建筑工程中劲性钢柱施工技术

曹连山

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摘 要：劲性钢柱是高层建筑中的常用承重构件，为解决钢柱与钢筋的绑扎难点，本文以某酒店项目为例，进行劲性钢柱结构设计，研究了加工方法和安装方法，涉及到钢柱柱脚锚栓埋设、基础节安装、上部结构钢柱安装、焊接、型钢柱与钢筋的绑扎等方面的施工要点，科学设计和规范施工后，按照计划顺利建造劲性钢柱，施工质量达到要求，解决了劲性钢柱的施工难题，有利于建筑工程后续建设。

关键词：建筑工程；劲性钢柱；结构设计；安装

劲性钢柱是由型钢钢柱和钢筋混凝土结构组成的竖向构件，集两种结构的性能优势于一体，具有良好的承载性能。建造劲性钢柱时涉及到的流程包含图纸设计、材料制作、焊接、安装等，各阶段的技术细节多，对工程人员的专业能力提出较高的要求。因此，深入研究劲性钢柱施工技术具有重要意义。

一、工程概况

某酒店项目，建筑的部分框架柱采用的是型钢混凝土柱,钢板材质为Q355B，钢柱焊接栓钉与梁连接。

二、型钢柱的深化设计与加工

2.1 深化设计

本项目型钢柱的深化设计采用信息化技术，确定基础设计信息后，利用TEKLASTRUCTURE软件建模，根据模型直观检查型钢柱的设计情况，重点判断框架梁柱钢筋与型钢柱的位置，避免构件位置冲突。经过深化设计后，在模型上导出设计图纸，展现型钢柱的设计成果。

2.2 加工方法

第一层钢柱的长度略大于层高500mm，方便后续进行钢柱接长，其余层的钢柱长度均与层高一致。钢柱四角锚钉起固定作用，需要提前焊接到位。每层梁的纵横方向均有两根纵筋穿过钢柱，为顺利穿筋，需提前预留钻孔，孔距错开一个钢筋位置，孔径比梁筋直径多5mm。钢柱加工人员严格依据深化图纸进行操作，及时检验各道工序。钢柱加工分批次进行，由总包单位、监理单位及业主分批次验收，经核实确认钢筋的质量、编号、数量各方面均符合要求后，才可运至施工现场投入使用。

三、型钢柱安装技术

3.1 埋设柱脚锚栓

在钢筋混凝土底板锚入M27地脚螺栓，用于固定钢柱基础，柱脚底板与钢柱基础节连接至一体。在安装柱脚螺栓时，用套板控制间距，通过定位盘和定位架加强固定，确保柱脚螺栓的位置和标高均满足要求。在柱模板顶部划出十字轴线，对准定位盘的十字轴线，保证安装精度。定位架采用φ18的钢筋制作而成，布设在定位盘下，单独设置支撑点，以提升定位架的稳定性，防止因定位架偏位而导致螺栓预埋产生偏差。地脚螺栓埋设到位后，用黄油外封胶布进行防护，避免螺牙位置发生锈蚀或遭到污染。待支架、螺栓、套板均安装到位后，浇筑C60无收缩细石混凝土，将各类构件固结至一体。

3.2 安装基础节

根据锚杆的设计标高进行调整，使其到达柱脚板底标高位置，而后采用吊装的方法将钢柱基础节转移至锚杆上方200mm处，调整位置，再平缓下放基础节，整个过程中柱脚底板的栓孔应始终与锚杆对齐，而后增设锚杆垫板，用单螺栓临时固定。安装完成的基础节可能存在垂直度偏差，可用经纬仪进行检测，确定偏差程度后，微调锚杆的螺母以实现纠偏。经过检测、纠偏后，用双螺帽拧紧基础节底板与预埋螺栓，并做满焊处理。

3.3 安装上部结构钢柱

根据施工要求，将加工厂出厂的钢柱转至施工现场，通过进场检验后，分类存放至吊装区，再按照如下方法安装上部结构钢柱：（1）检查基础的轴线和标高、建筑物的定位轴线、地脚螺栓的位置等，发现偏差后及时纠正，再办理交接验收。严格检验各类材料的质量，例如钢柱的长度、扭曲度均要符合要求，钢柱的编号无误。在钢柱上安装用于登高的防坠器、爬梯、溜绳等施工辅助工具，保证上部结构钢柱安装人员的人身安全。在柱翼缘中心设置标记线，吊装时以此为基准，控制好上、下层钢柱的位置，使两者对中。

