型钢混凝土结构施工技术与质量控制

型钢混凝土结构施工技术与质量控制1总则1.1适用范围本文件适用于工业与民用建筑中采用热轧H型钢、焊接H型钢或箱形型钢作为劲性骨架，外裹C30～C60现浇混凝土的框架柱、框架梁、剪力墙边缘构件及核心筒暗柱的施工与质量控制。1.2编制依据《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204《型钢混凝土组合结构技术规程》JGJ138《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3《建筑抗震设计规范》GB50011《危险性较大的分部分项工程安全管理规定》住建部37号令《××市装配式与组合结构工程质量管理细则》2022版1.3质量目标一次验收合格率≥98%；第三方超声波检测角焊缝一次合格率≥99%；混凝土强度评定合格率100%；轴线、标高、垂直度实测实量一次合格率≥95%。2施工准备2.1技术准备2.1.1图纸会审：项目经理部牵头，钢结构、土建、机电、装饰四方在收到图纸7日内完成会审，形成《图纸会审记录表》Q/JG012024。2.1.2深化设计：由具备专项甲级资质的单位完成，提交《型钢骨架深化图》《钢筋与型钢碰撞检查报告》《混凝土浇筑孔、排气孔、出浆孔布置图》。2.1.3施工模拟：采用TeklaStructures2023建立LOD400模型，导出碰撞报告并生成4D施工模拟动画，用于技术交底。2.2材料准备2.2.1型钢：Q355B，出厂合格证、炉批号、碳当量Ceq≤0.44%，进场100%尺寸复核，翼缘板不平度≤L/1000且≤3mm。2.2.2钢筋：HRB400E，抗震性能实测强屈比≥1.25，最大力下总伸长率≥9%，每60t为一验收批。2.2.3混凝土：配合比经试配确认，坍落度180±20mm，扩展度450±30mm，初凝时间8～10h，掺Ⅱ级粉煤灰15%、S95矿粉10%、聚羧酸减水剂1.8%，氯离子含量≤0.06%，碱含量≤3kg/m³。2.2.4高强灌浆料（用于型钢腔内灌浆）：28d抗压强度≥85MPa，流动度初始值≥300mm，30min保留值≥260mm。2.3机具准备2.3.1钢结构加工：五轴数控火焰/等离子切割机、H型钢组立机、龙门埋弧焊机、电渣焊机、端面铣床、抛丸除锈Sa2.5级生产线。2.3.2现场安装：两台STL420塔吊（最大起重量20t，60m臂端吊5t）、两台TC7050内爬塔、全站仪LeicaTS161″R500、激光铅直仪PLT300、液压千斤顶50t×4、扭矩扳手1000N·m。2.3.3混凝土施工：中联重科63m汽车泵1台、中联重科53m臂架泵1台、高频插入式振捣器Ø50×6、Ø30×4、红外激光整平机S8402。2.4人员准备项目经理1名（一级建造师+组合结构业绩≥3项）、钢结构专业工程师2名（高工）、焊接责任工程师1名（AWSCWI）、土建责任工程师2名、测量工程师2名、专职质检员3名、专职安全员2名、焊工24名（持SMAW3G/4G、GMAW、FCAW、ESW证书）、钢筋工30名、混凝土工20名、信号司索工6名。所有人员进场前完成《型钢混凝土专项技术交底》并考试合格。3型钢骨架加工与预拼装3.1加工流程放样→数控下料→坡口加工→H型钢组立→埋弧焊→电渣焊（隔板）→端面铣→二次抛丸→喷涂环氧富锌底漆40μm→预拼装→验收出厂。3.2关键控制3.2.1下料：翼缘、腹板长度留焊接收缩余量1.5mm/10m；数控切割面粗糙度≤50μm。3.2.2组立：翼缘与腹板垂直度≤1mm/500mm；定位焊长度≥50mm，间距300mm。3.2.3焊接：a)埋弧焊，电流650A，电压32V，速度450mm/min，单道熔深≥8mm；b)隔板电渣焊，板厚≥20mm，焊丝Φ3.2mm，熔池温度1650±20℃，焊后保温2h；c)角焊缝焊脚尺寸按1.0t（t为较薄板厚），且≥8mm，100%超声波检测，缺陷等级Ⅱ级合格。