何品祥

(廈門(mén)海投工程建設(shè)有限公司，福建 廈門(mén) 361000)

0 前 言

裝配式鋼管混凝土柱與鋼梁-免支模鋼筋混凝土組合樓蓋結(jié)構(gòu)體系，發(fā)揮了鋼管和混凝土兩種材料的長(zhǎng)處，具有承載力強(qiáng)、塑性和韌性好、抗震性佳、施工方便等優(yōu)點(diǎn)，在工程實(shí)踐中得到大量推廣與應(yīng)用，并取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。裝配式建筑結(jié)構(gòu)中，梁-柱連接節(jié)點(diǎn)是框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵部位，也是施工的難點(diǎn)，它在梁構(gòu)件與柱構(gòu)件之間起著傳遞彎矩和剪力、保證結(jié)構(gòu)整體的作用。栓焊混合連接是指梁-柱連接剛性節(jié)點(diǎn)的腹板采用摩擦型高強(qiáng)螺栓、翼緣采用焊接的連接方法，在裝配式結(jié)構(gòu)的連接中具有施工方便、安裝速度快、連接可靠、縮短工期、節(jié)約施工成本的優(yōu)點(diǎn)。本技術(shù)在福建省廈門(mén)市某寫(xiě)字樓項(xiàng)目中得到了較好的應(yīng)用,該項(xiàng)目總建筑面積20.4萬(wàn) m2，由1#、2#樓23層，3#樓24層，地下室3層，最高建筑高度為99.95 m。3幢塔樓的主體結(jié)構(gòu)為裝配式鋼管混凝土柱-鋼梁框架結(jié)構(gòu)、無(wú)支撐桁架鋼承板體系，裙樓與地下室為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。所有的鋼柱、鋼梁、斜支撐、鋼樓梯、鋼筋桁架樓承板均在工廠進(jìn)行加工預(yù)制，運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)后用焊接和高強(qiáng)螺栓連接的形式進(jìn)行裝配安裝。

1 施工技術(shù)特點(diǎn)

裝配式鋼管混凝土柱-H型鋼梁剛性節(jié)點(diǎn)的框架結(jié)構(gòu)體系包括豎向受力結(jié)構(gòu)采用鋼管混凝土柱、橫向受力結(jié)構(gòu)采用H型鋼梁和免支模鋼桁架疊合樓板的框架結(jié)構(gòu)體系。其中鋼管混凝土柱與鋼梁的剛性節(jié)點(diǎn)連接采用焊接、高強(qiáng)螺栓連接的混合連接方式。

鋼管混凝土柱與H型鋼梁栓焊混合連接節(jié)點(diǎn)，H型鋼梁包括上翼緣、腹板和下翼緣；方形鋼管混凝土柱包括上下相鄰設(shè)置的在上鋼管和下鋼管及管芯混凝土。

節(jié)點(diǎn)包括焊接于鋼管外側(cè)的鋼牛腿和H型鋼梁。鋼牛腿的上、下翼緣與焊接于鋼管內(nèi)部的內(nèi)隔板對(duì)齊。H型鋼梁的上、下翼緣與鋼管混凝土柱牛腿通過(guò)坡口焊縫焊接，腹板與豎直連接板通過(guò)摩擦型高強(qiáng)螺栓連接。

H型鋼梁的接縫處上翼緣焊接2塊外伸的定位馬板，外伸定位馬板的下邊緣與鋼梁上翼緣頂面平齊。剛性節(jié)點(diǎn)吊裝就位時(shí)，馬板卡在柱側(cè)鋼牛腿的上翼緣頂面，起到定位和臨時(shí)支撐的作用，無(wú)需額外安裝臨時(shí)支架，方便快捷，可有效提高安裝效率。鋼牛腿的上、下翼緣板與H型鋼梁兩翼緣板對(duì)焊，鋼牛腿的腹板與H型鋼梁的腹板通過(guò)連接蓋板和摩擦型高強(qiáng)螺栓連接固定，節(jié)點(diǎn)安裝方便、傳力明確、連接牢固。

