型钢砼柱施工方案及要点探讨

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摘要:文中对型钢混凝土结构的施工方案及过程进行了分析，对各施工环节中的技术要点进行了论述和剖析，为今后项目施工提供一定参考。

关键词:型钢；混凝土；施工；钢筋

型钢砼柱是近几年随装配式结构发展起来的新型结构形式，结构多为长方形柱体，构件一般采用热轧H型钢。型钢柱砼施工难点一般有以下几点：第一，型钢焊接变形较大，造成型钢结构制作加工困难；第二，型钢支撑系统及模板安装施工难度较大，安装较为困难；第三，混凝土和钢材的弹性模量不一致，钢与混凝土结构静力压缩变形控制要求高，导致施工方案较为复杂；第四，柱、钢梁内的配筋较为密集，同时还有较大的钢结构构件，导致砼浇筑振捣困难。

1型钢柱的施工流程

型钢砼柱（一般与型钢梁同步）详图设计→型钢构件加工→构件及材料进场→预拼装→构件吊装→型钢连接或焊接（机械连接或焊接）→型钢砼柱（与型钢梁同步进行施工）钢筋进行绑扎→相关构件模板及支撑系统支设→浇筑砼。本文以某厂房项目型钢柱的施工为例进行探讨，该项目的型钢柱截面形式为H型，型钢柱施工中，连接节点是受力的薄弱环节，因此要尽量减少型钢柱之间的连接。施工中一般需要利用塔吊起吊安装，为了较好地利用塔吊和吊车安装型钢柱，同时考虑到减少节点连接的数目，在施工中需要结合建筑物层高的特点，通常情况下需要将每一层制作为一节，型钢柱的各节点之间需采用焊接的方式连接。型钢柱的施工难度较大，对施工机械和人员技术水平要求较高，尤其是起吊和安装程序至关重要。在柱子就位之后，应该立即对柱子的垂直度和起吊的轴线进行初步校核，校核完成后用螺丝固定，固定后还要进一步检查柱子的垂直度。所使用的仪器是钢丝绳或者是缆风绳，同时与经纬仪配合使用进行检查。第一节型钢柱的安装对施工质量起着决定性的作用，在安装型钢柱之前，需要清理干净地脚螺栓的螺纹，同时对于有损伤的螺牙要进行修复，检查完毕之后再进行吊装。对型钢柱检测后，若发现型钢柱的各项指标存在偏差，应该采用千斤顶调整地胶螺栓，同时使用经纬仪进一步校核验证，验证完毕后再次固定地脚螺栓。

2型钢柱施工注意要点

（1）选择有类似施工经验的专业钢结构分包商进行施工；（2）严格把控材料质量，严把钢结构材料进场关，严查钢结构进场材料，尤其是需要复试的材料，必须对其进行复试且得到合格结论后才能使用；（3）型钢柱工程质量关键看型钢的加工质量，要严格控制，尽量选用具有一定加工经验或业绩的厂家；（4）钢结构构件安装时工人要充分交底，最好能够利用最新的BIM技术进行三维演示，尤其要保证焊缝质量；（5）浇筑混凝土时应适当增加振捣点，从一侧开始两点振捣，腹板两侧再各自振捣，一般振捣一次即可，工人要注意掌握施工方法，使用大小不同直径振捣棒，根据实际情况换用进行振捣，确保不影响钢筋位置排布。

3型钢柱的具体施工方案

以某项目型钢柱施工为例进行方案探讨，该项目采用型钢柱截面尺寸分别为1000mm×1000mm、900mm×900mm、800mm×800mm，使用的热轧型钢与钢板为Q345B钢，项目安装螺栓根据图纸设计要求采用C级螺栓，锚栓材料与型钢及钢板一致，为Q345B钢。项目结构截面形式为H型钢的长方形柱体。由于尺寸及重量都比较大，经过验算发现可用汽车直接运至施工现场。型钢结构施工的关键点有：型钢柱的起吊、就位、垂直度的检查、焊接，比如，焊接的点位、焊接方式的选择，此外框架梁与型钢柱节点处主筋的排布，如果是钢梁，就要考虑钢梁就位时与柱子的主筋在交叉节点处的处理。

