芜湖科技馆钢管混凝土柱施工技术.pdf

芜湖科技馆钢管混凝土柱施工技术 李 壮 ( 安 徽省 第二 建筑 工程 公司， 安徽 合 肥 2 3 0 0 0 1 ) 1 工程概况 芜湖科技馆工程位于芜湖市银湖北路 ，北邻芜湖长江大 桥， 西邻芜湖市主要交通干道。一层半地下室， 地上4层。整体 建筑呈船形。总建筑面积 1 6 6 1 5 m ， 建筑总高度为3 6 m， 地下室 埋置深度为 7 5 m。主体结构为现浇框架结构， 基础型式为钢筋 混凝土独立和条形基础。 该工程设计使用 7根钢管混凝土柱， 高度 2 6 m 3 6 m不等， 钢管柱直径 d = l O 0 0 mm， 壁厚 t = 2 5 m m， 采用 Q 2 3 5 B钢板卷制焊 接而成， 核心 昆 凝土强度等级为 C 3 0 。采用钢牛腿和框架粱连 接。 在钢柱内， 相对应于钢牛腿的上下翼缘板和钢柱的连接处， 加 2块 圆形加强板 ， 加强板厚 2 5 m m， 加 强板 中心开 3 0 0 ra m 的孔，为浇筑混凝土用， 2块加强板之问沿中心孔周围加 8 根 2 5的钢筋 ， 分别与加强板塞焊。 钢管混凝土柱具有强度高、 重量轻、 塑性好、 耐疲劳以及耐 冲击等优点， 在施工中省去支模、 拆模等工序， 钢管兼有纵向钢 筋和环向箍筋的作用 ， 本身又是劲性钢骨架 ， 在施工阶段就可 起承重作用， 在浇筑混凝土时， 具有很好的整体性和密闭性 ， 不 漏浆， 耐侧压。 在工程上与钢结构柱相比， 在保持自重相近和承 载能力相同的条件下可节省近一半钢材 ，焊接量大幅度减少； 与普通钢筋混凝土柱相比， 在保持钢材用量相近和承载能力相 同的条件下 ， 构件 的载面面积减少 ， 使建筑空间加 大。 2 钢管柱加工 按照图纸材料和尺寸要求选料 、 下料， 在下料前充分考 虑钢板在压制过程中的延伸量， 减少合缝后外圆周长增大引起 管径的偏差 ， 可用直条气割机切割成型， 气割对接处的坡口。 铲除割渣及毛刺， 打磨周边坡口面直至光洁。 在气割成型的钢板上划分钢板压圆的中线及直缝对接 的装配线； 再按圆弧周长均分划出压弯位置线。 压弯： 在压制过程中， 用样板复核每一道压制时的圆弧 成型情况， 使其均匀圆滑成型， 使得压制曲面母线直线度符合 要求。 合缝焊接： 焊缝进行内外焊， 焊缝的两端需焊接引弧板， 先用埋弧自动焊焊接内侧焊缝 ， 对预焊缝进行刨清根 ， 刨至完 整金属， 并用砂轮进行打磨除渣， 再进行外缝焊接成型， 每焊毕 一 层必须清渣， 及时检查缺陷， 及时修补后方能焊下一层。 焊接完成后 ， 割除引弧板及修磨至光洁， 清理焊缝并经 外观检查至符合要求， 将钢管精整， 进行管体通长整圆， 直至圆 度和外径偏差符合要求。 质量要求： 钢管在焊完 2 4 h后， 对焊缝进行 1 0 0 超声波 探伤检查， 各项指标符合要求后才允许出厂。钢柱加工的允许 偏差为直径偏差2 m m、 长度偏差3 m m、 椭圆度2 m m、 管端 不平度2 mm、弯曲矢高 f l 1 5 0 0且 f 5 mm、对口错边 2 mm 3 钢牛腿焊接 钢柱和钢筋混凝土梁采用钢牛腿连接，在钢柱吊装前， 根据每根柱上钢牛腿的标高和位置， 先焊接好钢牛腿， 这样便 于施工， 也能更好地保证钢牛腿的焊接质量。 钢牛腿由上板、 下板和腹板组焊而成， 钢牛腿的上下翼 缘板厚 2 5 m m， 腹板厚 1 6 ra m。上、 下板的内圆径 比钢管外径大 5 m m。