法。形成原因形成原因随着建筑结构体型日趋复杂多变，转换层结构在建筑结构中应用越来越普遍。转换层的结构形式有钢筋混凝土转换层结构、预应力混凝土转换层结构以及钢转换层结构，对于混凝土转换层结构来说，由于转换层结构的跨度和承受的竖向荷载都大，致使转换层结构的混凝土截面尺寸不可避免地高而大，同时混凝土自重和施工荷载大，配筋较多，因此采用钢桁架结构转换层结构体系能解决上述问题，同时满足了建筑大空间的使用要求和建筑体系多功能、综合性的要求。在桁架壁内混凝土施工中，采用了单件安装整体复核浇筑混凝土的施工工艺，确保工程质量，加快施工进度，降低工程成本，取得了经济效益。在承建的大连天兴·罗斯福大厦工程中，在5~6层应用了钢桁架转换层。对此，大连悦泰建设工程有限公司、大连三川建设集团股份有限公司开展QC小组攻关行动，解决了施工中遇到的一系列问题，总结出了一套既保证质量又提高工效的施工方法，特编制了《钢结构转换层桁架矩形钢管混凝土施工工法》。

工法特点工法特点《钢结构转换层桁架矩形钢管混凝土施工工法》的工法特点是：一、钢桁架是以箱形钢柱、箱形钢梁和腹杆为骨架，钢骨架与混凝土组合，共同承受荷载的作用，增加结构的刚度。二、具有钢结构和钢筋混凝土结构的双重优点，充分发挥了混凝土（受压）和钢材（受拉）两种不同材料的特性，与钢筋混凝土结构相比，提高了柱的承载力，减小了柱截面，减少了混凝土量，减轻结构自重，减少了对地基的荷载。三、节约钢材，耐火能力强，增强结构及建筑物的刚度，减振阻尼性能提高，抗震性能好，并具有更高的强度。四、该工法施工速度快，操作方便，质量易保证，观感质量好，能有效的降低成本。

操作原理适用范围施工工艺工艺原理操作原理适用范围《钢结构转换层桁架矩形钢管混凝土施工工法》适用于高低层工业与民用房屋建筑工程中的钢结构体系和转换层结构中钢桁架体系的钢骨混凝土梁、柱结构的现场施工，钢骨梁、柱的安装及混凝土的浇筑。

工艺原理《钢结构转换层桁架矩形钢管混凝土施工工法》的工艺原理叙述如下：桁架结构体系的弦杆和腹杆为焊接箱形钢结构，钢柱为箱形、形钢和钢板组立装配而成，采用了内加劲外相贯焊接的节点型式，主桁架的上下弦杆和腹杆均采用厚钢板组合箱梁，弦杆与腹杆采用内加劲外相贯节点连接。矩形钢柱最大截面2700×1000×30×40，单根构件最大重量为15吨。桁架节点体系以箱形结构为主载体，首节钢柱外裹C60混凝土，弦杆和腹杆箱形钢梁内浇筑C60自密实混凝土。一、根据《钢结构工程施工质量验收规范》GB一2001、《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB一2002、《建筑工程施工质量验收统一标准》GB一2001等来指导钢骨混凝土梁、柱施工的全过程，依据规范、设计图纸，编制切实可行的施工方案，经过现场攻关小组的实际操作，并加以总结，编制了该施工工法。二、采用全站仪、经纬仪放线，测定柱轴线的位置，形成内控平面控制。三、首节钢骨柱安装在承台底板上，安装骨柱基础节时，采用坐浆法，在柱脚底部抹一层高强度等级的水泥砂浆，排净基脚与混凝土垫层接触面之间的空气。四、钢骨柱节与节之间的安装，从测量、吊装、对中、校正、测量其垂直度、标高，焊接前对焊缝周围部位的钢板预热。施工工艺《钢结构转换层桁架矩形钢管混凝土施工工法》的工艺流程是：测量定位轴线→钢桁架柱地脚板→抗剪键筋和柱筋→吊装钢柱、校正→吊装下一节钢柱、校正→吊装桁架主梁、斜撑梁→临时固定→测量轴线、垂直度、标高→校正→固定→预热→焊接接头（对称焊接）→焊缝处理→超声波探伤检验（合格后）→钢桁架钢柱脚板下高压注浆→绑扎首节钢柱钢筋→支柱模→浇筑混凝土→浇筑箱形柱内混凝土→斜撑梁内混凝土浇筑→主梁混凝土浇筑。

《钢结构转换层桁架矩形钢管混凝土施工工法》的操作要点如下：一、钢骨柱的安装（图1）图1基础节柱1.基础节设置在第五层混凝土柱中，基脚底板采用60毫米厚钢板，与预埋螺栓连接。2.平面轴线控制：采用内控法在底板上布设基准线控制，测量轴线位置，并用全站仪闭合复测。3.地脚标高的控制：用螺帽拧在高强度锚栓的上部螺纹处，作为水平标高的控制点，用水平仪测量标高。标高控制在高于混凝土表面5~8毫米。用全站仪进行校核，控制锚栓的上口标高和平整度。4.抗剪键筋：钻Φ60毫米孔深500毫米，植Φ50钢棒，外露500毫米。材料设备材料设备《钢结构转换层桁架矩形钢管混凝土施工工法》所用的机械设备明细如表1。质量控制质量控制《钢结构转换层桁架矩形钢管混凝土施工工法》的质量控制要求如下：一、安装质量标准按照《钢结构工程施工质量验收规范》GB一2001第十一章多层及高层钢结构安装工程的规定执行。对主控项目，第11.2、11.2.3、11.3条及附录E中表6的相关条款执行。主要的允许偏差条款复述见表2。二、焊接质量标准焊缝质量标准见《钢结构工程施工质量验收规范》GB一2001第五章及附录A二级焊缝质量标准。