3.1翻样设计

本项目施工图设计时对型钢柱要求为二次深化设计，施工前选型应结合预制相连接的梁界面信息，在进行配筋设计时，应综合考虑型钢砼柱构件与主筋位置然后进行二次设计，设计人员还要综合考虑穿孔位置、高度与尺寸，本项目首先进行了BIM模型模拟，利用BIM技术可以创建三维模型，附加其他描述，如尺寸标注和文字等，同时在三位状态下利用剖面和视点等，动态观察其三维模型，调整好施工模拟视频模拟现场施工［1］。对深化设计后的构件进行了三维模拟，模拟排布钢筋后对钢筋的布筋位置和标高进行调整，通过三维技术让工人直观地了解施工技术。传统的技术交底由项目负责人向施工人员交代技术类的问题，主要交底的是纸质版材料。对于各类钢结构建筑，其各部节点较为复杂，施工工人不易理解透彻，由此造成的施工成品和方案不一致的事件较多。交底不仔细清楚，容易造成执行错误、返工、重做等问题，增加施工成本。利用BIM技术事先布置好，使交底形象具体化，避免了传统技术交底的一系列问题。结合项目实际情况得出以下要点：（1）要合理排布柱内的纵向主筋，提前进行模拟演练，在排布时要避开翼缘板，根据模拟效果进行交底，以便工人在施工时能够进行精准定位。（2）通过BIM模型对腹板穿筋节点进行布置，同时考虑到箍筋的间距及直径合理留置穿孔点。（3）型钢腹板打孔位置设置后进行三维模拟，统计贯穿孔面积，预留贯穿孔截面损失率应控制在腹板面积25％以内。（4）交底时要对工人明确穿筋孔径比设计钢筋适当加大2~3mm，也可以在设计图纸中进行标注，确保工人能够掌握穿筋孔施工要求。

3.2型钢构件加工要求

型钢构件加工和制作十分严格，必须采用机械加工，且应采用有经验、有资质的钢结构厂家制作，必要时应采用招标或比价等方式采购。对型钢构件切割、焊接、运输等应符合国家现行标准规定，构件制作厂家应先熟悉翻样图，熟悉项目施工设计，提前编制加工制造技术指导书。采用的钢材、辅材、螺栓等应具有材料质量合格书，质量标准要符合国家规定。栓钉要进行抽样检查以确保焊接质量，焊缝最好采用全熔透剖口焊接，质量标准要达到二级焊缝要求。焊接前先进行油锈清除，施工过程中要确保现场构件节点连接件的焊接质量［2］。

3.3型钢预拼装及安装

主要安装工艺：首先进行吊装，核对钢柱，确保无误后标记基准线，对构件进行吊装；其次进行固定，不要一次性固定到位，先进行临时固定，根据设计要求调整垂直度；最后再采用高强螺栓进行连接。型钢构件在安装前，先核对梁柱位置轴线与标高，对各单构件编号、尺寸、螺孔、孔径以及预留孔和栓钉进行复核，尽量采用BIM技术模拟操作，建立拼装模型，对拼装方案进行演示得出碰撞分析，避免各种不利情况的出现。项目部根据本项目情况，集合设计人员、监理人员及施工单位有经验的施工人员进行吊点设置，设置钢柱端部的耳板作为吊点，采用施工单位人员建议的单机回转法吊装方案，监理单位提议在柱根部应垫好枕木防止碰撞。现场根据吊装方案在不同位置设置两台经纬仪，在相互垂直方向进行跟踪观测，确保垂直度一直保持在合理范围以内。构件就位后，用高强螺栓进行紧固，必要时将连接板与耳板进行点焊以加强连接牢靠性。施工时对钢结构施工顺序进行优化，将项目钢结构部分施工分为三层次：第一层次主要是主体钢桁；第二层次主要是一次转换结构，即与桁架直接相连的水平转换梁及相邻连接节点；第三层次是一次转换结构以外的全部构件，包括：马道、声桥、吊顶主龙骨等。原施工方案将各层次构件设计分阶段施工，考虑到分阶段施工容易形成大量高空作业，现场焊接的焊缝质量也无法保证分阶段施工需要，同时大量二次焊接对主体结构的支撑体系容易形成永久损伤和变形。将分阶段施工变更为第二层次的连接节点，必须随第一层次钢结构一起施工。第二层次的水平转换梁GL-4、GL-6、GL-14均为螺栓连接，可以后期安装且允许分阶段施工，在施工时需要采取控制措施确保连接质量。第三层次中部分构件设计为全熔透焊接，高空中进行全熔透焊接，容易使第二层次中的一次转换梁在受力状态下产生永久损伤和变形。并且焊缝质量难以得到保证，所以第三层次的马道、声桥等的竖向吊柱部分更改为地面焊接，其余构件受力较小，对焊缝质量要求相对较低的构件，可以分阶段安装。根据要求焊接时一般用手工电弧焊，焊接24小时后要对焊缝进行探伤，检验焊缝的合格性。本项目首次进场的钢材、焊接料等组织各单位人员进行工艺评定，在实际施工时，施工单位结合评定报告调整了焊接工艺。在混凝土浇筑完后，项目部立即安排人员对照图纸进行检查，利用钢丝绳等工具，对构件位置进行校正。

