型鋼砼柱施工方案及要點探討

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摘要:文中對型鋼混凝土結構的施工方案及過程進行了分析，對各施工環節中的技術要點進行了論述和剖析，為今后項目施工提供一定參考。

關鍵詞:型鋼；混凝土；施工；鋼筋

型鋼砼柱是近幾年隨裝配式結構發展起來的新型結構形式，結構多為長方形柱體，構件一般采用熱軋H型鋼。型鋼柱砼施工難點一般有以下幾點：第一，型鋼焊接變形較大，造成型鋼結構制作加工困難；第二，型鋼支撐系統及模板安裝施工難度較大，安裝較為困難；第三，混凝土和鋼材的彈性模量不一致，鋼與混凝土結構靜力壓縮變形控制要求高，導致施工方案較為復雜；第四，柱、鋼梁內的配筋較為密集，同時還有較大的鋼結構構件，導致砼澆筑振搗困難。

1型鋼柱的施工流程

型鋼砼柱（一般與型鋼梁同步）詳圖設計→型鋼構件加工→構件及材料進場→預拼裝→構件吊裝→型鋼連接或焊接（機械連接或焊接）→型鋼砼柱（與型鋼梁同步進行施工）鋼筋進行綁扎→相關構件模板及支撐系統支設→澆筑砼。本文以某廠房項目型鋼柱的施工為例進行探討，該項目的型鋼柱截面形式為H型，型鋼柱施工中，連接節點是受力的薄弱環節，因此要盡量減少型鋼柱之間的連接。施工中一般需要利用塔吊起吊安裝，為了較好地利用塔吊和吊車安裝型鋼柱，同時考慮到減少節點連接的數目，在施工中需要結合建筑物層高的特點，通常情況下需要將每一層制作為一節，型鋼柱的各節點之間需采用焊接的方式連接。型鋼柱的施工難度較大，對施工機械和人員技術水平要求較高，尤其是起吊和安裝程序至關重要。在柱子就位之后，應該立即對柱子的垂直度和起吊的軸線進行初步校核，校核完成后用螺絲固定，固定后還要進一步檢查柱子的垂直度。所使用的儀器是鋼絲繩或者是纜風繩，同時與經緯儀配合使用進行檢查。第一節型鋼柱的安裝對施工質量起著決定性的作用，在安裝型鋼柱之前，需要清理干凈地腳螺栓的螺紋，同時對于有損傷的螺牙要進行修復，檢查完畢之后再進行吊裝。對型鋼柱檢測后，若發現型鋼柱的各項指標存在偏差，應該采用千斤頂調整地膠螺栓，同時使用經緯儀進一步校核驗證，驗證完畢后再次固定地腳螺栓。

2型鋼柱施工注意要點

（1）選擇有類似施工經驗的專業鋼結構分包商進行施工；（2）嚴格把控材料質量，嚴把鋼結構材料進場關，嚴查鋼結構進場材料，尤其是需要復試的材料，必須對其進行復試且得到合格結論后才能使用；（3）型鋼柱工程質量關鍵看型鋼的加工質量，要嚴格控制，盡量選用具有一定加工經驗或業績的廠家；（4）鋼結構構件安裝時工人要充分交底，最好能夠利用最新的BIM技術進行三維演示，尤其要保證焊縫質量；（5）澆筑混凝土時應適當增加振搗點，從一側開始兩點振搗，腹板兩側再各自振搗，一般振搗一次即可，工人要注意掌握施工方法，使用大小不同直徑振搗棒，根據實際情況換用進行振搗，確保不影響鋼筋位置排布。

3型鋼柱的具體施工方案

以某項目型鋼柱施工為例進行方案探討，該項目采用型鋼柱截面尺寸分別為1000mm×1000mm、900mm×900mm、800mm×800mm，使用的熱軋型鋼與鋼板為Q345B鋼，項目安裝螺栓根據圖紙設計要求采用C級螺栓，錨栓材料與型鋼及鋼板一致，為Q345B鋼。項目結構截面形式為H型鋼的長方形柱體。由于尺寸及重量都比較大，經過驗算發現可用汽車直接運至施工現場。型鋼結構施工的關鍵點有：型鋼柱的起吊、就位、垂直度的檢查、焊接，比如，焊接的點位、焊接方式的選擇，此外框架梁與型鋼柱節點處主筋的排布，如果是鋼梁，就要考慮鋼梁就位時與柱子的主筋在交叉節點處的處理。

