工艺工法qc钢管芯钢筋混凝土柱结构施工工法

'钢管芯钢筋混凝土柱结构施工工法1.前言钢管芯钢筋混凝土柱是特殊的型钢混凝土结构，它不受含钢率限制，刚度大，承载能力高，结构耐久性和耐火度优良。在超高层建筑中，结合钢结构的强度、延性好和混凝土结构刚度好、单价低的优点,能有效提高承载力，减小柱的断面尺寸，提高抗震性。钢管芯钢筋混凝土柱与H型、十字型型钢混凝土柱区别就是钢管芯混凝土柱在柱中央设有钢管芯，外围还有大直径受力纵筋，钢管芯混凝土柱结构受力低于钢管砼结构但优于H型、十字型型钢混凝土柱结构，耗钢量略大于H型、十字型型钢混凝土柱结构但少于钢管砼柱结构。因此在超高层建筑物中作为中段受力柱结构，上下段分别为钢管砼柱结构和H型、十字型型钢混凝土柱结构。我司在工程实践中总结编写了本工法。2.工法特点2.0.1施工中各工种协调部署要求高，包括钢结构制造与安装、钢筋制安、钢模板安装、混凝土浇筑等。2.0.2钢管芯、翅片芯等构件可实行工厂化制作，可保证尺寸要求，以便于现场安装。并且有利于节省工期和文明施工。2.0.3构件焊接量大，焊接技术要求高。3.适用范围本工法适用于超高层建筑中现浇钢管芯钢筋砼柱结构。4.工艺原理钢管芯混凝土结构柱是在圆型普通混凝土柱中间设有钢管芯，以提高承载力，减小柱的断面尺寸，提高抗震性，满足力学和建筑构造要求。施工中，先根据设计图纸在工厂制作钢管芯与连接翅片芯，运至施工现场后进行安装，在楼层梁柱结点处为满足梁柱钢筋布设,断开钢管芯而用连接翅片芯相连接，再安装内箍筋、砼柱纵筋和螺旋箍,接着安装钢模，最后浇筑芯内微膨胀砼和柱砼。5.工艺流程及操作要点5．1、施工工艺流程：钢管芯与连接翅片制作→钢管芯与连接翅片现场安装→安装内箍筋、柱纵筋和螺旋箍→安装钢模→浇筑芯内微膨胀混凝土与浇筑混凝土柱砼→钢模拆除→柱养护图1.施工工艺流程5．2施工要点5.2.1连接翅片芯与钢管芯制作连接翅片芯与钢管芯由工厂集中制作。1）连接翅片芯有a、b型，是在φ16的无缝钢管径向呈90°焊接4片20mm厚的钢板，钢板高度有1400mm、800mm、2100mm等。a型翅片芯用于上下层柱的钢管芯与钢管芯连接，宽度伸出钢管芯管外侧12mm；b型翅片芯用于钢管芯柱与钢管柱的连接，宽度伸出钢管柱管外侧12mm；满足焊接要求。用D=210mm、t=12mm、中心留φ60mm孔的环形钢板封焊芯管下口。8 图2.连接翅片芯截面图2）钢管芯采用12mm厚Q235B钢材卷制而成。钢管芯按楼层分段。其制作工艺：放样→切割→卷制→焊接→检验与补焊制作的难点主要在于卷制，卷管制作技术措施：(a)、根据钢板的规格尺寸，划出每段管芯的排版图。(b)、钢板在卷管前，先压头，使钢板卷管的接口焊缝不出现棱角直段，以保证卷管的圆度要求。(c)、卷管过程中，卷管方向应与钢板压延方向一致，并严格控制椭圆度、焊缝间隙，错边量。钢板卷管的焊接采用埋弧自动焊的方法，焊接时电流、电压及焊接速度应工艺参数和相关规程操作，所有焊缝均应满足一级焊缝的要求，并按规定进行100%超声波探伤检查。组装前应熟悉柱加工图，仔细核对零件的几何尺寸及各零、部件之间的连接关系，认真检查组装用零件的编号、材质、尺寸、数量、平直度、切割精度等是否与图纸及工艺要求相符。5.2.2连接翅片芯与钢管芯的连接为便于现场安装，须事先在工厂将连接翅片芯先安装于钢管芯上。钢管芯钢管两端沿轴线切割4处22mm宽缝槽，缝槽深为300mm，切割缝槽可在钢管芯钢管卷制后进行。将连接翅片芯插入钢管芯钢管缝槽内，钢管芯钢管与翅片满焊，并且保证其同圆度，消除应力，备用。5.2.3钢管芯的安装a、钢管砼柱与钢管芯柱相连图3.钢管混凝土柱与钢管芯连接钢管芯柱和钢管柱用翅片进行联接。如图3所示，钢管柱管在端头沿轴线切割4处22mm宽缝槽，缝槽深为500mm，钢管柱的顶端在楼面上1米，将事先两端已制好的连接翅片芯的钢管芯柱插8 入钢管柱缝槽内，钢管柱缝槽与翅片满焊，并且保证三管同圆度。