3.4钢筋绑扎

项目部管理人员利用钢筋三维软件进行交底，演示钢筋布置过程，确保施工人员熟悉掌握钢筋的型号及规格，本项目施工单位采用钢筋定位器对钢筋位置进行了准确定位。经BIM模型演练发现节点处钢筋非常密集。在梁与柱的节点处，柱中的箍筋要从型钢梁的腹板上已经留好的孔洞中穿过。但是如果将整根箍筋一次性穿过是无法实现的，因此将箍筋分成几段，然后采用电弧焊的方式进行焊接。箍筋焊接的部位不宜选在梁的腹板上，因为节点处的受力较为复杂。为解决以上问题，在钢筋排布时采取了以下措施：(1)综合考虑钢筋定尺长度，柱内贯通钢筋避免搭接，减少型钢柱节点内的钢筋搭接造成的影响。(2)通过三维模拟对型钢柱腹板上预留穿筋孔直径进行合理验算，最后确定穿孔位结合钢筋的排布位置，大小为钢筋直径加3mm。(3)本项目的构件节点最外侧严格按照施工规范，箍筋须采用完全封闭箍筋。监理单位加强巡检，避免出现开口箍，尤其杜绝工人将箍筋直接焊在型钢上。(4)非外侧箍筋如排布困难时，可部分改为半封闭式箍筋，但是相应设计变化应征得设计单位同意。(5)钢筋施工时项目部进行三维交底，确保工人按穿筋排布图进行施工。确保各钢筋位置及标高正确、间距均匀。经专家组论证后本项目机械连接头顺序为一端向另一端逐跨施工。

3.5模板

本项目的型钢梁截面大，因此造成梁板自重偏大，在进行模板施工时，应加强加固措施以确保施工安全，项目模板采用竹胶板。项目部考虑到本项目构件内含有较大截面的型钢，采用传统的对拉螺栓紧固模板时无法穿过，经论证后改用槽钢对模板进行固定，不仅增加了模板及支撑体系的刚度，使混凝土表面更加光滑，同时因为没有对拉螺栓的穿孔造成影响，模板的周转次数从原来的三次提高至五次，间接提高了模板的使用经济性［3］。

3.6砼浇筑

型钢砼结构中砼的浇筑直接关系到整个结构的质量，尤其是要确保混凝土的耐久性和强度均满足项目设计要求。基于模型分析钢柱内空隙较小散，要严格控制下料厚度，工人施工时适当增加振捣点，浇筑时要做好位移变形点的设置，并及时做好模板牢固度的检查。完成浇筑后定期洒水及时养护，避免造成混凝土异常收缩和出现裂缝的现象。

4结语

目前，型钢混凝土施工在很多装配式建筑中已经得到广泛应用，且随着施工技术的不断完善及装配式结构的发展，型钢混凝土在各项目中的应用将进一步扩大，因此，在施工中要结合各项目的实际施工情况，考虑项目的施工难点，强化员工的安全质量意识，加强型钢混凝土施工的质量及安全管理，为建设经济发展打好坚实基础。

参考文献

［1］李建军.土木工程钢结构施工技术的有关问题初探［J］.建材与装饰，2018（3）：8.

［2］程明龙.钢结构施工管理要点探析［J］.江西建材，2018（3）：220，223.

［3］张陆杰.BIM技术在大跨度钢结构施工管理中的应用分析［J］.绿色环保建材，2018（1）：133，135.

作者：聂坤 单位：东营职业学院