3.1翻樣設計

本項目施工圖設計時對型鋼柱要求為二次深化設計，施工前選型應結合預制相連接的梁界面信息，在進行配筋設計時，應綜合考慮型鋼砼柱構件與主筋位置然后進行二次設計，設計人員還要綜合考慮穿孔位置、高度與尺寸，本項目首先進行了BIM模型模擬，利用BIM技術可以創建三維模型，附加其他描述，如尺寸標注和文字等，同時在三位狀態下利用剖面和視點等，動態觀察其三維模型，調整好施工模擬視頻模擬現場施工［1］。對深化設計后的構件進行了三維模擬，模擬排布鋼筋后對鋼筋的布筋位置和標高進行調整，通過三維技術讓工人直觀地了解施工技術。傳統的技術交底由項目負責人向施工人員交代技術類的問題，主要交底的是紙質版材料。對于各類鋼結構建筑，其各部節點較為復雜，施工工人不易理解透徹，由此造成的施工成品和方案不一致的事件較多。交底不仔細清楚，容易造成執行錯誤、返工、重做等問題，增加施工成本。利用BIM技術事先布置好，使交底形象具體化，避免了傳統技術交底的一系列問題。結合項目實際情況得出以下要點：（1）要合理排布柱內的縱向主筋，提前進行模擬演練，在排布時要避開翼緣板，根據模擬效果進行交底，以便工人在施工時能夠進行精準定位。（2）通過BIM模型對腹板穿筋節點進行布置，同時考慮到箍筋的間距及直徑合理留置穿孔點。（3）型鋼腹板打孔位置設置后進行三維模擬，統計貫穿孔面積，預留貫穿孔截面損失率應控制在腹板面積25％以內。（4）交底時要對工人明確穿筋孔徑比設計鋼筋適當加大2~3mm，也可以在設計圖紙中進行標注，確保工人能夠掌握穿筋孔施工要求。

3.2型鋼構件加工要求

型鋼構件加工和制作十分嚴格，必須采用機械加工，且應采用有經驗、有資質的鋼結構廠家制作，必要時應采用招標或比價等方式采購。對型鋼構件切割、焊接、運輸等應符合國家現行標準規定，構件制作廠家應先熟悉翻樣圖，熟悉項目施工設計，提前編制加工制造技術指導書。采用的鋼材、輔材、螺栓等應具有材料質量合格書，質量標準要符合國家規定。栓釘要進行抽樣檢查以確保焊接質量，焊縫最好采用全熔透剖口焊接，質量標準要達到二級焊縫要求。焊接前先進行油銹清除，施工過程中要確保現場構件節點連接件的焊接質量［2］。

3.3型鋼預拼裝及安裝

主要安裝工藝：首先進行吊裝，核對鋼柱，確保無誤后標記基準線，對構件進行吊裝；其次進行固定，不要一次性固定到位，先進行臨時固定，根據設計要求調整垂直度；最后再采用高強螺栓進行連接。型鋼構件在安裝前，先核對梁柱位置軸線與標高，對各單構件編號、尺寸、螺孔、孔徑以及預留孔和栓釘進行復核，盡量采用BIM技術模擬操作，建立拼裝模型，對拼裝方案進行演示得出碰撞分析，避免各種不利情況的出現。項目部根據本項目情況，集合設計人員、監理人員及施工單位有經驗的施工人員進行吊點設置，設置鋼柱端部的耳板作為吊點，采用施工單位人員建議的單機回轉法吊裝方案，監理單位提議在柱根部應墊好枕木防止碰撞。現場根據吊裝方案在不同位置設置兩臺經緯儀，在相互垂直方向進行跟蹤觀測，確保垂直度一直保持在合理范圍以內。構件就位后，用高強螺栓進行緊固，必要時將連接板與耳板進行點焊以加強連接牢靠性。施工時對鋼結構施工順序進行優化，將項目鋼結構部分施工分為三層次：第一層次主要是主體鋼桁；第二層次主要是一次轉換結構，即與桁架直接相連的水平轉換梁及相鄰連接節點；第三層次是一次轉換結構以外的全部構件，包括：馬道、聲橋、吊頂主龍骨等。原施工方案將各層次構件設計分階段施工，考慮到分階段施工容易形成大量高空作業，現場焊接的焊縫質量也無法保證分階段施工需要，同時大量二次焊接對主體結構的支撐體系容易形成永久損傷和變形。將分階段施工變更為第二層次的連接節點，必須隨第一層次鋼結構一起施工。第二層次的水平轉換梁GL-4、GL-6、GL-14均為螺栓連接，可以后期安裝且允許分階段施工，在施工時需要采取控制措施確保連接質量。第三層次中部分構件設計為全熔透焊接，高空中進行全熔透焊接，容易使第二層次中的一次轉換梁在受力狀態下產生永久損傷和變形。并且焊縫質量難以得到保證，所以第三層次的馬道、聲橋等的豎向吊柱部分更改為地面焊接，其余構件受力較小，對焊縫質量要求相對較低的構件，可以分階段安裝。根據要求焊接時一般用手工電弧焊，焊接24小時后要對焊縫進行探傷，檢驗焊縫的合格性。本項目首次進場的鋼材、焊接料等組織各單位人員進行工藝評定，在實際施工時，施工單位結合評定報告調整了焊接工藝。在混凝土澆筑完后，項目部立即安排人員對照圖紙進行檢查，利用鋼絲繩等工具，對構件位置進行校正。