節(jié)點(diǎn)連接先栓后焊：高強(qiáng)螺栓初擰后，對(duì)鋼管混凝土柱和鋼主梁的位置進(jìn)行精確校正；螺栓終擰后，再進(jìn)行鋼管混凝土柱的焊接和牛腿-鋼主梁的焊接施工。具有連接安全可靠、施工速度快、焊接變形小的特點(diǎn)。

2 施工工藝流程

根據(jù)工程實(shí)際情況和特點(diǎn)，裝配式鋼管混凝土-H型鋼梁剛性節(jié)點(diǎn)栓焊混合連接的施工工藝流程圖，如圖1所示。

圖1 混凝土柱-鋼梁節(jié)點(diǎn)栓焊混合連接工藝流程圖

3 施工方法

3.1 吊裝設(shè)備

1)構(gòu)件根據(jù)吊裝順序組織進(jìn)場(chǎng)、分類堆放。

2)根據(jù)構(gòu)件定位控制圖(根據(jù)結(jié)構(gòu)平面圖重新制作的構(gòu)件與控制線的關(guān)系位置圖)放出樓層控制線和構(gòu)件定位線，并對(duì)各構(gòu)件定位進(jìn)行精確復(fù)核；首層應(yīng)準(zhǔn)確設(shè)置定位點(diǎn)，在澆筑各樓層時(shí)，必須在相應(yīng)的位置預(yù)留200 mm×200 mm與首層層面控制點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的小方孔。

3)吊裝前根據(jù)構(gòu)件不同形式和大小準(zhǔn)備，選用不同吊具，并檢查是否符合規(guī)定。

4)吊裝前將控制線投放在構(gòu)件上，根據(jù)鋼柱實(shí)際幾何尺寸確定各層柱底標(biāo)高50 cm線及各層梁標(biāo)高的10 cm線，應(yīng)從柱頂反量確定。

3.2 鋼管混凝土柱吊裝

吊裝流程為：接頭清理→測(cè)量放線→構(gòu)件起吊檢查→構(gòu)件對(duì)位安裝→安裝臨時(shí)螺栓和斜撐。

技術(shù)控制要點(diǎn)如下。

1)接頭清理：試件起吊前，應(yīng)對(duì)各接頭部位的接縫及螺栓孔進(jìn)行檢查，清理異物、油污、檢查襯板、引弧板、熄弧板等，保證結(jié)合面清理干凈，且基面應(yīng)干燥。

2)測(cè)量放線：根據(jù)構(gòu)件定位圖，放出樓層控制線。經(jīng)復(fù)查無(wú)誤后再根據(jù)控制線，在樓面上用墨斗彈出框架柱的定位線；并在柱下接縫放置調(diào)節(jié)墊片精確調(diào)整構(gòu)件標(biāo)高，如圖2所示。

圖2 鋼管混凝土柱吊裝位置示意圖(一節(jié)柱)

3)構(gòu)件起吊檢查：起吊前檢查柱構(gòu)件的質(zhì)量證明文件和表面標(biāo)識(shí)，其外觀質(zhì)量、尺寸偏差及結(jié)構(gòu)性能符合設(shè)計(jì)要求。

4)構(gòu)件對(duì)位安裝：柱起吊就位時(shí)，應(yīng)緩慢進(jìn)行，當(dāng)柱一端提升500 mm時(shí)，暫停提升，經(jīng)檢查柱身、綁點(diǎn)、吊鉤、吊索等處安全可靠后，再繼續(xù)提升。柱腳離樓面柱接頭上方300～500 mm后，工人在接頭周邊輔助將柱腳緩緩就位，并使柱身定位線與樓面定位線對(duì)齊，初步校正柱身位置。