随后即可对该段柱进行钢筋绑扎、钢模安装和砼浇筑。b、上下层梁柱结点处钢管芯钢筋砼柱的连接(见图4.)图4.梁柱结点处钢管芯钢筋砼柱的连接由于梁筋穿过钢管芯钢筋砼柱结点，因此芯管须断开，中间用连接翅片芯连接，该段翅片芯为事先焊接在下一段芯管上，当梁板浇筑完毕后翅片芯会露出300mm，再接上一段的钢管芯和翅片芯的联接件。c、钢管芯与型钢柱的连接（如图5.）1-1图5.钢管芯与型钢柱的连接在钢管芯与型钢柱的连接处，在钢管芯管端头沿轴线切割4处22mm宽缝槽，缝槽高为2100mm。安装时往缝槽插入型钢并与型钢腹板满焊。d、钢管芯柱与钢筋砼梁的连接（如图6）图6.钢管芯柱与砼梁的连接8 梁纵筋通过钢管芯柱时，外侧从翅片打孔穿过，中间梁两纵筋与翅片焊接，单面焊10d。节点加设菱形箍，箍对角线以2翅片长度为准，间距＠100mm，并与翅片点焊。钢翅片上梁钢筋穿过的洞口根据梁配筋图放样并在工厂预制完成，洞口直径不大于１.5倍钢筋直径，不得现场切割。5.2.4钢管芯柱钢筋安装钢管芯钢筋砼柱钢筋的安装与常规钢筋砼柱钢筋施工方法基本相同，不同之处有：①内箍筋安装：将每节所需的内箍筋套入钢管芯柱，按箍筋间距，内箍筋与管芯单面满焊，焊缝长度70mm，安装纵筋，内箍筋与纵筋点焊，纵筋外箍用螺旋箍。②钢管芯柱和钢管柱的连接处纵筋的安装：柱纵筋插入钢管砼柱内壁侧1个锚固长度，并点焊固定。③上下层梁柱结点处钢管芯钢筋砼柱连接时，为保证柱芯的强度，须在钢管芯断开处插筋，安装在管芯内壁，下端与内壁点焊，筋长2200mm。5.2.5安装钢模图7.钢管芯柱钢筋安装截面图钢模安装时须用塔吊吊装，根据柱的尺寸，在每节芯柱上焊接4道限位，每道由4个呈90°的L4*4角钢组成。钢模底端与放线位置重合，顶端离上口500mm，设1道由4个呈90°的缆风绳拉紧，并每1m设一道钢管斜撑固定。钢模安装时，要检查砼柱的保护层。用2台经纬仪呈90°位置检查钢模的垂直度，调整钢丝绳松紧及斜撑以校正垂直度。5.2.6浇筑芯内微膨胀混凝土和浇筑混凝土柱砼砼浇筑前在钢模顶端设置操作台。先浇筑翅片芯管和芯柱管内的微膨胀混凝土，微膨剂可用UEA外加剂。翅片芯管与芯柱管内砼的浇灌方法适用立式手工浇捣法。即用塔吊送料，由导管灌入芯管内，用插入式振捣器捣实。砼水灰比为0.4，砼塌落度为100mm，并掺入适量的减水剂。为减少砼的收缩量，掺入12%左右的微膨胀剂UEA。接着即可浇筑柱砼。钢管芯砼柱由于箍筋较密，须同时插入2~3条插入式振捣器。每次振捣时间不少于30秒。在浇捣过程中如出现浮浆应及时清理。砼浇灌须连续进行，不得设施工缝。5.2.7钢模拆除钢模拆除应在混凝土强度能保证柱表面不因拆模而受损时进行，大约在浇筑后24h后即可进行。拆除时须将钢模用塔吊吊住，先拆除钢管斜撑和缆风绳，再松开钢模对拉螺栓，使模板与墙体脱开，在检查确认无误后即可起吊钢模。5.2.8柱养护拆模后即用水充分浇湿柱表面，用塑料薄膜密封包住，每天喷水2次，养护14天。5．3、劳动组合：现场施工时劳动组合根据工程量、施工进度要求及工种素质等情况而定，按工艺流程分别由各专业队伍担任施工操作。序号名称人数安排职责1工程负责人1负责全面工作2技术负责人1负责施工技术3施工员3现场施工4质检员1质量检查5安全员1施工安全6电焊工4现场焊接8 7起吊工2现场吊装8塔吊司机1塔机操作9塔吊指挥1吊装指挥10钢筋工4钢盘安装11砼工等4砼浇筑6．材料与设备6.1材料制备6.1.1钢管芯、翅片芯制作原材料钢板及钢管均采用Q235B钢.焊接采用E43焊条，并有质量保证资料，其材质满足设计和国家规范要求。6.1.2按设计要求使用国产热轧钢筋、高强钢丝具备出厂质保书，并按要求实行见证取样合格的，符合《钢筋混凝土用热轧光圆钢筋》（GB13013－91）和《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》（GB1499－91）。