3.2.4端面铣：铣削量≥2mm，端面垂直度≤0.5mm，粗糙度Ra≤25μm。3.2.5预拼装：在工厂平台按1:1放线，使用激光经纬仪检查，轴线偏差≤2mm，接口错边≤1mm，高强螺栓自由穿入率100%。预拼装验收合格后，打钢印、编号、打包。4现场安装4.1安装顺序平面分区：东一区→东二区→西一区→西二区；竖向分层：每3层为一施工段，先柱后梁，柱梁节点区混凝土一次浇筑。4.2柱吊装4.2.1吊点设置：距柱顶1/3处对称焊接两个Q235B吊耳，板厚20mm，焊缝高度10mm，计算安全系数≥2.5。4.2.2就位：柱脚锚栓采用M308.8级，埋深550mm，丝扣露出120mm；柱底板设调平螺母+二次灌浆层50mm，使用早强无收缩灌浆料，24h强度≥30MPa。4.2.3校正：两台经纬仪90°方向同步观测，垂直度≤h/1000且≤10mm；标高用激光水准仪复核，偏差≤3mm；校正后立刻用连接板临时固定，扭矩扳手终拧值560N·m。4.3梁吊装4.3.1牛腿式连接：柱翼缘焊接承托牛腿，梁端剪力板插入牛腿槽口，高强螺栓M2410.9S摩擦型，摩擦面抛丸后Sa2.5，摩擦系数≥0.45，初拧→复拧→终拧24h内完成。4.3.2悬臂梁段：采用塔吊+倒链配合，先点焊定位，再对称焊接，翼缘全熔透一级焊缝，腹板角焊缝二级，焊后48h进行UT。4.4焊接工艺4.4.1预热：板厚≥36mm时预热80℃，红外测温仪监控，层间温度150±20℃。4.4.2后热：焊后立即后热200℃×1h，石棉布包裹缓冷。4.4.3变形控制：对称焊接、跳焊、反变形3mm；焊完复测，翼缘水平度≤L/1000且≤5mm，超差采用500t液压顶矫正，禁止锤击。5钢筋工程5.1柱纵筋与型钢冲突处理纵筋遇型钢翼缘时，采用1:6缓折绕行，弯折段设12d直段；无法绕行时，采用等强度代换为双排Φ14钢筋焊接网片，网片与型钢采用Φ8@200双排塞焊，焊缝长50mm。5.2箍筋安装5.2.1型钢柱箍筋采用135°弯钩，平直段10d；柱端1.5倍柱截面高度范围内箍筋间距≤100mm。5.2.2采用“开口箍+焊接封闭”工艺：开口箍套入后，现场采用CO₂气体保护焊封口，单面焊10d，双面焊5d，确保封闭。5.3定位措施柱纵筋定位采用“井”字形定位框，HRB400Φ12钢筋焊接，@1500mm一道；梁纵筋采用PVC定位卡具，每1m一个，确保保护层厚度+5mm/2mm。6混凝土工程6.1浇筑孔布置柱截面≥600mm×600mm时，在柱高2/3处对称设Φ150圆形浇筑孔，孔边加焊10mm厚加强环板；梁高≥800mm时，在梁跨中顶部设Φ200浇筑孔，孔周加焊十字加劲板。6.2混凝土浇筑6.2.1泵管固定：泵管采用“井”字形钢支架@2000mm，支架与型钢柱用抱箍连接，避免泵送冲击导致柱位移。6.2.2下料：自由下落高度≤1.5m，超过时加设串筒；分层厚度≤500mm，连续浇筑间隔≤1h。6.2.3振捣：插入式振捣器垂直插入，快插慢拔，间距≤1.4倍振捣棒作用半径（≈450mm），振捣时间20～30s，至表面泛浆无气泡为准；型钢翼缘背面采用Φ30振捣棒二次复振，防止空鼓。6.2.4排气：在柱顶模板四角设Φ20排气孔，出浆成柱状视为密实；必要时采用敲击模板辅助排气。6.3养护带模养护≥3d，拆模后立即包裹塑料薄膜+防火岩棉，柱顶设50mm深水盆蓄水，养护14d；核心混凝土温度与表层温差≤20℃，超差时采用循环冷却水管降温。7特殊工况处理7.1冬期施工（日平均气温≤5℃）7.1.1热水拌和：水温≤60℃，砂加热≤40℃，出机温度≥15℃，入模温度≥10℃。7.1.2保温：柱模板外贴50mm厚阻燃岩棉，外覆彩条布，顶面用双层棉被覆盖；测温每2h一次，低于5℃时采用电伴热加温。7.1.3防冻剂：采用无氯型防冻剂，掺量3%，28d强度损失率≤5%。7.2夏期施工（日最高气温≥35℃）7.2.1夜间浇筑：21:00～次日6:00时段施工，避开高温。7.2.2冷却骨料：料仓设遮阳棚+喷雾降温，骨料温度≤30℃。