5)安裝臨時(shí)螺栓和斜撐：柱吊裝就位后將臨時(shí)螺栓穿過(guò)對(duì)接柱端的上下連接耳板，校正柱身水平標(biāo)高，并對(duì)柱身垂直度進(jìn)行調(diào)節(jié)。在同跨的兩個(gè)框架柱間設(shè)置可調(diào)節(jié)長(zhǎng)度的交叉斜撐，用作柱身的臨時(shí)斜撐。擰緊耳板的臨時(shí)螺栓，然后對(duì)柱子的垂直度進(jìn)行復(fù)核，若不滿足再進(jìn)行調(diào)整，直至垂直度滿足要求，固定臨時(shí)螺栓和斜撐。

3.3 鋼主梁吊裝

吊裝流程為：接頭清理→測(cè)量放線→構(gòu)件起吊檢查→吊裝→定位馬板卡固。

技術(shù)控制要點(diǎn)如下。

1)接頭清理：試件起吊前，應(yīng)對(duì)各接頭部分的焊縫及螺栓孔進(jìn)行檢查，清理異物、油污、檢查襯板、引弧板、熄弧板等，保證結(jié)合面清理干凈，且基面應(yīng)干燥。

2)測(cè)量放線：根據(jù)樓層控制線，在樓面上用墨斗彈出鋼梁的軸線；根據(jù)構(gòu)件定位圖，在鋼管混凝土柱的牛腿上用墨斗彈出鋼梁的定位卡線。

3)鋼主梁起吊檢查：起吊前檢查鋼主梁的質(zhì)量證明文件和表面標(biāo)識(shí)，其外觀質(zhì)量、尺寸偏差及結(jié)構(gòu)性能符合設(shè)計(jì)要求。

4)吊裝：每根梁設(shè)置兩個(gè)吊點(diǎn)，為確保吊裝安全，采用Φ31 mm(6×19)的鋼絲繩進(jìn)行吊裝作業(yè)，鋼絲繩與鋼主梁的夾角約60°；起吊就位時(shí)，應(yīng)緩慢進(jìn)行，當(dāng)鋼主梁提升到500 mm時(shí)，先暫停提升，經(jīng)檢查鋼主梁、綁點(diǎn)、吊鉤、吊索等處安全可靠后，再繼續(xù)提升。當(dāng)鋼主梁提升到接近鋼管混凝土柱牛腿高度時(shí)，工人通過(guò)爬梯在接頭處輔助將鋼主梁頭緩緩就位安放。

5)定位馬板卡固：工人根據(jù)鋼管混凝土柱牛腿上的鋼梁定位線，緩慢調(diào)整鋼主梁接頭，使定位馬板卡固在牛腿頂面，見(jiàn)圖3所示。

圖3 定位馬板卡固

3.4 梁-柱節(jié)點(diǎn)的部件組裝

梁-柱節(jié)點(diǎn)的部件組裝的流程為：臨時(shí)螺栓、沖釘準(zhǔn)備→孔口檢查→鋼梁位置校正→臨時(shí)螺栓安裝→鋼梁位置復(fù)檢→沖釘安裝。

技術(shù)控制要點(diǎn)如下。

1)臨時(shí)螺栓、沖釘準(zhǔn)備：①工具準(zhǔn)備：準(zhǔn)備好螺栓工具、緊固工具，并對(duì)工具進(jìn)行檢查；②普通螺栓準(zhǔn)備：領(lǐng)用普通螺栓，并對(duì)螺栓進(jìn)行檢查；③沖釘準(zhǔn)備：領(lǐng)用沖孔釘，并對(duì)沖孔釘進(jìn)行檢查。

2)孔口檢查：檢查鋼梁孔口，清除浮銹、飛刺和油污。

3)鋼梁位置校正：工人通過(guò)爬梯輔助塔吊緩慢校正鋼梁位置，如圖4所示。

圖4 鋼主梁安裝校正

4)普通螺栓安裝：工人一只手固定連接板時(shí)，另外一只手在適當(dāng)位置插入臨時(shí)螺栓，然后用扳手?jǐn)Q緊，使連接面結(jié)合緊密。