6.1.3水泥采用近期生产的同一品种、同一批号的普通硅酸盐水泥。符合《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》（GB175）的规定，并按规定使用见证取样试验合格的。6.1.4粗骨料采用级配良好、干净的碎石、粒径为5～30mm，符合《普通混凝土用碎石或卵石的质量标准及检验方法》（JGJ52－92）的规定。6.1.5细骨料采用中粗砂，细度模数2.5～3.3的优质河砂，符合《普通混凝土用砂质量检验标准及检验方法》（JGJ52－92）的规定。6.1.6其它材料：拌制混凝土的水符合《混凝土拌合用水标准》（JGJ63－89）的规定，外加剂应符合设计要求。钢模及固定用钢丝绳的技术指标用符合要求。6.2主要施工机具设备：1钢筋加工、芯柱制安、砼浇筑设备：卷板机、冲孔机、自动埋弧焊机、切割机、弯曲机、切断机、拉伸机、10KW直流电焊机、气割器具、导管、插入式振捣器等。2起重设备：塔吊、吊索、起重机、5T千斤顶3经纬仪、水准仪、探伤仪以及其它质量检测、试验仪器等。7．质量控制7．1工程质量控制标准7.1.1连接翅片芯与钢管芯制作质量质量标准钢结构制作，安装允许偏差及焊缝探伤检验要求详《钢结构工程施工质量验收规范》(GB50205-2001)等有关施工和验收规范规程的要求。表1.芯管制作偏差应符合下表规定(单位：mm)。偏差名称允许值（最大）周长偏差±3纵向弯曲f≤0.1%L椭圆度f≤0.3%D7.1.2钢管芯钢筋混凝土管柱结构施工质量标准钢管芯钢筋混凝土管柱结构施工质量执行《混凝土施工质量验收规范》(GB50204-2001)等规范规程的要求，其允许偏差见表1.8 表2.钢管芯钢筋混凝土管柱结构允许偏差项次项目允许偏差（mm）检验方法1轴线位移8尺量检查2截面尺寸+8，-53表面平整度8用2m靠尺和楔形塞尺检查4标高±10尺量检查7.1.3柱芯、翅片芯焊接质量焊缝无损检验应依照有关规范及图纸要求规定执行。超声波探伤应在焊道完全冷却至常温时进行。焊缝不得有任何裂纹、气孔等焊接缺陷。a、焊冠高度表3.焊冠高度限制高度焊缝宽度B焊冠高度(mm)＜15≤315~25≤4＞25≤4/25XBb、电焊修补质量电焊中发生缺陷时修补：电焊进行当中发现有缺陷时，或经判断可能发生缺陷时应立即终止电焊，找出缺陷所在，对其进行修补后继续进行。非破损性检查后的修补：检查结果判定为不合格的缺陷，应铲除重焊，修补应制定方案并经业主及现场监理人员同意后实施，修补的焊缝应100%超声波探伤。7．2质量保证措施：7.2.1钢管芯钢筋混凝土柱结构中钢结构材料应符合相关材料规范，并应具备出厂合格证，钢材应具有良好的可焊性、合格的冲击韧性等技术性能。7.2.2芯管、翅片芯构件选用有资质的专业钢结构制作厂家制作。并根据施工图设计文件和施工详图编制钢构件制作工艺书。严格按工艺书的要求组织加工制作。对构件的放样、号料、切割、矫正、边缘加工和组装等按《型钢混凝土组合结构技术规程》(JGJ138-2001)，由总包单位派往的技术人员按〈〈钢结构工程施工质量验收规范〉〉（GB50205——2001）及〈〈高层民用建筑钢结构技木规裎〉〉（JCJ98——99）的相关要求进行验收。7.2.3在运输及操作过程中应采取措施防止构件变形和损坏，严禁构件淋雨。钢结构安装前应对构件进行全面检查：如构件的数量、长度、垂直度，安装接头处螺栓孔之间的尺寸是否符合设计要求等。7.2.4.钢结构安装时质量保证措施a.钢结构安(吊)装时，应采取有效措施，确保结构的稳定，并防止产生过大变形。必要时应采取临时加固措施。b.钢结构安(吊)装时，应使用经纬仪严格校准垂直度。8 c.钢构件安（吊）装方法及顺序：应根据钢构件特点结合施工技术条件，由安装公司根据实际情况确定采用单件吊装组装法、扩大拼装组装法或综合安装法。