三、混凝土浇筑标准严格按照《自密实混凝土应用技术规程》CECS203：2006和《矩形钢管混凝土结构技术规程》CECS159：2004执行。

四、质量保证措施1.为了保证工程测量校正工作的质量，特建立由项目总工领导，技术员、质量总监、测量工中间控制，工段内部测量专职质检员、测量班长以及下道工序专职质检员相互检查的三级管理组织机构，形成由项目部、生产技术部安全措施安全措施采用《钢结构转换层桁架矩形钢管混凝土施工工法》施工时，除应执行国家、地方的各项安全施工的规定外，尚应遵守注意下列事项：一、参加施工的特工作业人员必须是经过培训，持证上岗。施工前对所有施工人员进行安全技术交底。进入施工现场的人员必须戴安全帽、穿防滑鞋，电工、电气焊工应穿绝缘鞋，高空作业必须系好安全带。二、作业前应对使用的工具、机具、设备进行检查，安全装置齐全有效。三、操作面应有可靠的架台护身，经检查无误再进行操作。构件绑扎正确，吊点处应有防滑措施，高处作业使用的工具、材料应放在安全地方，禁止随便放置。四、起吊构件时，提升或下降的速度要平稳，避免紧急制动或冲击。专人指挥，信号清楚、响亮、明确，严禁违章操作。构件安装后必须检查其质量，确实安全可靠后方可拆卸，每天工作必须达到安全部位，方可停工。五、氧气瓶与乙炔瓶隔离放置，严格保证氧气瓶不沾染油脂，乙炔发生器有防止回火的安全装置。六、施工现场的临时用电严格按照《施工现场临时用电安全技术规范》的有关规范规定执行。七、混凝土浇筑时，做好下料、振捣的安全措施。环保措施环保措施《钢结构转换层桁架矩形钢管混凝土施工工法》的环保措施如下：一、钢结构施工垃圾清运采用容器吊运或袋装，严禁随意凌空抛撒，地面适量洒水，减少污染。二、加强对现场存放油品和化学品的管理，对存放油品和化学品的库房进行防渗漏处理，在存储和使用中，防止油料跑、冒、滴、漏污染水体。三、每晚22时至次日早7时，严格控制强噪声作业。钢结构在支设、拆除和搬运时，必须轻拿轻放，构件安装修理晚间禁止使用大锤。四、施工现场设立专门的废弃物临时贮存场地，废弃物应分类存放，对有可能造成二次污染的废弃物必须单独贮存，设置安全防范措施且有醒目标识。

效益分析效益分析《钢结构转换层桁架矩形钢管混凝土施工工法》的效益分析如下：一、质量方面钢管柱的混凝土采用立式高位抛落无振捣施工，解决了6.6米、9.9米高的钢柱混凝土浇筑问题，同时在横梁与斜撑的交叉部位采用高压注C0水泥浆的施工方法，解决了水平梁、斜撑的顶部的自密实混凝土不能浇筑到位的问题。在桁架混凝土浇筑完成后，通过对构件实体的物探检查，未发现任何镂空和不连续现象。

二、经济效益钢桁架转换层建筑面积1100平方米，采用了矩形钢管混凝土施工技术。降低工程造价、增加使用面积、缩短施工工期、提高抗震性能和结构承载力。减小柱截面，节约混凝土量，减轻结构自重。取得了经济效益。

三、社会效益钢结构转换层的施工质量优良，达到了设计意图，受到了甲方和监理的好评。市委、市建委有关领导多次到工地视察参观，并且吸引了日本及中国国内多家钢结构设计及施工企业到现场进行参观交流。应用实例应用实例《钢结构转换层桁架矩形钢管混凝土施工工法》的应用实例如下：一、工程概况大连天兴罗斯福工程建筑面积约8万平方米，地下3层，裙房地上4层，东塔楼地上55层，结构高度196.6米。该工程总体为混合结构，钢结构从地上5层开始，核心筒中分布有劲性型钢柱，外框架由矩形钢柱和楼层钢梁组成。5~6层外周为转换桁架，15层/26层/37层设置有伸臂桁架。单根构件最大重量为15吨，钢结构总重约8000吨。钢构件材质为Q345B和Q345C。矩形钢柱最大截面2700×1000×30×40，核心筒中劲性钢柱截面为HW250×250×9×14，楼层钢梁最大截面为H550×300×12×20（双工字）。该工程施工2003年7月1日至2004年12月30日结束。

二、施工情况该工程在5~6层结构上采用了钢桁架转换层体系，以满足底部混凝土结构向上部钢框架的转换，房屋内部跨度大、净距高、外部造型复杂的要求。在钢材的选择上，主要采用Q345C、Q235B材质，以满足东北地区