5)鋼梁位置復(fù)檢：工人繼續(xù)通過(guò)爬梯輔助塔吊緩慢校正鋼梁位置。

6)沖釘安裝：對(duì)準(zhǔn)孔位，安裝不多于臨時(shí)螺栓的30%的沖釘。

3.5 高強(qiáng)螺栓的安裝、初擰

高強(qiáng)螺栓的安裝、初擰流程為：高強(qiáng)螺栓準(zhǔn)備→安裝高強(qiáng)度螺栓→高強(qiáng)度螺栓初擰和標(biāo)識(shí)。

技術(shù)控制要點(diǎn)如下。

1)高強(qiáng)螺栓準(zhǔn)備：準(zhǔn)備好高強(qiáng)螺栓和電動(dòng)扳手，試驗(yàn)確定緊固軸力系數(shù)控制值，確認(rèn)高強(qiáng)螺栓軸力試驗(yàn)合格和連接面摩擦系數(shù)試驗(yàn)合格，確認(rèn)電板手檢驗(yàn)合格。

2)安裝高強(qiáng)度螺栓：拆除臨時(shí)螺栓和拆卸沖孔釘，安裝高強(qiáng)度螺栓。

3)高強(qiáng)度螺栓初擰和標(biāo)識(shí)：用電動(dòng)扳手初擰高強(qiáng)度螺栓，并作標(biāo)識(shí)。

3.6 柱、梁精確校正

柱、梁精確校正的流程為：校正工具準(zhǔn)備→柱精確校正→鋼主梁精確校正。

技術(shù)控制要點(diǎn)如下。

1)校正工具準(zhǔn)備：準(zhǔn)備花籃螺絲、鋼絲、葫蘆、激光經(jīng)緯儀、水平尺等校正工具，并檢查激光經(jīng)緯儀、水平尺等的精度符合要求。

2)鋼柱精確校正：①安裝拉設(shè)調(diào)節(jié)桿：在鋼管混凝土柱上沿柱頂外側(cè)設(shè)置斜向調(diào)節(jié)桿；②垂直度校正：采用激光經(jīng)緯儀以基準(zhǔn)點(diǎn)為依據(jù)對(duì)鋼管混凝土柱進(jìn)行豎直觀測(cè)，對(duì)鋼柱頂部進(jìn)行垂直度校正；③柱子間距校正：用鋼絲繩和葫蘆進(jìn)行微調(diào)；④柱軸線位移校正：以下節(jié)柱頂部的實(shí)際柱中心線為準(zhǔn)，吊裝柱的底部對(duì)準(zhǔn)下節(jié)鋼柱的中心線即可。

3)鋼主梁精確校正：鋼主梁就位時(shí)確保鋼主梁中心線對(duì)齊已安裝鋼管混凝土柱測(cè)設(shè)的定位線；利用地面上的定位線采用“借線法”復(fù)核鋼主梁節(jié)點(diǎn)中心線。

3.7 高強(qiáng)螺栓的復(fù)擰、終擰

高強(qiáng)螺栓的復(fù)擰、終擰：鋼管混凝土柱與鋼主梁精確校正后，對(duì)高強(qiáng)螺栓進(jìn)行復(fù)擰、終擰，見(jiàn)圖所示5。

圖5 高強(qiáng)螺栓施擰順序示意圖

對(duì)高強(qiáng)螺栓的緊固檢查：對(duì)高強(qiáng)螺栓進(jìn)行緊固檢查，拆除不合格的高強(qiáng)螺栓，更換新的高強(qiáng)螺栓。吊裝終擰后的梁-柱剛性節(jié)點(diǎn)，見(jiàn)圖6所示。

圖6 高強(qiáng)螺栓終擰緊固

3.8 鋼管混凝土柱接縫焊接

1)檢驗(yàn)焊條、墊板和引弧焊，焊條必須符合設(shè)計(jì)要求的規(guī)格，應(yīng)保持表面干燥；焊接工具、設(shè)備和電源準(zhǔn)備；對(duì)柱與柱接縫的坡口進(jìn)行清理，去除對(duì)焊接有影響的水分、油污、銹跡等。

