超高層建筑勁性鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)

1、超高層建筑勁性鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)摘要： 超高層建筑采用勁性鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，從材料的選用、構(gòu)件的制作、安裝焊接、構(gòu)件校正、檢查驗收等方面加強施工工藝和特殊過程控制，嚴格把關(guān)，確保施工技術(shù)質(zhì)量。關(guān)鍵詞：勁性鋼筋混凝土，深化設(shè)計、全溶透焊、無損傷檢驗1、工程概況南京東渡城市廣場工程，地下室二層，深10.250m，地上三十六層，建筑總高度為184M。框筒結(jié)構(gòu)，框架及抗震墻的抗震等級均為一級。結(jié)構(gòu)設(shè)計中，地下二層到三十八層，由鋼骨柱、梁形成勁性鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體系，地下室負二層、層高分別為4.400米、5.800米，主體標準層層高4.800米，避難層為5.1m和4.5m。勁性鋼骨柱由鋼板焊接成“十”、“工”字

2、形。勁性框架柱為“十”字形，截面尺寸1200*1200、1200*1400，鋼骨柱截面尺寸為700*800、700*700;兩筒區(qū)暗柱為“工”字形，截面尺寸600*800，鋼骨柱截面尺寸為375*500。腹板厚-30，翼板厚-40，基礎(chǔ)采用直埋式基礎(chǔ)預(yù)埋。在二層至三十八層?xùn)|西兩個筒區(qū)間設(shè)置兩道勁性鋼梁，勁性鋼梁長9700，截面尺寸1100/1400*500（235層）、900/1200*500（3638層），勁性鋼結(jié)構(gòu)截面尺寸350*500，腹板厚-20，翼板厚30。梁柱通過500*900（700）-10連接板焊接。鋼柱、鋼梁上栓釘為19150。根據(jù)勁性鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體系的特殊施工技術(shù)、質(zhì)量要

3、求，在施工過程中必須針對其質(zhì)量控制點和特殊過程，重點解決基礎(chǔ)柱扭曲飄移、大件吊裝、現(xiàn)場焊接質(zhì)量控制、現(xiàn)場冬雨季施焊、無損傷探測等方面的施工工藝及技術(shù)問題。2、材料及施工要求 型鋼柱內(nèi)鋼骨、連接板、加勁板采用Q235B級碳素結(jié)構(gòu)鋼；型鋼梁、連接板、加勁板采用Q235B級碳素結(jié)構(gòu)鋼。各種規(guī)格鋼材的化學(xué)成分及物理力學(xué)性能應(yīng)符合國家現(xiàn)行標準GB700碳素結(jié)構(gòu)鋼的相關(guān)要求。鋼骨混凝土構(gòu)件中所用的栓釘，19長80，應(yīng)符合國家現(xiàn)行標準GB10433圓樁頭焊釘，規(guī)定，焊接采用專用設(shè)備，不得采用手工焊。栓釘設(shè)置范圍為：(-10.250-18.550 m及90.55096.550m。) 鋼骨柱由鋼板焊接而成，每一

4、截鋼骨長度為層高減4mm，十字形柱的接頭在工地現(xiàn)場焊接，翼緣和腹板接頭采用坡口全熔透焊縫，柱翼緣開V形坡口，腹板開K形坡口。焊條采用E50型，工地現(xiàn)場焊接遵照現(xiàn)行國家標準手工電弧焊焊縫坡口的形式和尺寸和埋弧焊焊縫坡口的基本形式和尺寸的規(guī)定，鋼骨焊縫的焊接質(zhì)量等級為一級，焊接連接處的焊縫強度不小于構(gòu)件強度，并做焊接工藝評定試驗。工地鋼骨結(jié)構(gòu)的焊縫應(yīng)進行無損傷檢驗。勁性鋼構(gòu)件，由專業(yè)廠家根據(jù)設(shè)計文件進行施工圖深化設(shè)計，施工圖深化設(shè)計文件送設(shè)計院審批、確認。鋼骨按深化設(shè)計施工圖在工廠的標準流水線工作平臺上焊接、檢測、調(diào)直。現(xiàn)場施工單位必須事先做好詳細的施工技術(shù)方案或施工組織設(shè)計，經(jīng)業(yè)主現(xiàn)場工程師和監(jiān)