7.2.3缓凝剂：掺0.02%葡萄糖酸钠，初凝时间延长至12h。8质量检验与验收8.1型钢焊缝8.1.1外观：按GB50205表5.2.5，焊缝表面无裂纹、未熔合、表面气孔≤3个/米。8.1.2无损检测：一级焊缝100%UT，二级焊缝20%UT，采用A型脉冲反射法，探头2.5P13×13K2，缺陷评定按GB/T11345B级。8.2钢筋8.2.1主筋间距：尺量连续三档，允许偏差±10mm。8.2.2箍筋加密区：用钢尺量测，±5mm；弯钩角度用角度尺检查135°±5°。8.3混凝土8.3.1强度：每100m³留置1组标养试块，每工作班留置1组同条件试块；采用回弹取芯综合修正，芯样直径100mm，三个芯样平均值≥1.0设计强度，最小值≥0.85设计强度。8.3.2外观：拆模后无孔洞、露筋、蜂窝，表面气孔≤5个/m²；对可疑部位采用红外热像仪检测，异常区域钻芯验证。8.3.3几何尺寸：柱截面+8mm/5mm，垂直度≤h/1000且≤15mm；采用Leica全站仪三维扫描，点云模型与BIM模型比对，偏差>10mm即整改。9管理制度9.1三检制自检：作业班组完成当日工序后填写《自检表》BG01；互检：下道工序班组长检查签字；专检：质检员抽检比例≥30%，关键节点100%。9.2样板先行首件柱、首件梁、首个节点经监理、甲方、第三方联合验收后方可大面积展开，形成《首件验收记录》YB02。9.3质量问题追溯建立二维码追溯系统，每根型钢柱出厂即生成唯一二维码，扫描可查看钢材炉批号、焊工编号、UT报告、混凝土试块编号；出现缺陷24h内锁定责任人，48h内拿出整改方案。9.4奖惩一次验收不合格，对施工班组罚款5000元/处，并承担返工费用；连续三次验收优良奖励10000元，并在公司季度大会上通报表扬。10安全与环保10.1高处作业柱安装操作平台采用定型化钢平台，设双道护栏1.2m高，踢脚板180mm；操作人员系双挂点安全带，使用防坠器。10.2动火审批焊接、切割必须办理《动火作业许可证》DH03，配备4kg干粉灭火器2具/作业点，监火人全程旁站。10.3烟尘控制CO₂焊机配负压吸烟臂，捕集率≥90%；抛丸车间设布袋除尘器，排放浓度≤10mg/m³，符合GB16297二级标准。10.4噪声控制夜间禁止抛丸、空压机等高噪设备运行；现场噪声昼间≤70dB，夜间≤55dB，采用声级计每半月监测一次。11案例实录（××集团华东公司2023年杭州××金融中心项目）11.1项目概况地下3层，地上48层，高218m，型钢混凝土框架核心筒结构，型钢柱共392根，最大截面H800×400×20×36，混凝土C60，钢筋Φ32。11.2实施过程2023年3月～2023年11月，项目部采用上述工艺，关键节点如下：a)4月15日完成首件柱安装，垂直度2mm，一次验收优良；b)6月进入标准层，每4天一层，采用“钢构白天吊装、土建夜间浇筑”两班倒模式；c)8月第三方抽检30根柱，UT一次合格率99.3%，混凝土取芯强度平均值71.4MPa，达设计强度119%；d)10月通过浙江省建设工程“钱江杯”优质结构初评。11.3经验总结深化设计与加工一体化：Tekla模型直接导出CNC切割代码，下料误差由传统2mm降至0.5mm；泵送混凝土配合比优化：采用5～25mm连续级配碎石+Ⅱ级粉煤灰，泵送高度218m未堵管；质量追溯二维码：现场扫码即可查看构件全生命周期数据，业主在观摩会上给予高度肯定。12常见问题与排错12.1柱脚二次灌浆开裂原因：灌浆料用水量超说明书上限，收缩大；对策：严格称重用水，采用0.15水胶比，搅拌后3min内用完，养护覆膜≥7d。12.2型钢翼缘与箍筋冲突原因：深化设计未考虑箍筋弯钩半径；对策：在模型中把箍筋弯钩段外扩15mm，重新出图，加工厂在翼缘板焊接“π”形钢筋定位板。12.3混凝土表面气泡多原因：振捣棒未插入型钢背面，排气不畅；对策：采用Φ30振捣棒从型钢翼缘斜插45°，间距300mm，复振两次，气泡减少80%。13附录（可直接照做的表