2)鋼柱和鋼梁精確校正后，兩個(gè)焊工同時(shí)從鋼管混凝土柱兩側(cè)不同方向?qū)ΨQ焊接，保證兩焊工同步，在柱轉(zhuǎn)角處注意成型。

3)焊縫質(zhì)量檢查，對(duì)不符合技術(shù)要求所允許的缺陷需及時(shí)返修。

4)切割、打磨連接耳板。

3.9 次梁吊裝及螺栓安裝

1)鋼管混凝土柱接縫焊接完畢后，進(jìn)行次梁吊裝和螺栓安裝準(zhǔn)備。

2)采用塔吊吊裝次梁。

3)主梁與次梁間采用高強(qiáng)螺栓進(jìn)行連接。

3.10 柱牛腿與鋼梁的翼緣焊接

1)檢驗(yàn)焊條、墊板和引弧焊，焊條必須符合設(shè)計(jì)要求的規(guī)格，應(yīng)保持表面干燥；焊接工具、設(shè)備和電源準(zhǔn)備；對(duì)柱牛腿與鋼梁翼緣的坡口進(jìn)行清理，去除對(duì)焊接有影響的水分、油污、銹跡等。

2)柱牛腿與鋼梁的翼緣坡口焊接，兩名焊工分別對(duì)上、下翼緣對(duì)稱施焊，見(jiàn)圖7所示。

圖7 柱牛腿與鋼梁的翼緣坡口焊接示意圖

3)焊接質(zhì)量檢查，對(duì)不符合技術(shù)要求所允許的缺陷需及時(shí)返修。

4)切割、打磨定位馬板。

3.11 澆筑柱芯混凝土

1)澆筑前，檢查混凝土的強(qiáng)度等級(jí)、和易性、塌落度等指標(biāo)，滿足設(shè)計(jì)要求。

2)澆筑前，混凝土的溫度應(yīng)維持在10℃～32℃。

3)混凝土應(yīng)連續(xù)澆筑，并采用振搗棒振搗均勻。

4 質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)

施工時(shí)，工程質(zhì)量控制與驗(yàn)收應(yīng)嚴(yán)格按照下列規(guī)范執(zhí)行：①《鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)范》(GB50661—2011)；②《鋼結(jié)構(gòu)高強(qiáng)度螺栓連接技術(shù)規(guī)程》(JGJ82—2011)；③《鋼結(jié)構(gòu)工程施工規(guī)范》(GB50755—2012)；④《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》(GB50205—2001)；⑤《鋼焊縫手工超聲波探傷方法和探傷結(jié)果分級(jí)》(GB11345—2013)；⑥《建筑工程施工質(zhì)量驗(yàn)收統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》(GB50300—2013)。

5 施工注意事項(xiàng)

1)定位測(cè)量應(yīng)按照設(shè)計(jì)方案和施工要求現(xiàn)場(chǎng)放線，進(jìn)行總包控制網(wǎng)復(fù)核；關(guān)鍵在于鋼管混凝土柱和鋼主梁的準(zhǔn)確定位?，F(xiàn)場(chǎng)構(gòu)件驗(yàn)收主要是焊縫質(zhì)量、構(gòu)件外觀和尺寸檢查，質(zhì)量控制重點(diǎn)在構(gòu)件制作工廠。

2) 第一節(jié)鋼柱柱底標(biāo)高必須嚴(yán)格保證精度，吊裝之前按柱底標(biāo)高定出柱腳的四個(gè)角標(biāo)高(用厚度不同的標(biāo)高墊片調(diào)整)，將標(biāo)高墊片焊死，保證標(biāo)高偏差≤1 mm。

3)在首層平面布設(shè)多個(gè)高程基準(zhǔn)點(diǎn)，用S3水準(zhǔn)儀精確測(cè)定鋼管混凝土柱的高程。高程的豎向傳遞采用50 m鋼尺，通過(guò)預(yù)留孔洞向上量測(cè)，量測(cè)時(shí)應(yīng)充分考慮溫差、尺長(zhǎng)、拉力等的影響，以保證量距精度。每層傳遞的高程都要進(jìn)行聯(lián)測(cè)，相對(duì)誤差應(yīng)<2 mm。