5、理工程師審定。鋼骨柱、型鋼梁，在工地連接、安裝過程中，必須嚴格執(zhí)行現(xiàn)行的規(guī)范、規(guī)程和施工技術(shù)方案的要求。施工中采取有效措施確保鋼骨柱、型鋼梁安裝、焊接質(zhì)量和尺寸、位置的正確性。施工單位應(yīng)密切配合鋼結(jié)構(gòu)廠，采取有效措施，確保鋼結(jié)構(gòu)的加工質(zhì)量及鋼結(jié)構(gòu)上各預(yù)焊鋼筋、鋼筋預(yù)留洞等位置的正確性，確保鋼骨在運輸、吊裝過程中不產(chǎn)生變形，以及受力鋼筋位置和鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的連接質(zhì)量。3、勁性鋼構(gòu)件制作和驗收鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件制作，由專業(yè)加工廠制作，按照鋼結(jié)構(gòu)工程施工及驗收規(guī)范進行制作。采用全熔透焊進行焊接，必須確保劃線、切割、焊接、組裝的施工工藝和技術(shù)參數(shù)要求，在出廠前應(yīng)有測試合格報告，對全熔透焊的連接進行100%的超聲波

6、焊縫探傷檢測。全部鋼構(gòu)件出廠前由工廠進行預(yù)驗收，合格后運至工地正式驗收，不合格產(chǎn)品，嚴禁出廠。鋼構(gòu)件出廠時除提供產(chǎn)品合格證，并提供鋼材、連接材料等材料的質(zhì)量證明書、各項試驗報告。運輸時，對超長、超寬構(gòu)件，按交管部門相關(guān)手續(xù)和規(guī)定執(zhí)行。現(xiàn)場驗收鋼構(gòu)件的外觀，包括：鋼構(gòu)件的表面及焊縫清理、有無損傷、鋼構(gòu)件的長度、截面尺寸、是否扭曲、牛腿的標高、穿筋孔的位置、大小及數(shù)量等，并做好詳細的檢驗記錄。4、勁性鋼結(jié)構(gòu)施工4.1、勁性鋼柱分段分段原則上，主要按設(shè)計要求的連接節(jié)點，結(jié)合塔機最大起重臂長及起重量、卸料區(qū)塔機起重臂長及起重量、樓層鋼柱每節(jié)重量，確定鋼柱長度及重量。樓層平面位置上，距塔機最遠端鋼柱的塔

7、機臂長36.3m,塔機最大起重量為4.36t；鋼柱運輸卸料區(qū)的塔機臂長21m，塔機最大起重量為7.6t。根據(jù)建筑物標準層層高4.8m，最大層高為5.1m，標準層鋼柱重量3.33t，最大樓層鋼柱重量為3.53t。據(jù)此，按每一樓層進行分節(jié)加工、起吊、安裝。大底板施工時，塔吊沒有安裝，不能吊裝，故鋼柱柱腳高度盡量減小。連接處設(shè)置在大底板板面上1200處，底腳預(yù)埋入大底板1400，鋼柱腳高度為2600約重1.8噸，上部每節(jié)高為4800，5100分別重3.36噸、4.6噸。4.2.柱腳施工鋼柱腳埋設(shè)采用直埋式。用套板控制地腳螺栓和鋼柱底板，設(shè)立固定支架，使地腳螺栓和鋼柱底板不變形、不漂移，與柱基錨固筋和

