浅谈劲性柱施工技术

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摘要：劲性柱施工技术是一项在高层建筑中新兴的技术，可以减小柱子断面、增加建筑面积，在没增加墙体等结构情况下可节约投入。本文就其在实际中的运用进行了探讨。

关键词：劲性柱拼装 焊接 吊装

1、 工程概况：

福州金桥广场A座从地下室二层至十二层外框架柱均采用劲性钢筋砼结构，数量为每层16根，每根劲性柱高为52.3米。每节重量2.7T～4.8T不等，尺寸900mm×900mm，每根分14节现场焊接而成。劲性柱采用20～30mm厚的钢板焊接而成，截面形状呈双向工字形。腹板厚度随建筑物的高度，由32、28、25、20mm逐渐减薄，翼缘板的厚度为32mm不变。钢板材质为Q235，总工程量约900T左右。

2、焊接方法选择及焊接施工前期准备工作：

劲性柱纵向主焊缝均要求全熔透焊接，焊接质量等级为二级。焊接工程量大、质量要求高，变形控制难。通过对手工电弧焊、埋弧自动焊、半自动CO2气体保护焊这三种焊接方法的比较，认为半自动CO2气体保护焊具有生产效率高、质量好、能耗低、设备简单等优点，是一种比较理想的焊接方法，更为切合实际，因此确定劲性柱制作焊缝均采用半自动CO2气体保护焊。

焊接施工前应进行模拟小试件焊接试验，焊接一个试件、试验一个试件、解剖一个试件、分析总结一个试件。待试件的焊接质量达到，并获得了有关技术参数后，转入正式焊接。

3、制作工艺：

下料切割加工组装 焊接焊缝检验及返修 矫正 制孔及隔板、缀板、牛腿拼焊 栓钉拼焊 栓钉焊接检验 编号堆放

3．1切割和坡口

3.1.1切割和坡口均采用半自动导轨式切割机切割，以保证钢板四边的垂直和坡口角度的准确，不能有齿状等缺陷存在。

3.1.2切割圆孔和椭圆形孔洞采用半自动黄鼠狼式气割机。孔洞位置应符合设计图纸的要求。气割口的边缘不得有裂纹，表面的毛刺、渣滓、溅斑、熔瘤和油污必须清除干净。

3.1.3切割后的钢板必须平整，对有弯曲的扭曲的钢板必须用千斤顶加以矫正。

3.1.4切割和坡口的几何尺寸控制：切割后钢板长度偏差应控在±2mm、宽度偏差控制在1.5mm以内。坡口角度应为45°±5°，纯边量0～1mm，坡口线弯曲矢高应≤1.5mm。

3.2组装

3.2.1拼装焊接顺序如下图，拼装间隙为3～5mm。

3.2.2采用交叉斜撑杆约束焊缝变形，约束撑杆截面为16×50间距为1000mm。

3.3焊接：采用半自动CO2气体保护焊工艺焊接

3.3.1点固：点固长度应≥50mm，厚度5～7mm，间距为800～1000mm。

3.3.2 CO2气体在使用前应进行提纯处理。

3.3.3施焊前应调整好电流、电压，气体流量等参数，并在小钢板上焊50mm长度焊缝，检查焊缝内、外部有无气孔，验证气体质量及管道有无堵塞。

3.3.4焊丝型号规格：直径φ1.6mm，型号H08Mn2siA。

3.3.5施焊：每条焊缝分6～8层施焊，两侧交替焊接，保持焊接应力分布均匀。第一层打底焊缝焊毕，应进行彻底地清根处理，然后施焊第二层焊缝。

3.4焊接质量检验

3.4.1焊缝外观检验：焊缝高度及表面缺陷。

3.4.2焊缝无损检测：仪器――CTS-22超声波探伤仪，检验依据――《钢结构施工及验收规范》GBJ205-83和《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果的分级》GB11345-89。