上、 下板及腹板同管壁为双面角焊缝连接。 定位点焊， 确定零件的准确位置。根据管壁上复测的钢 牛腿标高调整下板的限位筋确保下板面水平 、 标高准确。按下 板、 腹板 、 上板的顺序点焊固定 ， 将钢牛腿组拼成型并固定在管 壁上。注意使上、 下板内侧与管壁的间隙均匀， 腹板贴近管壁。 为控制钢牛腿的焊接变形 ，在牛腿上下板之间均设置 中2 0短筋作限位支撑( 短筋立于下板 ， 靠住上板并点焊固定) 。 钢牛腿的施焊顺序为：下板下缝一上板上缝一腹板竖 缝一上板下缝 、 下板上缝一肋板上、 下平缝。 焊接时按“ 同时对称， 多遍成活” 的原则进行。环形焊缝 从 中间往两边焊 ，腹 板竖缝的施焊从 腹板 中间开始先 向上焊 接 ， 再由中间向下焊接。钢牛腿的全部焊缝均要每焊一遍及时 清渣检查 ， 修补再焊， 分遍成活， 确保质量。 4 钢管柱基础安装 柱脚连接在钢筋混凝土底板面预埋件上。为保证位置 、 标 高的准确及平整度偏差小于 2 m m的要求，先在垫层上弹出预 埋件位置线， 在底板钢筋绑扎完后 ， 按预埋件规格做成一个稳 定的支架， 支点直接落于垫层上， 并与主筋点焊固定。 在预埋钢 板上钻洞， 让锚固筋穿过孔洞， 调整标高及板面平整度后， 进行 焊接。底板混凝土浇筑时， 两侧对称浇筑， 防止位移。 5 钢管柱 吊装及安装 5 1 钢管柱吊装 5 1 1 施工段划分 本工程钢管柱共 7根， 分别在轴交 、 、 轴和轴交 、 、 、 轴线上， 自基础直至顶层， 高度 2 6 m一 3 6 m不等， 按 现场施工条件，每根柱按一个楼层作为一个组合件依次安装。 每根柱分为4段 ， 每层吊装、 安装一次。 5 1 2吊装设备选用 每节钢管柱长 8 m 1 2 m不等， 每节重约7吨。一层 、 、 轴钢柱用 N K 8 0 0吊车吊装， 、 、 、 轴钢柱用 N K1 6 0 0吊车吊装， 二层至顶层全部用 N K1 6 0 0 吊车 吊装。 吊装用的 N K 8 0 0和 N K I 6 0 0型起重机 ，臂长分别为4 4 m 和 5 0 m， 此时起重量分别为 1 2 t 和 1 1 2 t ， 单根柱最大重量 7 2 t ， 起重机起重量能满足要求。 在每根钢管柱内壁上部焊接 2个吊 环， 采用两点垂直起吊。 S 。 2钢管柱安装 首节钢管柱安装前先清理预埋钢板面，按柱安装方向 ( 应与柱身划线方向吻合) 划出十字线， 在线上用红色油漆标出 柱半径标志， 焊定位板。 安装时， 调整柱身划线与预埋钢板划线 重合 ， 柱外皮与柱半径标点重合后 ， 塞紧定位板。 利用顶拉杆调 整垂直度， 顶拉杆一端焊于预埋钢板上， 一端焊于柱身钢管上。 垂直度调整好后， 将柱脚与肋板焊牢。 钢管柱现场对接从基础至顶层无变径，均为同径连接， 将吊起的上节柱按母线位置缓慢地捅在下节柱内衬管上， 上下 线稍有偏移时， 百 采用特制厚钢板抱箍钳调整。上节柱插入内 衬管过程中。 由于内衬管与钢管内壁局部存在磨擦 ， 导致就位 困难， 可在上下柱接 口处设顶拉杆， 相互垂直方向各设 1 根。 待 顶拉到位后 ， 再利用顶拉杆调整垂直度。 符合要求后， 焊接防变 形卡板。 卡板对称设 4块 然后进行钢管对接焊施T， 防变形卡 板和顶拉杆在对接焊完成后拆除， 并将其焊点打磨平整。 5 2 3垂直度控制 垂直度控制用 2台经纬仪在相互垂直的两个方向观测 ， 为 方便观测。 