3.4 校正劲性柱

1）三校制度。①初校：主要目的在于常规控制钢柱就位中心线，使钢柱接头的对接尺寸达到工程要求，同时应保证钢柱的就位尺寸满足精度要求，确保垂偏标高等安装尺寸的合理性。②钢柱垂校：在吊装钢柱后，全面校正，以实际检测结果为准，利用千斤顶以推或拉的方法进行校正，校正期间及时进行检测，确保钢柱的垂直度偏差在许可范围内。③复校：此项校正的时间安排在临时点焊固定后，目的在于进一步保障钢柱的安装精度，以免在点焊固定时出现垂偏现象，且在此阶段需要考虑焊接收缩变形校正，以保证垂偏和标高尺寸均符合要求；2）修正焊接顺序。钢结构经过三校后，检验空间尺寸，若发现某些尺寸发生变化，应随即修正施焊顺序，根据当前的施工条件选择合适的焊接方法，以便有效进行焊接；3）垂直度的校正。采用经纬仪仰视柱顶钢柱中心线以及后视柱脚下端的定位轴线，按照此方法校正劲性钢柱的垂直度，要求互相垂直的两个方向柱顶中心线投影与定位轴线重合，允许存在误差但必须控制在许可范围内；4）垂偏的预控和调整。钢柱安装中的垂偏调整常通过焊接收缩的方式实现。下节钢柱柱顶和上节钢柱柱底的中心线对齐，向焊接收缩方向对上节柱顶的中心线预偏一定的值，使钢柱的实际垂直精度达到预设值。对单节柱和中心柱进行焊接时，以控制垂直偏差为主，无需预留收缩裕度。

2）标高校正

以设计标高要求为准，每安装一节柱后均要及时检测标高，根据实测结果与设计值的偏差进行调控。钢柱安装标高的误差是制作长度公差、压缩变形、焊接变形、基础沉降等因素共同作用的结果，在校正钢柱安装标高误差时，需要做全面的分析，可以适当增加柱与柱之间结合部位的间隙，为了控制标高误差而垫入钢板时，应保证此材料的厚度不超过5mm。

3.5 焊接劲性钢柱

焊缝间隙5mm，坡角45°,采用全熔透一级焊缝。焊丝的直径为1.2mm，焊接方法为CO2气体保护焊。

（1）焊接准备工作

1）根据焊接要求，在焊接作业现场搭设长宽高各项尺寸均合适且结构稳定可靠的脚手架，采取防风措施。在操作平台上放置送丝机和焊机，由焊接人员通过焊接装置进行焊接作业；2）焊把线绝缘效果良好，局部破损时用绝缘布进行包裹，焊接时加强防护，避免因拖拉焊把线时与母材打火而产生安全隐患；3）正式焊接前进行试焊，检验焊接设备的运行状态，进行优化，使焊接设备稳定运行，电压、电流各项焊接参数均符合要求；4）检查坡口装配质量，此部位存在油污、氧化皮等杂质时，应及时清理干净。氧-乙炔切割坡口时，需要打磨坡口使其露出金属光泽，打磨设备采用砂轮机，控制打磨深度，不可造成结构性损伤。

（3）焊接工艺要点

1）焊前预热：为避免低合金高强钢焊接氢致裂纹，需要在正式焊接前进行预热，降低焊接应力和HAZ硬度，以便氢的正常逸出；2）焊后处理：为消氢而进行后热处理，降低残留在焊缝中的氢含量，结合焊前预热措施，能够有效地减小氢致裂纹倾向，提高焊接质量。后热温度以250℃～300℃为宜，可适当保温，保温时长根据板厚灵活控制；3）其它方面：适当提高预热温度，通过温度控制措施降低焊缝热影响区的冷却速度，采用低氢焊材，以升级材质的方式降低氢含量。

四、结束语

经过优化设计和施工后，取得良好的劲性钢柱施工效果，从本工程中做出如下几点总结：劲性钢柱施工细节多，需要在施工前进行深化设计，协调好各项细节，设定作业参数。正式施工时，工作人员严格管控各道工序的施工质量，例如焊缝探伤检测结果需达标，轴线偏移量需在许可范围内；型钢柱与钢筋存在较多的交点，应采用仿真技术进行模拟与分析，确定构件的空间分布关系，进行协调，降低施工难度，顺利完成型钢柱与钢筋的绑扎作业；劲性钢柱施工期间，施工人员应及时检测和纠偏，提高安装精度，并对安装到位的构件做加固处理，使其保持稳定。

参考文献：

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[2] 冯金印.高层建筑钢结构工程安全管理要点[J].建材发展导向,2022,20(12):40-42.