十字勁性鋼柱在高層建筑中的施工質量控制

陳輝軍，姜建功，吳毅

（江蘇省建設集團有限公司，江蘇 南京 210008）

1 質量控制要點

二次調整的手段精確控制超長十字鋼柱的垂直度，第一次采用水平尺對其垂直度進行調整、第二次在經緯儀的同步監測下依靠攬風繩進行微調，保證其安裝精度。

針對多層大截面十字鋼柱的特點，在首層鋼柱安裝過程中通過澆筑混凝土強化鋼柱與承臺之間的一體化連接，保證足夠的承載力。

采用抗剪鍵與攬風繩共同作用的臨時支撐系統，首層設置抗剪鍵使支撐系統簡化，多層十字鋼柱的頂部和中部設置攬風繩柔性約束，剛性和柔性組合約束系統共同保證鋼柱結構的穩定性安全性。

十字鋼柱連接節點的精細化處理技術，第一層的焊道封住坡口內母材與墊板的連接處，逐道逐層累焊至填滿坡口，進行清除焊渣和飛濺物并修補任何焊接缺陷，焊后進行100%無損檢測以保證安裝質量并處理好與緊后工序的接口。十字鋼柱截面如圖1所示。

2 施工流程及質量控制

圖1 多層大截面十字鋼柱截面圖

2.1 施工流程

多層大截面十字鋼柱的安裝通過鋼筋工、電焊工等工種施工技術人員密切合作完成，施工過程中涉及到的關鍵工序包括：鋼柱的吊裝、預埋、調整和焊接等，按照不同層數逐級累加，其詳細的全過程施工流程如圖2所示：

圖2 多層大截面十字鋼柱安裝施工流程

2.2 施工質量控制

2.2.1 鋼柱進場

鋼柱按現場吊裝的需要分批進場，每批進場的構件的編號及數量提前3 d通知制作廠，現場鋼柱臨時堆放按平面布置的位置擺放在對應樓地面堆場，構件的堆放場地進行平整并保證道路通暢。

構件驗收分兩步進行，第一步進行廠內驗收，構件運抵現場后再由現場專職質量員組織驗收，驗收合格后報監理驗收，實物驗收包括構件外觀尺寸、焊縫外觀質量、構件數量、栓釘數量及位置、孔位大小及位置、構件截面尺等；資料驗收包括原材材質證明、出廠合格證、栓釘焊接檢驗報告、焊接工藝評定報告、焊縫檢測報告等。

對于構件存在的問題在制造廠修正，進行修正后后方可運至現場施工。對于運輸等原因出現的問題，要求制造廠在現場設立緊急維修小組在最短的時間里將問題解決以確保施工工期。

2.2.2 鋼柱吊裝

多層大截面十字鋼柱的吊裝按照所在的層數及高度不同，分段吊裝，在完成首層吊裝后，進行后處理進行二層鋼柱吊裝，直至完成多層鋼柱的吊裝到達指定的標高，全過程吊裝的工藝流程安排如圖3所示。

圖3 全過程吊裝工藝流程

吊裝前檢查各個吊索用具確認是否安全可靠,在鋼柱臨時連接耳板上掛好纜風繩并固定好。

在鋼柱兩翼緣板上焊接Φ16圓鋼并以圓鋼為支撐點，掛好爬梯并固定。

檢查首節鋼柱柱腳基礎的就位軸線并在鋼柱的柱腳板上劃出鋼柱就位的定位線，同時在柱頭位置用紅色油漆標出鋼柱垂直度控制標記，標記應標在鋼柱的一個翼緣側和一個腹板側。

在柱頭位置劃出鋼柱翼緣中心標記先，以便上層鋼柱安裝的就位使用。

落實各項準備工作，鋼柱吊裝機械利用現場的塔吊，吊裝采用單機起吊，起吊前在鋼柱柱腳位置墊好木板以免鋼柱在起吊過程中將柱損壞。鋼柱起吊時吊車應邊起鉤，邊轉臂，使鋼柱垂直離地，如圖4所示。

圖4 大截面十字鋼柱起吊過程

就位調整及臨時固定，當鋼柱吊至距其就位位置上方200 mm時使其穩定，對準定位軸線緩慢下落。落實后專用角尺檢查，調整鋼柱使鋼柱的定位線與基礎定位軸線重合，調整時需三人操作，一人移動鋼柱，一人協助穩定，另一人進行檢測，就位誤差確保在3 mm以內。

