劲性柱施工与实践

摘要：高层建筑在抗震构造上是一项十分重要的工程，采用劲性钢筋混凝土组合柱，是结合型钢与钢筋混凝土二者的优点，来代替钢筋砼柱，从而缩小柱的截面。但由于钢柱加工，现场上下柱的连结和梁柱节点中梁的钢筋需穿过柱的腹板等工艺，给施工者提出高难度的要求。现介绍来福士广场工程中劲性钢筋混凝土柱施工过程。
关键词：劲性钢筋混凝土柱 剪力键 全熔透纤维 高强砼
1． 工程概况：
来福士广场地处上海市人民广场东侧闹市区，四周均属市内要道，建筑面积16.6万平方米，其中塔楼9.6万平方米，地下3层（-16.2~ 0.00）地上50层，每层层高基本4.05M，总高201M。框架——内筒结构，塔楼是一片叶性平面，周边有22根框架柱，抗震按7度设防，结构抗震等级为二级，第13、14层为机电避难层，19、30、47~50层为机电、泵房、避难层。劲性钢筋混凝土组合柱从B1层至14层。
2． 劲性钢筋混凝土组合柱设计模式

从地下1层（-5.20M）到地上14层（+52.75M），设计采用劲性钢筋混凝土组合柱、柱截面1250×2200（10根），1800×1800（10根），1900×1900（2根），分别内配H型700×500mm翼缘板厚36mm腹板厚20，H型700×350板厚36和20，T型710×350板厚30和20的劲性柱两根，剪力键采用角钢L75×50×10加劲板厚8mm。
3． 劲性柱设计材质要求
劲性柱采用Q235钢材
焊缝质量：工厂与现场焊缝均为I级。
4． 劲性柱分节长度设想
4．1 依据现场设置的吊顶设备，计有两台HC88和HC132塔吊，尽可能减少吊运次数和安装工序，以提高施工进度。决定选用以两层高度作一次安装，即分节为2×7M+5×8M+3.8M，共8节组成一颗钢柱。
4．2 分节后H型钢柱最大重量为3100Kg，L型钢柱最大重量为3300Kg，总重量达800吨。按照上述分节情况，其现场柱接头标高，均在距楼地面1.8m以下，便于操作，柱顶可不搭设操作平台。
5． 劲性柱制作
5．1 劲性柱与柱底座埋件制作须按钢结构的要求在金属构件加工厂制作。
5．2 剪力键布置：在H型钢柱，每排水平面8块，T型为6块，但每节柱排数是不同的，7M、3.8M和最上节的8M长钢柱，剪力键每排中心距为600mm，第三节至第六节每排中心距为1300mm。
5．3 劲性柱制作和验收，须按钢结构工程施工及验收规范，GB50205~95，建筑钢结构焊接规程JGJ81~91和钢结构工程质量验收评定标准GB50205~95的三个标准执行。
5．4 由于安装需要，在劲性柱两端头的翼缘板外侧，各焊接四块连接耳板，耳板规格170×90×16，第2~M24螺栓孔，严格要求焊位准确，以利安装时上下耳板对准在一个平面上，用厚16mm的钢夹板和4~M24螺栓，将上下耳板作临时固定。
5．5 劲性柱是框架柱，横梁的钢筋须穿过柱的腹板，故加工时应按加工面所示的位置和孔径同在加工厂内完成。
5．6 劲性柱在工厂生产顺序，由首节至八节从上至下，分批完成，每节必须经验收合格，并在柱上按加工面编号后，才准出厂。
6． 劲性柱底座埋件安装
在浇筑地下室一层砼楼板前，依据各柱轴线和水准点，将劲性柱底座钢板埋入，固定牢，要求位置准确，钢板面平整标高准确，在砼浇筑过程中，有专人看护，在砼初凝前发现位移或升降的必须及时修正，但钢板底不准有空隙现象。
7． 劲性柱首节安装
7．1 安装程序：底座放线——钢柱放安装中心线——吊升就位——测量校正——临时固定——施焊——焊缝检测——检验合格记录报告。
7．2 测量放线：清除柱座钢板上的水泥浆，铁锈、油污等影响焊接质量的杂物后，依据设计施工面，在柱底钢板上放出劲性柱的纵横安装中心轴线和标高，并绘制测量成果记录，交+验收。
7．3 钢柱放线：钢柱进场经质量检查验收合格，清除油污、铁锈、泥土杂物后，即可在钢柱上弹出纵横安装中心线，钢柱堆放应横放在垫木上。
7．4 17.5mm钢丝吊索。吊点与吊索具：采用单机回转法起吊，吊点可利用耳板螺栓孔，专用卸扣，和