3.4.3焊缝100%探伤检测，焊缝质量等级为二级。

3.4.4凡不符合质量标准的焊缝立即返修，返修后经复验合格后方可验收。

3.5隔板拼焊：在未解除约束支撑前，拼焊隔板与十字腹板保持垂直。

3.6矫正：解除约束支撑，当翼缘角变形超出允许偏差时，必须进行矫正。采用千斤顶加火焰烘烤的方法。

3.7制孔及缀板、牛腿拼焊。

3.8栓顶拼焊及检验：

3.8.1外观焊角应均匀，符合设计高度。

3.8.2锤击检验：锤击栓钉至原轴线60°角，焊缝外观必须完好无裂纹。

3.9编号堆放：标注每段钢柱的编号及安装方向。

4、现场安装：

4.1现场施工平面布置

按现场施工条件，QT-125t-mt塔吊安装在32～35轴中间，在地下室施工时，塔吊中心距离C轴8米；当地下室施工完成后，塔吊中心到P轴6根柱中心的旋转半径分别为：1#及6#柱43.9～40.3米,2#及5#柱41.8～38.0米,3#及4#柱40.6～36.6米。

4.2各层劲性柱长度、重量及柱顶标高（见下表）

4.3劲性柱的吊装：

4.3.1吊装前准备工作

（1）每节吊装前都要对构件进行详细复查（对构件外观尺寸特别是柱头尺寸，预留孔洞位置、焊缝、栓钉等各项应进行全面复查），必须符合施工图纸及施工规范的要求。

（2）劲性柱制作后，每层柱安装前，用8吨平板车运到施工现场，装卸和运输均不得使构件损伤或变形。

（3）劲性柱安装前要用电动钢丝刷进行全面除锈，四周栓钉的焊渣要清理干净，对接接头坡口处要用角向砂轮机磨光、坡口磨尖。

（4）每层安装前，都要对下一层柱顶面高低进行调整，较高处用砂轮机磨平，使钢柱顶面翼缘板、腹板各点高差控制在3mm以内。

（5）每节劲性柱安装前都要弹出三个面的中心线，在柱上下端用红油漆画上箭头标记，作为柱安装中心线及垂直度控制的依据。

（6）每层劲性柱安装前都要在楼层面上沿钢柱四周搭设脚手架，脚手架顶面距离接头处600～800mm，以便焊工施工时操作。

4.3.2吊装机械的选择

由于现场施工道路狭窄，不能采用汽车吊式履带吊进场吊装，因此确定采用QT125t-m塔吊和人字扒杆相结合的方案进行吊装。根据计算P轴第六层以下各层，应用人字扒杆进行吊装。

4.3.3地下室二层（1）劲性柱的安装：

地下室二层（1）劲性柱埋入基础底板1.5米，安装时应制作底架来固定。底架面标高与劲性柱的下底板面设计标高一致。

4.3.4吊装质量要求与控制

劲性柱吊装时要控制轴线位移和垂直度偏差，地下室二层（1）劲性柱安装时，应在底架四周弹出定位轴线位置和柱面四个中心线，柱底中心线与定位轴线严格对中，其偏差值不得超过3mm，在柱的两个方向各架设一台经纬仪来控制垂直度，垂直度偏差值不得超过H/1000毫米，待轴线与垂直度都准确无误后，再将钢柱底板与底架四周满焊固定。地下室二层（1）劲性柱安装完成后，其他各级劲性柱接长吊装时，上下柱腹板、翼缘板要求严格对中，不允许扭转或错位。

4.4劲性柱接头的焊接：

4.4.1焊接质量要求

接头焊缝质量按照GBJ205-85《钢结构工程施工及验收规范》Ⅱ级标准检验；超声波检查按照GBJ11345-89《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果的分级编制说明及使用说明》中的Ⅱ级标准执行。

4.4.2焊缝接头示意图

4.4.3点固：点焊长度≥5mm，厚度5mm

4.4.4现场焊接工艺

现场对接焊缝采用手工电弧焊，采用硅整流交直流弧焊机，焊接电流150～180A，焊缝根部打底采用φ3.2国产结507焊条，中间焊缝采用φ4.0国产结507焊条，最上层盖面采用国产T422焊条。施焊前，先用前向砂轮机或钢比刷将坡口、下节柱顶面打磨干净，然后采用氧乙炔进行焊件预热，预热温度150°C，焊接顺序是先进行十字腹板的焊接，然后再焊接四面翼缘板。焊接时要注意两个焊工同时对称施焊，每条焊缝分层逐皮进行。

采用砼劲性柱可减小柱子断面，由此可增加建筑面积约180m2。

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