8、底板鋼筋焊連在一體，以控制位置、標高，整體澆筑混凝土一次固定。泵送混凝土澆筑時，對鋼骨柱基礎(chǔ)的埋件及支架的沖擊力較大，易產(chǎn)生位移，故采取柱腳的穩(wěn)固和支撐加固措施，對控制柱腳的尺寸、位置、標高、扭曲、變形十分重要。鋼柱底腳采用16鋼筋與工程樁錨固筋連接，形成各向拉接網(wǎng)格。底腳采用角鋼馬凳支撐，角鋼套箍限位，上表同樣設(shè)角鋼套箍與大底板鋼筋網(wǎng)格焊接。底部鋼筋墊塊分二種厚度墊設(shè)，減小每塊墊塊所受的壓力。下方1800*1800范圍內(nèi)混凝土墊層加厚至300厚，并內(nèi)配10100雙向鋼筋，增強下方墊層混凝土的承載能力。樓層接長時，四周加支撐固定：作L100*10，一端焊在鋼柱制作時預(yù)留的突出鋼板上，另一端焊在

9、預(yù)埋件上。4.3、吊裝為確保鋼骨柱的吊裝，配備了JL150內(nèi)爬式塔式起重機，在整個建筑物平面及卸料區(qū)內(nèi)，均滿足鋼骨的起吊重量要求。由于鋼骨柱的長度不太長、板材較厚，整個強度和穩(wěn)定性均滿足吊裝要求。為節(jié)約成本，將翼板外側(cè)的耳板去除，夾板連接孔調(diào)至鋼柱腹板上。鋼柱吊裝時，利用鋼柱腹板上的連接孔吊裝。鋼柱就位后，利用連接板作臨時固定。柱就位時，使上下柱接頭處兩個方向的安裝線對齊，用高強螺栓（充當臨時螺栓）把連接板和連接夾板連接，并充分擰緊。操作人員上下，禁止直接攀緣柱外側(cè)的抗剪栓釘上下，必須搭設(shè)專用云梯。4.4、校正鋼結(jié)構(gòu)柱、梁等安裝就位后，應(yīng)立即進行校正和固定。當天安裝的鋼構(gòu)件應(yīng)形成穩(wěn)定的空間體系

10、。用兩臺經(jīng)緯儀分別在鋼柱相互垂直的兩個方向?qū)π弯撝M行初步校正。加強測量控制。安裝精度（標高、位移、垂直度、錯邊量）直接影響鋼柱中的牛腿和穿筋孔。底腳安裝時，在角鋼支撐馬凳上測設(shè)十字向軸線標志，并與鋼柱底腳鋼板上的十字線對應(yīng)；標高控制，通過鋼支撐馬凳來控制。利用鋼柱底腳螺母進行調(diào)節(jié)。在馬凳與鋼柱底板間設(shè)置雙螺母。精調(diào)后螺栓上下雙面圍焊。如圖。各節(jié)鋼柱間的連接，采用楔塊校正。從鋼柱接頭處的四處耳板間隙打入鋼楔塊，通過打入鋼楔塊的深度校正鋼柱的垂直度、標高以及鋼柱組裝對接間隙。校正后緊固高強螺栓完成終擰。如圖。鋼柱標高出現(xiàn)誤差時，及時反饋給鋼構(gòu)件加工單位，讓加工廠下料時及時控制和調(diào)整構(gòu)件長度。4.

11、5、焊接鋼柱的接頭在工地現(xiàn)場焊接，翼緣接頭采用V形坡口焊，腹板接頭采用K形坡口焊。采用E50XX焊條，工地焊接遵循現(xiàn)行國家標準手工電弧焊焊縫坡口的形式和尺寸和埋弧焊焊縫坡口的基本形式和尺寸的規(guī)定。焊縫質(zhì)量等級為一級，焊接連接處的焊縫強度 不小于構(gòu)件強度。及時做好焊接工藝試驗。工地鋼骨結(jié)構(gòu)的焊縫進行無損傷檢驗。4.5.1.焊接工藝順序鋼柱的焊接工藝順序為：焊前檢查-安裝墊板及引弧板-預(yù)熱測溫-焊接-保溫或后熱-檢驗-記錄。4.5.2.焊接材料的選用及管理本工程母材為Q345B，焊接材料選用低氫堿性焊條E5016（506）。焊條在使用前應(yīng)進行360的烘焙，保溫1小時后，將溫度降至110恒溫，使用時

