型钢混凝土柱施工工法

型钢混凝土柱施工工法

中油吉林化建工程有限公司

苏畅宋志宇王晓龙

1.前言

中海石油炼化有限责任公司惠州炼油二期项目中的30万吨/年LLDPE装置中的脱气和挤压造粒厂房，整体结构下部为钢筋混凝土框架，厂房屋面以上为钢结构构架，构架上安装工艺管道及设备，钢筋混凝土与上部钢结构构架之间过渡区采用型钢混凝土柱设计方案。该设计方案充分考虑了结构整体安全、稳定、耐久等要求，因此目前各领域建设项目中得到广泛应用，但由于型钢混凝土柱传统施工工艺操作难度大，且措施用材料必须连接或穿过主体结构，影响主体结构稳定性，项目部组织设计、优化新的施工方案，克服了施工难题，最终圆满的完成了该项施工任务。

2.工法特点

2.1型钢混凝土柱的施工工法，应结合钢筋混凝土结构和钢结构柱施工特点，在传统施工工艺基础上优化、创新，着力解决以下施工重点、难点问题。

2.2型钢混凝土柱中内箍筋应穿过十字钢柱，纵向主筋应穿过结构层钢梁，因此必须保证钢柱、钢梁预制过程中开孔精度，细化开孔、穿筋方案。

2.3型钢混凝土柱侧模板加固不同于钢筋混凝土柱侧模板加固，因为十字钢柱位于型钢混凝土柱中心，用于加固模板的对拉螺栓不能从柱中间穿过。传统工艺一般采用单头螺栓分别焊接在十字钢柱四面的栓钉上拉紧的方法，但是该方法不能应用于梁、柱节点无栓钉区域，为此设计了新的模板加固方案，有效的解决了该难题。

2.4型钢混凝土柱截面尺寸大，振捣施工必须计算振捣设备影响范围，才能保证混凝土振捣密实，并采用分层浇筑混凝土的施工方案，保证混凝土的施工质量。

3.适用范围

适用于设计文件中要求采用型钢混凝土结构的柱施工，包括型钢混凝土柱中钢结构的制作、安装施工，型钢混凝土柱钢筋、模板制作、安装及混凝土浇筑施工。

4.工艺原理

型钢混凝土在结构特性上充分发挥了钢筋混凝土结构和钢结构各自的优势，发展前景广阔。然而任何新技术的应用，都应建立在方案可行的基础上，而型钢混凝土的施工工艺可以充分借鉴钢筋混凝土结构和钢结构施工工艺，将二者工艺重新组合优化，合理安排制作、运输、安装、浇筑等工艺流程，产生型钢混凝土结构特有的施工工艺，因此具备了很高的应用性。同时也是型钢混凝土柱工艺原理的形成依据。

5.施工工艺流程及操作要点

5.1施工工艺流程

施工准备→钢柱预制→钢柱安装→竖向受力钢筋安装→箍筋安装→绑扎钢筋→安装模板固定架→模板安装→模板加固→浇筑混凝土→养护→验收

5.2操作要点

5.2.1施工准备

1、参加图纸会审，熟悉图纸，编制施工方案及安全技术交底等施工文件。

2、提报材料计划，由材料采购人员组织招标采购。

3、施工开始前完成施工方案等报审。

4、进场的施工设备、机具、测量仪器向监理单位报验。

5、进场特种作业人员操作资格证明文件向监理单位报验。

6、对操作人员及施工人员进行安全、技术交底。

7、绘制模板固定架详图并组织采购、加工。

5.2.2钢构件预制、安装施工操作要点

钢构件预制钢柱、钢梁上钻孔涂刷防腐涂层

翼缘板焊锚固钉

钢构件现场拼装现场焊接钢柱安装钢梁及斜支撑斜支撑翼缘板钻孔

图5.2.2-1钢构件预制、安装施工工艺流程图

1、依据《型钢混凝土组合结构构造》（04SG523）图集中条文，型钢混凝土柱中型钢的截面形式可采用焊接H形轧制型钢或H形、十字形、箱型焊接型钢。本示例工程设计选用十字形钢柱截面。

