探讨型钢混凝土钢柱安装作业及其质量控制要点

冯建斌

（山西机械化建设集团有限公司，山西太原 030009）

1 工程简介

某商住宅楼型钢柱共16根，其中14根“H”形型钢柱截面尺寸为800mm×800mm，2根“十”形型钢柱截面尺寸为1000mm×1000mm，单件最重3.5t，型钢柱采用两段法安装，每段高度按楼层高度，本案中分别为8.6m、6.2m现场对接安装，上下两段采用全熔透焊接。

2 型钢混凝土钢柱施工工序控制要点

作为荷载传递的主要构件，型钢混凝土钢柱安装内容主要包括地脚螺栓和型钢柱。其安装施工的特点可归纳为：型钢柱构件的截面、高度和重量偏大，由此分析可知，安装时需要配置大型起重吊装设备，且型钢柱细长杆件稳定系数要求较高，标高控制精度高，轴线位置校正复杂。

2.1 半成品、材料

（1）钢构件。钢材材质均采用Q235B级钢，符合设计、加工质量要求，且必须有出厂合格证。

（2）连接材料。焊条采用E43X系列焊条，普通C级螺栓和垫圈采用Q235B钢，高强螺栓采用10.9S摩擦型大六角高强螺栓，连接接触面的处理采用喷砂摩擦面抗滑移系数u=0.50，柱脚螺栓采用Q235B级钢材，连接材料均应有材质证书，并符合设计、规范、标准要求。

（3）防护涂料。除锈等级为Sa2.5，构件表面两道红丹防锈底漆，一道醇酸中间漆，一道醇酸瓷漆，防锈漆、面漆质量参数均应符合设计、规范、标准要求，并有产品质量出厂合格证明。

（4）辅材。型钢柱安装需要各种厚度、尺寸规格不同的钢垫板、垫铁等。

2.2 机械设备

履带式起重机、轮胎式起重机、塔式起重机等；载重运输汽车、平板运输拖车；电焊机、气焊设备等。

2.3 辅助工具

钢丝绳、棕绳、卡环、绳夹等绳索类工具；扳手、撬杠、倒链、千斤顶等手工类工具；经纬仪、水准仪、塔尺、钢尺、线坠等测量工具。

2.4 作业条件

（1）安装施工方案应严格按照编审流程进行报批，重点要合理选择起重吊装设备，分析制定起吊安装流水施工顺序及其工艺方法，进行构件、配件供应策划，合理安排技术工人等劳动力入场时间及其配备数量，规划进场材料存放场地，钢柱等构配件叠放层数、间距、运输路线等，明确安装施工质量标准及其安全施工技术保障措施等，并严格执行层层交底制度，将施工方案及其保障措施的交底工作交到操作工人手中。

（2）垫层已经施工完毕，基础钢筋已经绑扎完毕，地脚螺栓安装完成。

（3）型钢柱已按照策划书中的时间节点进场，按施工现场平面布置图合理堆放，并按照工程设计、规范相关要求对型钢柱进行详细、全面的核查，仔细比对型钢柱的型号、数量、规格以及其外观质量，尤其注意检查各种连接件的种类、数量、型号及其位置标识等，各种参数均应符合设计规范要求。

（4）检查型钢柱基础，用经纬仪或全站仪精确复核基础定位轴线及基础轴线，用水准仪复测标高，用水平仪或塞尺复核型钢柱支承面的平整度，并对地脚螺栓的安装位置和伸出长度进行精确测量，各项参数均应满足规范及工程设计要求；不合格点应进行矫正处理。

（5）采用测量标划纵横轴线及其边线的方法，标划出型钢柱精确位置及其标高，并在型钢柱上标划出醒目的中轴线和高程标线等。

（6）根据作业条件科学合理选择作业方案，尽量减少高空作业，并将安全技术交底工作进行到位，可以考虑将型钢柱与基础、型钢柱与其他构件之间的连接件预先固定在设计相应位置。

（7）吊装前，应编制试吊方案，并对运输、起重机械设备进行必要的维修保养，调试、就位，确保机械设备性能良好。检查吊装使用的辅助工具、辅助材料以及辅助电器设备等，确保其状态良好、随时可用。

（8）施工临时便道的修筑应满足型钢柱的运输、吊装要求，路面平整、坚实，宽度满足转弯半径、装卸要求，施工现场临时排水应永临结合，防止不均匀沉降及局部塌陷，临电线路架设合理，不影响吊装作业。

（9）高空作业人员使用的作业平台、垂直上下的梯子及其防护设施应准备齐全。

（10）采取两段法施工的柱子，临时拼装台应采用具有一定承载力的枕木、型钢和钢板等材料搭设牢固。

2.5 施工操作工艺

（1）现场拼装。型钢柱的焊接拼装应根据不同的柱界面采用不同的操作方法进行，当型钢柱的截面大于1m×1m时，拼装焊接过程应制作专用拼装操作平台，拼装台坚固平整，其平整度应不超过3mm，构件拼接安装应稳定必应变形，操作平台应配置相应控制变形及保持稳定的装置。