3.4鋼筋綁扎

項目部管理人員利用鋼筋三維軟件進行交底，演示鋼筋布置過程，確保施工人員熟悉掌握鋼筋的型號及規格，本項目施工單位采用鋼筋定位器對鋼筋位置進行了準確定位。經BIM模型演練發現節點處鋼筋非常密集。在梁與柱的節點處，柱中的箍筋要從型鋼梁的腹板上已經留好的孔洞中穿過。但是如果將整根箍筋一次性穿過是無法實現的，因此將箍筋分成幾段，然后采用電弧焊的方式進行焊接。箍筋焊接的部位不宜選在梁的腹板上，因為節點處的受力較為復雜。為解決以上問題，在鋼筋排布時采取了以下措施：(1)綜合考慮鋼筋定尺長度，柱內貫通鋼筋避免搭接，減少型鋼柱節點內的鋼筋搭接造成的影響。(2)通過三維模擬對型鋼柱腹板上預留穿筋孔直徑進行合理驗算，最后確定穿孔位結合鋼筋的排布位置，大小為鋼筋直徑加3mm。(3)本項目的構件節點最外側嚴格按照施工規范，箍筋須采用完全封閉箍筋。監理單位加強巡檢，避免出現開口箍，尤其杜絕工人將箍筋直接焊在型鋼上。(4)非外側箍筋如排布困難時，可部分改為半封閉式箍筋，但是相應設計變化應征得設計單位同意。(5)鋼筋施工時項目部進行三維交底，確保工人按穿筋排布圖進行施工。確保各鋼筋位置及標高正確、間距均勻。經專家組論證后本項目機械連接頭順序為一端向另一端逐跨施工。

3.5模板

本項目的型鋼梁截面大，因此造成梁板自重偏大，在進行模板施工時，應加強加固措施以確保施工安全，項目模板采用竹膠板。項目部考慮到本項目構件內含有較大截面的型鋼，采用傳統的對拉螺栓緊固模板時無法穿過，經論證后改用槽鋼對模板進行固定，不僅增加了模板及支撐體系的剛度，使混凝土表面更加光滑，同時因為沒有對拉螺栓的穿孔造成影響，模板的周轉次數從原來的三次提高至五次，間接提高了模板的使用經濟性［3］。

3.6砼澆筑

型鋼砼結構中砼的澆筑直接關系到整個結構的質量，尤其是要確保混凝土的耐久性和強度均滿足項目設計要求。基于模型分析鋼柱內空隙較小散，要嚴格控制下料厚度，工人施工時適當增加振搗點，澆筑時要做好位移變形點的設置，并及時做好模板牢固度的檢查。完成澆筑后定期灑水及時養護，避免造成混凝土異常收縮和出現裂縫的現象。

4結語

目前，型鋼混凝土施工在很多裝配式建筑中已經得到廣泛應用，且隨著施工技術的不斷完善及裝配式結構的發展，型鋼混凝土在各項目中的應用將進一步擴大，因此，在施工中要結合各項目的實際施工情況，考慮項目的施工難點，強化員工的安全質量意識，加強型鋼混凝土施工的質量及安全管理，為建設經濟發展打好堅實基礎。

參考文獻

［1］李建軍.土木工程鋼結構施工技術的有關問題初探［J］.建材與裝飾，2018（3）：8.

［2］程明龍.鋼結構施工管理要點探析［J］.江西建材，2018（3）：220，223.

［3］張陸杰.BIM技術在大跨度鋼結構施工管理中的應用分析［J］.綠色環保建材，2018（1）：133，135.

作者：聶坤 單位：東營職業學院