12、置于保溫筒內(nèi)，隨用隨取，焊條的露放時間不得超過4小時，用不完的焊條回收后再烘焙使用，但焊條回烘不得超過兩次。焊條入庫、烘焙、領(lǐng)用必須專人負責(zé)記錄。4.5.3.焊接前的準備工作1)焊接坡口由制造廠加工，坡口型式按圖紙要求進行，坡口要求不得產(chǎn)生裂紋且光順，并沒有大于1mm的深缺口；2)焊接時，采用直流正極，電流輸出應(yīng)穩(wěn)定，焊機接線牢固；3)定位點焊，采用堿性焊條，焊條直徑為3.2mm，定位點焊縫處不得有裂紋、弧坑等缺陷產(chǎn)生；4)焊接前將所有焊縫邊緣的氧化皮、毛刺等雜質(zhì)清理干凈；5)T型接頭的角焊縫和對接接頭的平焊縫，在兩端應(yīng)裝引、收弧板，材質(zhì)及坡口型式與被焊工件相同，規(guī)格為60*50mm；6)在寒

13、冷的氣溫下（低于-5時）或雨雪天氣時應(yīng)禁止焊接，風(fēng)速大于5m/s時，焊接采取有效的防風(fēng)措施；7)如焊區(qū)表面潮濕或有冰雪時，清除并加熱使其全部干燥后，方能焊接，同樣在寒冷的氣溫下，采取預(yù)熱措施；8)焊接施工前，檢查腳手架或操作平臺的安全可靠性，確認安全后方可焊接。4.5.4.焊接參數(shù)及工藝要求1)所有構(gòu)件安裝結(jié)束后應(yīng)以質(zhì)量檢查部門（或監(jiān)理）檢查合格后方能進行焊接；2)構(gòu)件接頭的焊接順序在平面上由中間向四周并對稱擴展焊接，先焊頂層梁，再從下往上焊梁與柱的接頭，柱與柱的接頭可以先焊，也可以后焊；3)焊接工作完成后，記入焊工代號，便于監(jiān)督和管理；4)焊接工藝參數(shù)應(yīng)按下表執(zhí)行。 焊條直徑（mm）焊接電流

14、A平焊橫焊3.290-130801104.0140-210120-1604.5.5. 焊接操作施焊時，第一層焊道要封住坡口內(nèi)母材與墊板的連接處，然后逐道逐層累焊，填滿坡口，每焊完一道焊縫都要清理鏟磨，出現(xiàn)焊接缺陷及時磨去并修補。每道焊接層間溫度控制在50-80，溫度太低時重新預(yù)熱，太高時暫停焊接。一個接口必須連續(xù)焊完，否則再焊時要重新預(yù)熱?，F(xiàn)場焊接注意焊接順序，每根柱由兩名焊工對稱同步等速焊接。按“先翼板后腹板，同時對稱”的施焊原則。采用手工電弧焊，方法為多道橫向焊，每個方向焊接了一層后，換一個方向焊接，并隨時觀測垂直度變化，如發(fā)現(xiàn)鋼柱某個方向的垂直度和位置發(fā)生偏差時，應(yīng)立即停止該方向的焊接，