先行安装角部钢管柱， 观测时， 十字竖丝对准柱脚处 柱外边线点 ， 观测者由柱脚从下向上观测柱身母线 ， 同时指挥 安装人员调整顶拉杆， 直至柱顶母线与经纬竖丝重合。 另外， 对 接环缝焊接好后， 卸去卡板， 对柱身垂直度进行复核， 并做好垂 直度偏差记录， 以便下次安装调整， 防止出现累积误差。 5 2 4焊接 钢管接 口焊缝为熔透一级焊缝 ， 焊接时， 从管径两端同时 开始， 两名焊工按同一旋转方向同时施焊， 控制好焊接电流， 确 保焊接质量， 分次焊满。 每焊一遍进行除渣清理， 检查缺陷修补 后再焊。焊接完成后用防火保温材料包裹焊缝， 使焊缝部位慢 速冷却 。 6 钢管混凝土浇筑 6 1 框架梁钢筋与钢牛腿 的连接 框架梁底筋焊接在牛腿下翼缘板上面， 梁上部筋焊接在牛 腿上翼缘板面上。当框架梁钢筋为单排时， 将钢筋与钢牛腿上 下翼缘板直接焊接 ，双面满焊 ，焊缝长 1 0 d( d为所焊钢筋直 径 ) 。当框架梁为双排钢筋时，上排钢筋比下排钢筋多深入 3 0 0 m m， 在此 3 0 0 mm长度位置塞入 2 5 ram厚钢板， 高度满足双 排钢筋间距要求 ， 在钢板与钢筋、 钢板与翼缘板连接部位双面 满焊 ， 焊缝长度为 1 0 d 。 在钢筋和钢板与翼缘板焊接前， 先在翼缘板上画出每根钢 筋的正确位置， 每根钢筋焊接时先点焊， 校正好位置后再分遍 焊好 ， 每焊一遍均及时除渣， 检查缺陷修补后再焊， 确保焊接质 量 。 6 2混凝土材料选用及配合 比 该钢管柱混凝土强度设计等级为 C 3 0 。由于钢管的密闭性 使混凝土中水分无法析出， 加上振捣棒在狭小管内振捣， 粗骨 料相对下沉， 砂浆上浮， 使混凝土中多余水分上浮至管顶， 在管 顶形成砂浆层和泌水层。混凝土在硬化过程中的收缩 ， 也易导 致管壁与混凝土粘结不紧密， 易造成空鼓现象。因此须采取以 下措施 ： 采用泵送混凝土， 在浇筑前先试拌 ， 控制压力泌水率 9 0 。 含气量4 5 ； 严格控制碎 石级配 ，钢管混凝土所有碎石 必须是 l c m一 4 c m连续级配 ； 调整配合比， 确定水灰比为 0 4 ， 坍落度为 1 2 0 m m。 在混 凝土中掺入 1 0 U E A膨胀剂配制成补偿收缩混凝土，并掺入 N F高效减水剂 ， 增强混凝土的粘聚性与和易性 ， 减小用水量； 在施工缝处，每次浇混凝土前铺设 2 0 c m厚与混凝土等 强的砂浆层， 混凝土浇至管顶清除浮浆层至坚硬混凝土面加盖 养护。 6 3钢管混凝土的浇筑 钢管混凝土的浇筑采用立式手工浇捣法， 振捣采用插入式 加长振捣棒。一次投料振捣高度不超过 1 5 m， 用t 昆 凝土体积控 制高度， 振捣时间以混凝土表面无气泡泛出为准， 设专人监控。 ： I 7 结束语 钢与混凝土组合结构技术， 是建设部推广的十项新技术内 容， 这种组合可以发挥钢与混凝土各自的特长， 在工程中应用， 不仅具有刚度大、 抗震性能好 、 节省钢材 、 降低造价等优点 ， 而 且便于施工 ， 有利于缩短工期， 减轻劳动强度， 节约周转材料 ， 降低成本， 同时也提高了工程质量。 在本工程施工中， 经过精心 组织， 严格按照施工方案的各项技术措施执行， 每一步操作都 经认真检查复核， 从而保证了钢管混凝土柱的质量， 满足设计 与施工质量验收规范的要求。 取得了较好的使用效果。 参考文献 C E C S 2 8 ： 9 0钢管混凝 土结构设 计与施 工规程 s 】 北 京 ： 中国计划 出版 社 1 9 9 0