安装公司应根据施工阶段荷载，实际受力状态进行必要的验算，并提出施工组织设计，经相关部门批准后且经试拼及试安装确认方案可行后方可实施。d.结构安装完成后，应详细检查运输，对所有的连接螺栓应逐一检查，以防漏拧或松动。e.不得利用已安装就位的构件吊挂其他重物，不得在构件上加焊非设计要求的其他物件。8、安全措施8.0.1工程施工时严格遵循《建筑安装工程安全技术规程》等法律法规及上级主管部门颁布的各项有关安全文件规定。8.0.2施工用电应由电工统一搭设，严禁乱拉设、拖地等，电焊作业时做好劳动保护措施，并备好灭火器材。8.0.3管芯、翅片芯、钢模等在起吊时应选用适合的起吊钢绳，绑扎时须牢固可靠，防止落下伤人。并须配备塔吊指挥。8.0.4在安装周边一定范围作相应的安全防护。设置警戒线，严禁无关人员进入。安全员必须全过程跟踪，监督安全防护工作。9．环保措施9.0.1成立相应的环保管理机构，在施工过程中严格遵守环境保护的法律、法规，加强环境、卫生、文明、安全的施工管理，并接受有关单位的检查指导。9.0.2根据有关法律法规和规章，加强施工场地的合理布置，加强工程材料、设备、建筑垃圾等的控制和管理；合理布置临时施工场地，施工场地做到整洁文明。9.0.3施工中采用低噪音的工艺和施工方法。建立定期噪音监测制度，发现噪音超标，立即查找原因，及时进行整改。建筑施工作业的噪音可能超过建筑施工现场的噪音限值时，应在开工前向建设行政主管部门和环保部门申报，核准后再施工。调整作业时间，混凝土搅拌及浇筑等噪音较大的工序禁止夜晚作业。9.0.4施工过程中积极对现场周围的环境进行保护。10、经济效益10.1、钢管芯钢筋混凝土柱结构承载能力高，刚度大，具有钢结构和混凝土结构的双重优点，并且造价、耐久性和耐火性等方面优于钢管混凝土柱。10.2钢管芯钢筋混凝土柱截面积小，可以增加使用面积，对于超高层建筑来说，具有可观的经济效益。10.2、钢管芯钢筋混凝土柱结构与钢管混凝土柱相比较，在满足结构受力的同时，可减少钢用量。11、工程实例11.1施工概况1、福建电力调度通信中心大楼工程位于福州市五四北路，总建筑面积61670m2，建筑层数为地上31层，地下2层组成。建筑檐口高度为126.7m，设备层顶高145.45m，微波塔顶196.1m。为福州目前最高的超高层建筑，抗震设防烈度为7度，主楼框架抗震等级为一级。结构为现浇钢筋砼框架一核心筒结构。基础顶面~20层框架柱有18根采用圆形钢管砼结构(4根直径1500mm板厚8 30mm，14根直径1200mm板厚16mm、20mm、25mm)。20层~31层（77.770~126.340m）14根直径1200mm柱采用钢管芯钢筋砼柱。31层~34层（126.340~149.202m）采用型钢钢筋砼柱。该工程2004年11月开工，2006年5月结构施工完成。11.2施工情况钢管芯钢筋混凝土柱结构施工技术，重点控制钢管芯和翅片的制作、安装时的焊接质量、内箍筋的安装和砼浇筑时振捣工艺，控制钢管芯钢筋混凝土柱与钢管柱以及型钢芯柱等关键施工工艺，认真落实“三检”制度与工序间的交接班，实行技术人员跟踪指导，攻克了许多施工难关，使钢管芯钢筋混凝土柱结构保质、按期、安全地施工，确保了工程的施工质量与进度。得到了有关单位的高度评价，同时也积累了施工经验，为我司取得了信誉，获得良好的经济效益和社会效益。11.3施工结果评价钢管芯钢筋混凝土柱结构施工工法的应用实现了设计意图，能够保证主体结构的质量、工期和造价，工程按期交付使用，为国家的电力能源战略作出了贡献，取得了良好的社会效益。同时钢管芯钢筋混凝土柱结构截面积小，对于高层建筑而言，可以增加使用面积，其经济效益可观。采用本工法进行钢管芯钢筋混凝土柱结构施工，可进行钢构件工厂化制作，大量地节约钢材，节省了投资；取得了良好的经济效益。8'