15、再在相對的方向多焊幾層，待糾偏調(diào)好后，再開始同步對稱焊接；上下柱平縫必須一次焊完，以免在焊縫處出現(xiàn)裂縫。鋼梁與鋼柱相接區(qū)的連接，利用雙側(cè)腹部夾板進行普通螺栓連接，且在夾板周邊進行焊接，在相對立的梁體翼部同時采用全熔透對接焊。焊接后熱處理消除殘余應(yīng)力，同時還可溢出殘留氫。在焊縫區(qū)板厚的2-3倍范圍內(nèi)，用氣焊槍均勻加熱矯正，并盡可能緩慢冷卻至常溫。4.5.5.1.柱與柱的焊接1)總的原則：由兩個焊工在柱子兩個相對邊的對稱位置的大致相等的速度逆時針方向施焊；2)每層焊接接頭錯開3050mm，且每層焊后要徹底清除溶渣，確認無明顯超差缺陷，才焊第二層，焊到柱棱角處要放慢焊條的運行速度，使柱棱成為方角，具

16、體焊接順序如圖示；3)坡口底層焊道采用直徑3.2mm的焊條，中間層可采用直徑4.0mm的焊條，蓋面層采用直徑3.2mm的焊條；4)上、下柱的對接采用多層多道焊接法，每道焊縫寬度不得大于6mm；5)引弧應(yīng)在焊道處引弧板上進行，嚴禁在焊道區(qū)處的母材上打火引弧。4.5.5.2.梁與柱的焊接1)總的原則：先焊梁的下翼緣板，再焊其上翼緣板，先焊梁的一端，待其焊縫冷卻至常溫后，再焊另一端，不允許對一根梁的兩端同時施焊；2)梁與柱的連接形式為角接，是單面全焊透的節(jié)點形式（背面加墊板），為保證焊透及結(jié)構(gòu)的可靠，背面墊板一定要實靠無間隙，墊板與梁及柱的連接為連續(xù)焊，焊腳高度符合設(shè)計要求；3)引弧板焊縫的長度不小

17、于引弧板的2/3，且焊完后割去引弧板時應(yīng)留510mm；4)焊接時采取多層多道焊法，第一層打底時采用直徑3.2mm的焊條，中間各層可采用直徑4.0mm焊條，蓋面時采用直徑3.2mm焊條，每道沓縫的寬度不行老太太于10mm；5)嚴格做好層間清理工作，每層焊后應(yīng)將焊渣等雜質(zhì)全部清理干凈后，并確認無明顯超差缺陷后方能焊下一層。4.6、測量控制勁性鋼柱的人為加工誤差、吊裝就位誤差，均對鋼結(jié)構(gòu)安裝精度產(chǎn)生影響，安裝中采取有效措施，嚴格控制安裝垂直誤差和安裝水平標高誤差。4.6.1.安裝垂直度偏差的控制。根據(jù)已安裝勁性鋼柱的垂直偏差值和擬安裝勁性鋼柱可能出現(xiàn)的垂直度偏差變化方向和數(shù)值，預(yù)留預(yù)傾量，在安裝焊接

18、過程中，將其抵消，保證鋼柱垂直度。安裝勁性鋼柱時，臨時支撐穩(wěn)固，進行初次校正、支撐，對鋼柱進行豎向投點、控制網(wǎng)閉合、排尺、放線，根據(jù)垂偏記錄，安排施焊順序。焊接完畢后，再進行勁性鋼柱豎向投點、控制網(wǎng)閉合、排尺、放線，作為下一循環(huán)的軸線。4.6.2.水平標高誤差控制水平標高誤差控制方法：根據(jù)樓層標高的設(shè)計，測量勁性鋼柱的標高誤差，控制在允許的范圍內(nèi)。依據(jù)已安裝勁性鋼柱頂標高、擬安裝勁性鋼柱的預(yù)檢長度，每節(jié)勁性鋼柱制作時，就控制鋼柱尺寸為“負值”，即比原下料尺寸 略小點，控制在5以內(nèi)，比照擬安裝勁性鋼柱柱頂標高，計算差額，決定處理方案。由于制作時，控制鋼柱尺寸為負值，柱接頭之間就產(chǎn)生了縫隙，加鋼墊

