型钢混凝土劲性柱施工技术方案

1.前言

劲性柱是型钢外面包混凝土的构件组成的结构，一般广泛应用于大型结构中，力求截面最小化，承载力最大，来节约空间。常见的一般有H型钢劲性混凝土、十字钢柱混凝土、圆钢柱混凝土等，一般在钢柱上焊上铆钉浇注。它与传统钢筋混凝土柱相比，具有截面尺寸小、承载力高、

整体刚度好、抗震性能显著等优点。

2.工程概况

*****五期位于**市高新区**路与**路交叉口西南侧，项目建筑整体由两部分组成，分别为塔

楼及裙房，塔楼为46层，裙房为4层，地下室3层，地上建筑总高度212.5m、裙房26.0m、

地下三层-12.80m，总建筑面积112508.70m2，是一栋集办公、酒店、商业于一体的智能型、人性化、环保型的大型超高层建筑。本工程结构形式为核心筒+劲性柱，核心筒内11根H型钢柱，标高-12.8m～26.3m（图1），四周16根十字钢骨柱，标高-12.8m～93.57m，局部114.5m（图2），用钢量达到1731t，所有钢柱焊接栓钉，钢板材质为Q345B。由于塔吊吊重及钢柱支撑高

度限制，钢柱分段制作，现场对接安装，对接采用全熔透等强焊接。

图1 H型钢标高及三维模型示意图

图2 十字型钢标高及平面示意图

3.施工重点和难点

3.1测量工作

轴线及标高测放要求高，高空焊接作业量大，施工中确保型钢柱的施工精确度，否则会造成诸

如钢柱偏位、梁筋墙筋无法通过等问题，导致返工，严重影响施工质量和进度，此外，施工场

地上工种多，交叉作业频繁、受干扰多也是测量工作的难点。

3.2型钢柱制作

本工程的劲性柱为十字柱、工字钢柱两种。其制作工艺复杂，在组装和焊接过程中，如果不注

意组装流程和焊接顺序，将很容易产生变形，且变形很难进行矫正。

3.3劲性柱结构施工

劲性混凝土柱中，型钢柱与钢筋的相交点多，钢柱与柱周主筋、箍筋的关系，钢柱与通过钢柱

的水平梁钢筋、墙体水平筋的关系成为处理的重点。混凝土框架柱及混凝土剪力墙暗柱中加入

型钢柱，比常规钢筋绑扎、模板支设等施工工艺难度大，施工中应重点控制钢筋绑扎质量及模

板安装质量和混凝土浇筑质量。

4.施工准备

4.1焊接施工操作人员准备

从事焊接作业的人员，从工序负责人到作业班组长乃至具体操作的施焊人员和无损检测人员，

都须为持证人员和曾从事过类似工程施工的人员。辅助工也须通晓焊接作业平台的具体搭设方法、顺序和搭设所需的时间，从而准备好焊前工作、做好过程辅助工作及焊后清理工作，从人

员组织上做好保障。

4.2原材准备

地脚螺栓：11根H型钢柱每根设6根M30锚栓，16根劲性柱每根设12根M30锚栓，共计258根。灌浆料：用于钢柱底部填充，用量5吨，灌浆料需要检测报告合格才能使用。CO2气体保

护焊ER49-1焊丝：劲性柱焊接一圈大致消耗1.2卷。J507型焊条：一般用于初步临时固定用。钢柱：本项目塔楼部分主要用到中厚板，11根H型钢柱和16根劲性柱，对每根钢柱进行分段，对每段长度和重量进行统计，钢柱共计1721吨。

4.3机械准备

吊运机械：TC7530塔吊、TC6015塔吊、QY25汽车吊运输机械：重型平板车车一台，运输钢柱

操作机械：PC200镐头机一台，破碎钢柱与栈桥板冲突部位小型机具：千斤顶、撬棒、测量仪

器（全站仪、水准仪）、氧气瓶、乙炔瓶、直流电焊机、CO2焊机、CO2瓶、气割枪、电焊钳、焊条保温桶、熔焊栓钉机、磨光机

4.4技术准备

开工前各方图纸会审已完成，深化设计图纸完成并通过设计院审核，钢结构专项方案完成，专项方案、三级安全教育对施工班组完成交底工作。

5. 施工工艺流程

5.1首节安装

地脚螺栓预埋及定位→底板混凝土浇筑→栈桥板与钢柱冲突位置破碎→钢柱工厂加工制作并焊缝检测→破撑前成品保护及支撑破碎→安装前标高测量→塔吊吊运钢柱与地脚螺栓对接→千斤顶调整→仪器垂直度校核→垫片螺母安装完成→钢柱底部灌浆→钢筋绑扎→模板安装→混凝土浇筑

图3 地脚螺栓焊接定位

4 栈桥板与钢柱冲突位置破碎

5 工厂焊缝检测

6 破撑前成品保护及支撑破碎

7 安装前标高测量

8 塔吊吊运钢柱与地脚螺栓对接

9 千斤顶调整

5.2钢柱拼接

钢柱吊运→耳板螺栓临时固定→仪器校正→校正完临时固定并焊接→翼板腹板焊接完成后耳板割除→焊缝探伤检测→钢筋绑扎→模板安装→混凝土浇筑

1 耳板螺栓临时固定

2 校正完临时固定焊接

3 现场焊缝探伤检测

6.施工要点

6.1型钢柱制作

6.1.1焊接材料要求及焊缝要求本工程劲性柱钢骨和其连接板材钢材均采用Q345B结构钢，钢材应保证化学成分、屈服点、抗拉强度、伸长率、V形缺口冲击韧性、冷弯性能满足《低合金钢》（GB/T700)的要求，钢材屈强比应大于等于1.2。工厂焊接采用自动焊接，焊丝的性能须符合《熔化焊用钢丝》GB/T 14957的规定，焊丝均应与主体金属强度相适应。

6.1.2加工流程

加工流程图

6.1.3劲性十字柱组装

（1）胎架要求必须牢固，不得有明显的晃动。胎架模板要求水平，其水平度不得超过1mm。胎架定位靠山要求组装后水平，其水平度不得超过1mm。

（2）将检验合格的工字钢吊上胎架，在其腹板上划出T型钢的定位位置线，做为安装检验的

基准。并在地上划出钢柱的轮廓线、中心线以便于安装检验。

（3）吊上T型钢，安装在预定位置，定位时先从端部开始定位。面板采用千斤顶顶紧到位，

腹板由于操作空间较小，不宜采用千斤顶进行操作，因此采用定位卡码。定位时采用Φ

3.2/J507的焊条进行定位点焊，必须由持焊工合格证的工人施焊。点焊高度不宜超过设计焊缝厚度的2/3，点焊长度为50-60mm，间距为300—400mm。安装时必须保证T型钢的垂直度及直

线度。

（4）为防止焊接收缩引起两端截面变形，十字柱组立时，应在两端设置具有一定刚性的支撑板。

图十字型钢的组装胎架图

6.1.4劲性十字柱焊接

（1）检验合格后进行焊接，十字型柱的十字形焊缝的焊接采用门型埋弧自动焊，加长导电嘴，船形焊位置焊接。焊接时在专用船形胎架上进行，胎架每隔1.5-2m进行设置，胎架如下图所示：