超高层十字形型钢柱安装技术研究

郑生中 李 文 杨执理 毕雪明 邓 鑫

中国建筑第五工程局有限公司 湖南 长沙 410004

0 引言

随着我国经济水平和综合国力的不断提升，建筑的形态越来越多样化，不同的建筑结构形式也因此应运而生，型钢混凝土结构就是其中的一种。型钢混凝土（Steel Reinforce Concrete，以下简称 SRC）结构是将型钢、钢筋、混凝土组合在一起，在型钢周围布置钢筋，并浇筑混凝土的结构。十字形型钢混凝土柱为型钢混凝土结构常用形式，主要用于高层建筑和超高层建筑。

1 工程简要概况

项目位于江西省赣江新区儒乐湖新城板块中建广场项目基地处，地块总用地面积12987.30㎡，总建筑面积83937.29㎡。本项目地下2层，地上32层，建筑高度135.1m，属于超高层。项目型钢柱分布在中建A办公楼-1～7F，每层共有17根，主楼采用劲性钢骨柱框架-核心筒结构，型钢柱截面形式为十字型型钢柱，材质为Q345B。型钢混凝土柱每层高4.2m，采用型钢型号为BT282×200×36×40mm和BH600×200×36×40mm，型钢柱与混凝土梁节点处的连接形式采用连接板焊接和腹板穿孔相结合的方式。每层型钢柱分布图如下所示：

2 施工前期深化设计

在施工前期，项目采用BIM技术进行深化设计。根据设计院图纸采用TEKLA软件对十字形型钢柱和梁柱节点进行深化设计，利用3dMAX等软件三维模型动态展示模拟，避免后期不必要的返工。梁柱节点深化图如下图所示：

图1 梁柱节点深化图

图2 型钢柱施工动画图

3 十字形型钢柱的安装施工

3.1 施工工艺流程

图3 工艺流程图

3.2 操作控制点

3.2.1 型钢柱的测量定位

安装前，施工员需架设经纬仪或全站仪弹线标示出型钢柱的十字轴线，可以准确的安装定位好型钢柱，防止现场型钢柱安装偏位。

3.2.2 型钢柱的吊装前检查和核对

在建筑的施工过程中，型钢柱是直接在工厂或者施工现场制作，而其制作质量的优劣会影响到整个混凝土结构的受力情况，技术人员或现场管理人员应对进场的型钢柱进行复核，检查型钢柱的运输过程中的变形耗损情况和其外形尺寸，如发现与设计图纸严重不符或存在较大的质量问题，应将材料退回工厂处理。

3.2.3 型钢柱的吊装

通过现场的起重机械吊运验收通过的型钢柱至施工作业部位。预留岀一定的调整空间，以便后续的型钢柱校核等施工。

3.2.4 型钢柱的临时固定

对吊装好的型钢柱进行垂直度的校核，如没有垂直度的偏差就采用连接钢板夹紧耳板，并在两端采用螺栓临时固定。在进行型钢柱的校正时，根据需要松开一些螺栓，校正后及时拧紧。

3.2.5 型钢柱的校正

在过程中现场测量人员用经纬仪测量每根型钢柱垂直度和十字轴线，若未出现偏差，则校正结束。

3.2.6 型钢柱固定

型钢柱校正完成后，连接板和耳板需加强固定，并在翼缘板相对面连接“U”字形钢板固定，而后将该接缝部位清理干净。

3.2.7 型钢柱焊接

本项目型钢柱焊接采用CO2气体保护焊。首先必须先清除焊缝两侧的污染物。焊接衬板应布置在接头的内侧。在焊接过程中应保证施焊对称，尽量减小焊接引起的变形和应力。焊接完成后应对焊缝外观进行检查。其中焊缝外形尺寸应该保证均匀，焊缝之间、焊缝和母材之间应平滑，焊缝表面不应有弧坑、裂纹等，焊缝表面和热影响区不得有未融合、夹渣、和焊瘤等质量缺陷。焊接完成后项目进行了超声波探伤检测试验，结果满足规范要求。

图4 现场焊接、探伤检测图

3.2.8 复核、记录

项目技术人员对安装完的型钢柱垂直度等技术指标再次进行复核，并针对首次安装完成的型钢柱邀请公司相关领导、监理和甲方参与验收，如发现不合格需整改合格后方可进行下步工序。

图5 现场验收复核图

3.2.9 型钢柱与混凝土梁节点处的连接

3.2.9.1穿筋孔连接

型钢柱和混凝土梁有多种连接形式，本项目型钢柱与混凝土梁节点处的连接形式采用连接板焊接和腹板穿孔相结合的方式。

a连接板焊接：采用双面焊，梁纵筋焊于型钢柱牛腿、加劲肋上侧，当有双排筋时，第二排筋焊于钢牛腿或加劲肋下侧。

b腹板穿孔形式：梁筋与型钢柱节点项目采用BIM技术进行深化设计，先在工厂预制，采用型钢柱腹板开穿筋孔。

图6 梁柱节点连接图

3.2.9.2 焊接连接

梁钢筋与型钢柱搭接板焊接时，现玚采用双面焊接，应保证焊缝长度不小于6d(d为钢筋直径)，焊缝高度应大于（1/2）d，焊缝观感需饱满圆滑过渡。

图7 现场焊接图

4 总结

根据项目实例，总结十字形型钢混凝土柱安装施工技术要点有以下几点：

（1）在施工前期，运用BIM技术对十字形型钢柱和梁柱节点进行深化设计，利用三维模型动态展示模拟，可提前规避钢筋碰撞问题，并生动形象展示型钢柱施工的整个流程。

（2）按照十字形型钢柱安装施工流程可有序、高效的进行施工管控，保障施工的顺利进行。

目前中建广场项目中建A办公楼十字形型钢柱安装施工已完成，使用良好，上述安装施工技术要点可为今后的十字形型钢混凝土结构的施工提供参考借鉴。