7．5 首节起吊时，不得使柱端在地面上有拖拉现象，起吊时必须边起勾，边转臂，使钢柱垂直离地。
7．6 就位：当塔吊回转到就位上方，钢柱渐渐下落距底座200mm时，应停机稳定，在基本对准安装轴线后，缓慢下落，轻触底板，调整到完全对准轴线后，点焊定位，拉紧柱上端的风绳，作临时固定。
7．7 垂直度调整：用两台经纬仪测定垂直度，借助缆风绳将钢柱垂直度调整到允许偏差范围。首节柱的就位准确，其垂直度无偏差是十分重要的，这是上节柱的基础。
7．8 施焊：为减少焊接变形，按照对称原则，每节柱安排两个焊工，先焊翼缘板，再焊腹板。
7．9 H型钢柱，在每颗柱中有两节并列的钢柱，故起吊第二根H型钢柱时，下端对准十字线，上端的间隔，使用2只卡具保持其相对位置准确。
7．10 施焊操作人员和检验人员，必须经过技术培训，并取得上岗操作合格证书者，才能进行现场操作。
7．11 当地面 0.00地面楼板砼浇捣完后，复测柱轴线和钢柱柱顶标高，测柱顶标高的作用，是希望在第二节柱身长度中调整到各柱统一标高上来。
8． 上节钢柱吊装
8．1 安装程序：钢柱弹出纵横中心线——起吊——就位——测量校正安装中心线——夹板螺栓临时固定——复测调整垂直度——施焊——核测——填写焊接与检验作业记录。
8．2 上下柱临时连接：用四组厚16mm的钢夹板，将上下两节柱的耳板用16M24螺栓连接在一起，待上下柱的焊接完成后，夹板可卸下，重复利用。
8．3 上节柱放线、吊点、吊索机，起吊方法均与首节柱相同。
8．4 就位：上节柱缓慢下落，使纵横中心线与下节柱重合，用连接夹板将上下柱耳板用M24螺栓连接牢。
8．5 垂直度调整：用两台经纬仪测定垂直度，借助临时缆风绳将钢柱垂直度调整到无偏差位置。
8．6 焊接：上下柱接头为V型坡口，坡口在内侧，焊缝为全熔透I级焊缝。柱接头在坡口处底层，焊道需要J422 3.2mm的焊条打底，中层用4.0mm，外层用 5.0mm焊条，焊缝背面应用碳弧气刨清根后，再施焊一道焊条。
8．7 焊接程序：为减少焊接变形影响柱垂直度，故需按照对称原则，每个柱接头安配两名焊工，对角展开先焊翼缘板，再焊腹板。当中层焊道完成后，再复测一下垂直度，如发现偏差，需作调整后，再继续气刨清根与焊接。
8．8 注意事项：每道焊缝完成都必须清除焊渣及飞溅物，出现焊接缺陷，应及时磨去并修补，每道焊接层间温度应控制在50~800C，温度太高时应暂停焊接，焊接时不得在割口外的母材打火引弧。
8．9 现场电弧焊和碳弧气刨操作者必须经过培训，并取得上岗操作合格证书者，才能进行操作。
8．10 检测：除钢栓进行垂直度检测外，尚须进行焊缝表面成型满足规范的要求，焊缝质量等级的检测，须通过超声波检测来评定，要求达到I级。
8．11 焊工和检验人员在焊接和检验工序完成后，按照表格认真填写各项作业记录表和检验评定表。
9． 钢筋
9．1 钢筋设计采用Π级钢；主筋为&14。
9．2 主筋塔楼长度，单面焊10d，接头按50%错开，错开距不小于1.3M，钢箍须按抗震要求，末端弯勾为135，直段长要满足10d。
9．3 梁柱节点中，横梁上下主筋均须钢柱腹板，因此钢柱加工时需按提供的加工图进行钻孔，孔径须比所穿钢筋直径大10mm，因为梁柱不是直角相交，纵梁主筋穿插在两H型钢柱间隔间。
9．4 按设计要求，帮扎钢筋保护层厚30mm的1：1水泥砂浆垫块。
10． 模板
10．1 采用七夹板加金属直边框的定型模板，边角连接用回形扣件，纵向加劲楞木为50×100mm，横向用双排钢管箍，对拉螺栓&16紧固，对拉螺栓水平距600mm，钢管箍中心距为500mm。
10．2 在支模过程中，将保护层垫块碰掉或位移，必须在封模板前补上和调整位置。
11． 砼
11．1 由砼闾品供应站按施工方依据设计要求提示出C60砼的配制，按时、按量、保质，安排砼搅料车运送到现场，通过固定式砼输送泵，送达到浇捣地点。
11．2 砼塌落度定为16~18mm，采用长软轴振捣棒分层振捣，砼卸料时必须分层分格下料，每次卸料高度为500mm。
11．3 拆模后需进行砼浇水养护，或用塑料薄模固封，胶带纸封口，进行外场砼自养。