（2）考虑到焊接过程中，焊接件会产生应力、变形，为此，焊接宜用对称焊。焊缝应平顺不咬边，焊缝厚度满足设计规范指标要求。焊接质量验收合格后，将定位连接件等辅助构件拆除。

2.6 钢结构涂装

构件拼装完成后涂两道红丹防锈底漆及1道醇酸中间漆、1道醇酸瓷漆，涂膜总厚度不小于125μm，涂装部位应精确控制，上下两节型钢柱连接焊接的接触面及其两侧一定范围内（一般为50mm），在其拼接安装前预留涂装区域，在拼接安装完毕检验合格后再另行涂装。涂装保护应做好定期修补、维护工作，补焊、擦伤、脱漆部位以及未刷底漆的区域应重点检查。

2.7 吊装设备与绑扎、吊装

（1）在编制型钢柱吊装方案时，应比较履带式起重机、轮胎式起重机以及塔式起重机的优劣性，从而选择最优组合方案进行吊装设备的配置。

①在进行吊装方案比选时，应根据起重设备的能力、构配件的自身重量、起吊的高度以及构件的外形尺寸等参数来确定起吊安装方式，如果选用整体起吊安装，则构配件的总重量应控制在起重设备允许的额定起重范围内，起吊就位时采取单机旋转法或滑行法。

②当型钢柱采用抬吊法作业时，应配备专职指挥人员，在起吊时，指挥两台起重设备同时将型钢柱水平吊起脱离平板运输车或离开地面一定高度后暂停上升，将平板运输车驱离吊装现场周围，之后指挥其中一台吊装设备保持现有状态不变，另一台吊装设备则停止上升而向内侧旋转，使型钢柱的起吊状态逐渐由水平转向垂直，并靠近型钢柱的安装位置，此时转由单独一台吊装设备负责起吊，另一台旋转起吊设备卸载并撤去该机吊点的钢丝绳，由单机将型钢柱吊装就位，插进锚固螺栓后旋紧固定。

③对于超长、超重型型钢柱，应采用分节、分段吊装的方法，从下到上依次吊装拼接，在下节型钢柱及其柱间支撑吊装检查合格后，再进行上节型钢柱的吊装拼接工作。

（2）型钢柱的吊装方案应经过精确计算并进行专家论证，尤其是型钢柱吊装绑扎方法，必须经过科学计算确定绑扎扎点的位置及其允许偏差范围，无论采用一点吊、两点吊或者多点吊，对其绑扎点均应根据型钢柱的重心及型钢柱牛腿的位置加以确定，无论型钢柱有没有设置牛腿，均应设置防止吊索滑动的措施。

（3）型钢柱表面的油污、泥土、锈迹等杂质应清理干净，以便于在型钢柱上双侧双向准确标注中心轴线，使标注的中心轴线清晰、显眼、不脱落，容易与定位轴线对准、校正。

（4）在钢筋混凝土基础中预埋地脚螺栓，与型钢柱进行铰接连接。吊装过程中，将型钢柱的基础支承面作为计算控制高程的依据，型钢柱脚底板与基础支撑顶面之间的空隙以及型钢柱顶面标高的实际偏差值必须精确测量，并利用不同厚度的钢垫板加以调整。垫板下基础混凝土顶面应清扫干净、不留杂质，且该平面应平整，使竖向承载力能够均匀分布下传。不同厚度的钢垫板应分层垫入，每层不超过3块，垫板位置应位于型钢柱的地脚螺栓围成的柱芯。

（5）型钢柱启动吊装作业后，先将型钢柱脚吊至距离地脚螺栓约30～40cm，采用人工将型钢柱调整扶正，并将型钢柱柱脚螺栓孔对准预埋地脚螺栓，然后专人指挥缓慢落钩使型钢柱准确就位，期间，人工将型钢柱上漆画标注的型钢柱中心线与其基础双向定位轴线对准、校正，其双向垂直偏差控制采用两台经纬仪从双向进行测量，并将偏差值控制在20mm以内，之后立即拧紧螺栓临时固定，吊索脱钩撤离工位。

3 混凝土型钢柱施工质量控制措施

针对施工过程中的难点，需要重点做好如下几点措施：

（1）型钢柱安装时，其垂直度、柱脚底座中心线与定位轴线之间存在的偏差值应在允许范围之内，型钢柱定位准确、柱节点之间接触面不应小于70%紧贴，且柱节点边缘最大间隙不大于0.8mm，同一层柱安装固定后，各柱顶标高偏差值符合设计规范要求，应通过增加测量频次、交叉复核测量等方法进行精度控制，抓住重点，解决难点。

（2）编制型钢混凝土钢柱安装施工方案，并做好技术交底工作，明确质量控制重点和难点。针对型钢柱混凝土的浇筑、型钢制作、预埋件安装、型钢柱安装的施工流程及注意事项还应进行技术教育培训。

（3）型钢柱基础预埋螺栓的定位精度直接影响到首节型钢柱的安装坐标控制精度，对型钢混凝土柱的安装质量至关重要，控制型钢柱脚预埋螺栓的位置偏差应作为控制重点。