2、钢构件均在工厂化预制车间内制作，采用埋弧自动焊接技术按设计要求技术参数组焊。十字钢柱先焊接两块腹板，再焊接四块翼缘板。

3、在十字钢柱翼缘板上焊双排抗剪栓钉，抗剪栓钉间距应符合规范及设计要求。边柱、角柱、中柱应分别编号，并应注意，节点区范围内不焊抗剪栓钉。

4、钢柱腹板箍筋预留孔及钢梁翼缘板主筋预留孔在预制工厂内经过精确定位后钻孔。

5、预制构件出厂前应进行防腐处理再运至施工现场，钢柱及抗剪栓钉均应按设计要求的材料涂刷表面防腐涂层，防腐涂层宜选用聚氨酯类涂膜，具有良好的混凝土附着力。

6、钢柱、钢梁及斜支撑按《钢结构工程施工规范》（GB50755-2012）要求现场安装，结构主筋穿过斜支撑翼缘板的预留孔现场钻孔，便于避免安装误差，由于预留孔为斜向穿过孔洞，采用磁力钻机钻孔前，应预制小型钢制带倾角吸附平台，将吸附平台固定在斜支撑翼缘板上，钻孔时磁力钻机吸附在平台上作业，应注意上下翼缘板预留孔中心线保证通线。

图5.2.2-2 斜支撑现场钻孔作业示意图

5.2.3钢筋加工、安装施工操作要点

1、 主筋进场后摆放过程中应在中部加垫木，避免塌腰。主筋有弯折的应弃用，因为主筋安装过程中需穿过结构钢梁腹板预留孔，精度要求较高，因此必须加工调直。

2、 内箍筋分节点区和非节点区两套加工方案，因此箍筋加工前应分位置编号、放样，应特别注意节点区中部拉钩筋的两端弯钩，一端为直角弯钩，另一端为135°弯钩。

3、 节点区箍筋应在竖向主筋焊接前安装完毕。外箍筋分段穿过型钢预留孔后焊接闭合，同一平面焊接接头不应超过50%。（参考下图5.2.3-1 箍筋分段安装示意图）

图5.2.3-1 箍筋分段安装示意图

4、 钢筋加工完毕，应涂刷聚氨酯类防腐涂层后安装。

5、 节点区内箍筋由直角弯钩端穿过钢柱腹板预留孔，节点区箍筋应100%绑扎牢固。

6、 非节点区箍筋可以预先套在主筋上落在柱根部，主筋焊接完毕后按设计间距串筋、绑扎。上下两层箍筋水平方向上连接点应错开绑扎。

7、 钢筋穿过位置，型钢上应按设计及规范相关要求焊接补强板。

图5.2.3-2 节点区钢筋安装示意图

图5.2.3-3 非节点区钢筋安装示意图

抗剪栓钉

5.2.4模板安装施工操作要点

1、型钢混凝土柱中的钢柱阻挡模板加固用对拉螺栓穿过的空间，因此模板竖向中轴线部位无法用对拉螺栓加固，传统做法将对拉螺栓截断，分别焊接在抗剪栓钉上，不仅操作难度大，而且栓钉焊后受热，可能产生应力变形，一定程度上减损了栓钉抗剪作用，且节点区无栓钉，无法焊接加固；如果采用对拉螺栓穿过主体结构，对拉螺栓不属于工程主体结构一部分，混入主体结构不符合设计及规范要求，因此我单位施工前重新设计模板加固方案，采用模板固定架将模板和结构钢筋拉紧，整体加固，经过计算完全满足模板加固要求，并且不会对主体结构造成任何负面影响。

图5.2.4-1 模板固定架加工图

2、模板安装前，应在模板内表面涂刷脱模剂。

3、示例工程仅柱为型钢混凝土结构，无混凝土梁板，因此施工不能搭设满堂脚手架，柱周围空间范围内无支撑点，增加了梁、柱节点区柱模板安装、加固难度。

4、单侧侧模板裁成两片，加工过程中切割出钢梁翼缘板插槽，安装过程中将两片模板插到钢梁翼缘板上。

5、节点区模板加固木方横向设置，与钢梁同向受力，模板固定架分别安装在钢梁两侧与加固钢管、主筋锁紧，外侧用井字钢管架与钢梁连接固定。

6、钢梁上、下模板拼接处用模板固定架锁紧。

图5.2.4-2 节点区模板安装示意图

7、非节点区模板加固木方竖向设置，与钢柱同向受力，模板固定架用于模板中部不能使用对拉螺栓加固区域，按计算间距安装，与加固钢管、主筋锁紧。

8、模板两边区域用对拉螺栓加固，与柱两侧加固钢管分别锁紧。

9、模板固定架尾部焊接支架，支架顶在钢柱翼缘板上，加强模板体系整体稳定性。

10、模板安装完毕后，应使用密封条对模板与型钢接触部位密封。

11、用密封条封闭模板接缝，防止混凝土浇筑过程中漏浆。