4)高強(qiáng)度螺栓連接板接觸面應(yīng)平整，當(dāng)接觸有間隙時(shí)，小于1.0 mm的間隙可不處理，1.0～3.0 mm的間隙應(yīng)將高出的一側(cè)磨成1∶10的斜面，使間隙小于1.0 mm，打磨方向應(yīng)與受力方向垂直，大于3.0 mm的間隙應(yīng)加墊板，墊板兩面處理方法應(yīng)與構(gòu)件相同。

5)高強(qiáng)度螺栓初擰、復(fù)擰和終擰應(yīng)在24 h內(nèi)完成。高強(qiáng)度螺栓連接副初擰、復(fù)擰、終擰時(shí)，由螺栓群節(jié)點(diǎn)中心位置順序向外緣擰緊的方向施擰。栓焊混合連接，當(dāng)設(shè)計(jì)無(wú)特殊要求時(shí)，應(yīng)按先栓后焊的順序施工。

6)柱-柱的對(duì)接施焊，應(yīng)由兩名焊工同時(shí)從兩側(cè)不同方向?qū)ΨQ焊接。兩人先焊接A，B(C，D)焊縫高度的40%，再進(jìn)行C，D (A，B)焊縫40%的焊接，之后再進(jìn)行A，B(C，D)焊縫剩余60%的焊接，最后結(jié)束C，D(A，B)焊縫的焊接。

7)柱-梁對(duì)接施焊，先焊接梁的下翼緣板與柱牛腿連接處，再焊接梁的上翼緣板與柱牛腿的連接；焊接梁的下翼板時(shí)，在腹板兩側(cè)坡口內(nèi)輪換分層填充至填滿坡口，下翼緣填充焊通過(guò)腹板圓弧孔時(shí)各道焊縫的熄弧點(diǎn)要適當(dāng)錯(cuò)開(kāi)，以避免夾渣、未熔合等缺陷集中。

8)在焊接過(guò)程中要防止層間溫度過(guò)高。當(dāng)焊縫過(guò)長(zhǎng)時(shí)，可采用分段跳焊法，但要保證兩名焊工同步，減少變形。在焊接最后一層時(shí)需一次焊完，不得分段焊接。在柱轉(zhuǎn)角處注意成型。

9)在施工中制定詳細(xì)安全操作規(guī)程，經(jīng)有關(guān)部門(mén)批準(zhǔn)后方可施工。建立安全管理措施責(zé)任制，施工前，應(yīng)進(jìn)行安全技術(shù)教育與交底，落實(shí)所有安全技術(shù)措施和人身防護(hù)用品，未經(jīng)落實(shí)不得進(jìn)行施工。劃分吊裝區(qū)域，并在吊裝區(qū)域內(nèi)設(shè)置警示帶，派專人負(fù)責(zé)警示帶區(qū)域安全工作，吊裝施工時(shí)嚴(yán)禁閑雜人員進(jìn)入警示帶內(nèi)。

10)起重設(shè)備必須保養(yǎng)良好，運(yùn)行正常，所選起吊用工具和鋼絲繩必須有足夠的安全系數(shù)，一般不得小于5～7倍。使用的手拉葫蘆必須經(jīng)過(guò)安檢及正常保養(yǎng)，并有備用。

11)工程施工過(guò)程中嚴(yán)格控制強(qiáng)噪作業(yè)時(shí)，一般不超過(guò)12 h，減少及避免夜間施焊；必須晝夜連續(xù)作業(yè)時(shí)，要采取封閉降噪措施。同時(shí)，做好周?chē)用窆ぷ?，?bào)環(huán)保部門(mén)備案后，方可施工。

12)施工中產(chǎn)生的工業(yè)垃圾，如焊條的殘?jiān)⒈磺懈钕碌匿摻铑^、廢木板及木方、殘留混凝土，集中回收，嚴(yán)禁亂丟亂棄，造成周邊環(huán)境污染。

[ID:010417]