19、片調(diào)整，但墊片厚度不大于5。4.6.3.采取可靠的測控措施。安裝勁性鋼柱之前，先進行基礎(chǔ)驗線，根據(jù)控制樁各選出兩條縱橫向軸線進行閉合，然后依此軸線排尺、放出方格網(wǎng)，同時將水準點引入基坑。測量的軸線，把控制點引至周圍基坑支護樁環(huán)梁上?；鶞瘦S線測量，在安裝基礎(chǔ)節(jié)前在鋼支撐馬凳上引測出柱中心相交軸線，以便同時用經(jīng)緯儀在相交軸線上校正鋼柱的垂直度，達到尺寸控制要求。每一層的層高控制逐層引出，通過激光經(jīng)緯儀打出各柱軸線和標高，控制柱在兩個軸線方向的垂直度。鋼結(jié)構(gòu)測量受日照影響很大，要控制測量時間，宜在早晨或傍晚進行垂直度，軸線、標高的測量工作，以求準確。勁性鋼柱均采用經(jīng)緯儀跟蹤校正，以測量、安裝、焊接三

20、位一體，有效地運用預(yù)檢、預(yù)測、預(yù)控的方法，掌握日照、溫差、焊接變形規(guī)律。4.7、鋼筋工程勁性混凝土柱、梁節(jié)點處，在勁性梁翼緣或框架梁上下排縱向主筋相對應(yīng)處增設(shè)水平加勁板，并在柱鋼骨翼緣上加焊“工”形鋼牛腿，采用鋼板焊成。既可加強被削弱的鋼柱、鋼梁，又便于焊接縱向鋼筋。勁性梁體受力主筋與-24勁性柱鋼骨處，中央主筋直接焊接于-24加勁板上，邊端主筋夾住翼緣板通過，并穿過梁腹板預(yù)留孔，使混凝土梁體主筋在鋼柱節(jié)點處滿足設(shè)計要求。此類柱上水平加勁板，外側(cè)可稍向上形成一定的坡度，以便混凝土澆筑對內(nèi)部氣體排出，確?；炷恋拿軐嵭?，而不形成內(nèi)部空洞。4.8、高強混凝土工程勁性鋼柱根據(jù)層高進行分段施工，每層勁

21、性鋼柱模板采用一次支模成型，分層澆筑的方式，每層澆筑高度約為400-600，采用插入式振搗器振搗。由于勁性柱不同于普通鋼筋混凝土柱，鋼結(jié)構(gòu)限制了砼的流動，振搗棒需從四面插入振搗，投料也需四面下料，保證混凝土澆筑的密實性。嚴格控制混凝土澆筑高度，切不可超高，防止堵塞穿筋孔。澆筑混凝土?xí)r，不要讓輸送泵的輸送口直接對準鋼柱，以減少混凝土對柱身的沖擊力加強施工過程監(jiān)控，澆筑混凝土?xí)r，在相互垂直的方向架設(shè)兩臺經(jīng)緯儀，隨時監(jiān)控，發(fā)生偏差及時進行調(diào)整。4.9、冬、雨季施焊：在距焊口1米處范圍內(nèi)，用鋼絲輪磨光機除去表面鐵銹及雜物，形成寬1米的干凈無銹帶。用薄塑料膜、海綿膠帶壓緊、密貼防雨頂部，并用凡士林密封。用彩條布搭成帶坡度的普通雨蓬。冬季在氣溫較低的情況下，不宜進入施焊，必須采取有效措施，加大周邊環(huán)境溫度。采取圍護、典鹵燈等加溫措施。5、鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量要求5.1、焊接質(zhì)量要求1)、鋼結(jié)構(gòu)工程所采用的鋼材、連接材料，應(yīng)具有質(zhì)量證明書，并應(yīng)符合設(shè)計要求。2)、矯正后的鋼材表面，不應(yīng)有明顯的凹面或損傷，劃痕深度不得大于0.5MM。3)、鋼結(jié)構(gòu)安裝前應(yīng)對建筑物的定位軸線、基礎(chǔ)軸線和標高錨栓位置等進行檢查，并應(yīng)進行基礎(chǔ)檢測和