由于現場安裝支座標高存在多種因素影響可能存在誤差，因此首節鋼柱標高調整，提前落實專人進行復測為車間加工提供調整數據，安裝時根據編號進行。

鋼柱垂直度校正采用水平尺對鋼柱垂直度進行初步調整，然后用兩臺經緯儀從柱的兩個側面同時觀測，依靠纜風繩進行調整，其過程如圖5所示。

考慮鋼柱為每層一段，接頭焊接利用每層臨時操作臺進行操作，垂直度調整到位后按要求進行焊接。

圖5 首層大截面十字鋼柱垂直度監控過程

首層以上鋼柱在吊裝前應在柱頭位置劃出鋼柱柱頂安裝中心標記線以便上層鋼柱安裝的就位使用，同時在鋼柱上設置拼接耳板，進行上下柱臨時連接。

首層以上鋼柱起吊方法同首層鋼柱。

首層以上鋼柱就位采用臨時連接板，當鋼柱就位后對齊安裝定位線，將連接板用安裝螺栓固定，如圖6所示。

首層以上鋼柱調整采用纜風繩，調整前在下層鋼柱上的相應位置焊接千斤頂支座，在上層鋼柱相應位置上焊接耳板，用兩臺經緯儀在成直角的兩個方向觀測，通過千斤頂調節鋼柱的偏差。

2.2.3 鋼柱垂直度與標高的控制

大截面十字鋼柱的測量矯正過程如圖7所示。

圖6 螺栓連接的十字鋼柱節點視圖構造

圖7 大截面十字鋼柱的測量與校正過程

鋼柱校正要求進行焊接后最終結果的測量，焊接前可先用長水平尺初步控制垂直度，待形成框架后進行精確校正，焊接后應進行復測并以此作為下一步施工的依據。

高程基準點的測定及傳遞，要求高程的豎向傳遞采用鋼尺，通過預留孔洞向上量測。每層傳遞的高程都要進行聯測，相對誤差應<2 mm。

柱頂標高的測定要求確定各層柱底標高50 cm線及梁標高的10 cm線，從柱頂返量確定，通過控制柱底標高來控制柱頂及梁標高。

2.2.4 首節鋼柱與承臺的連接固定

程中施工縫留設在型鋼柱柱腳端板至承臺底板的高度為500 mm處，而實際澆筑時混凝土實際厚度為其高度減少50 mm澆筑，留置50 mm厚度的空間以便安裝首節型鋼柱時進行調節，便于灌漿料的施工，待安裝后方可用GSG高強無收縮灌漿料的施工。

在墊層澆完達到1.2 N/mm2后即可在其上彈線，彈出型鋼柱的安裝位置，在承臺底板鋼筋綁扎結束后，需根據已彈的墨線在鋼筋上做出相應的記號，然后用5 mm厚鋼板做的定位對應型鋼柱的位置，再把高強度螺栓穿進定位架后與底板鋼筋焊接成一整體，并可用Φ20鋼筋與其焊接固定，同時插入Φ14～Φ16的鋼筋并對高強螺栓上端部做好相應的保護以確保絲端的清潔。

根據原設計的混凝土標號要求進行澆筑，在澆筑混凝土收面時若室外氣溫較低或為提前安裝大截面十字鋼柱，可適當提高混凝土的標號，安裝大截面十字鋼柱時要求確?；炷翉姸冗_到設計強度的70%以上。

2.2.5 十字鋼柱的焊接固定

焊前檢查接頭坡口角度、鈍邊、間隙及錯口量均應符合要求，坡口內和兩側之銹斑、油漆、油污、氧化皮等均應清除干凈。焊墊板或引弧板，其表面應清潔，要求與坡口相同，墊板與母材應貼緊，引弧板與母材焊接應牢固。

第一層的焊道應封住坡口內母材與墊板之連接處，然后逐道逐層累焊至填滿坡口，每道焊縫焊完后都必須清除焊渣及飛濺物，出現焊接缺陷應及時磨去并修補。每道焊接層間溫度應控制在50～80℃，溫度太低時應重新預熱，太高時應暫停焊接，焊接時不得在坡口外的母材上打火引弧。

柱與柱對接翼緣板熔透焊和腹板熔透焊，其焊口形式如圖8所示。

一個接口必須連續焊完，如不得已而中途停焊時，再焊以前應重新按規定加熱，焊后冷卻到環境溫度時進行外觀檢查和超聲波檢測。

圖8 鋼柱節點連接處焊接坡口形式

3 結語

以一個樓層的高度作為一節鋼柱的長度，分樓層對接安裝，通過二次調整的手段精確控制超長十字鋼柱的垂直度，保證了安裝精度。采用焊接組裝及設置臨時操作平臺的組合技術，解決了超長十字鋼柱運輸、就位的技術難題，較整體安裝做法大幅度地提高了安全系數及質量合格率。

[1]GB50205-2001,鋼結構工程施工質量驗收規范[S].

[2]GB50661-2001,鋼結構焊接規范[S].

[3]ZJQ 00-SG-017-2006,鋼結構工程施工質量標準[S].