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摘要：以貴陽國際金融中心1#樓為工程背景，介紹了其采用的核心筒加外框柱結(jié)構(gòu)形式，通過鋼筋環(huán)梁將鋼管柱與梁、板等進(jìn)行連接，使得鋼結(jié)構(gòu)與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)通過鋼管柱節(jié)點(diǎn)得以完美結(jié)合。與此同時(shí)，對該項(xiàng)目的鋼管柱安裝、鋼筋環(huán)梁連接、焊縫焊接等關(guān)鍵施工技術(shù)及過程中的監(jiān)控要點(diǎn)進(jìn)行了梳理，可為今后類似工程提供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：高層建筑結(jié)構(gòu)；鋼管柱安裝；施工質(zhì)量；鋼筋環(huán)梁；焊接

1工程概況

貴陽國際金融中心一期商務(wù)區(qū)（1#、2#樓）項(xiàng)目，總建筑面積約395000m2，其中塔樓1#樓地下5層，地上79層，總建筑高度為401m，塔樓為鋼結(jié)構(gòu)框架核心筒結(jié)構(gòu)體系，32根核心筒鋼管柱呈矩形鑲嵌于混凝土剪力墻內(nèi)，16根圓管柱呈方形圍繞在結(jié)構(gòu)四周（圖1）。鋼管柱內(nèi)澆筑C55-C70自密實(shí)混凝土，為檢測鋼管柱內(nèi)混凝土的密實(shí)度情況，鋼管柱焊接完成后，混凝土澆筑之前，在鋼管柱內(nèi)安裝3根不銹鋼超聲波探測管，混凝土密實(shí)度通過超聲波探測管進(jìn)行逐層檢測。鋼管柱通過抗剪環(huán)與環(huán)梁連接，環(huán)梁作為連接樞紐連接結(jié)構(gòu)梁，結(jié)構(gòu)梁采用傳統(tǒng)的鋼筋混凝土梁，相比于大多數(shù)鋼柱牛腿連接鋼梁的形式，貴陽國際金融中心一期商務(wù)區(qū)（1#、2#樓）項(xiàng)目工程總用鋼量大大減少。在保證結(jié)構(gòu)的安全性和使用性的情況下，減少了結(jié)構(gòu)自重，環(huán)梁現(xiàn)場進(jìn)行預(yù)制加工，量身定做，減小了誤差、縮短了工期。

2鋼管柱安裝施工控制要點(diǎn)

2.1鋼管柱定位安裝

本項(xiàng)目鋼管柱全部為獨(dú)立柱，鋼管柱上設(shè)有鋼筋環(huán)梁連接節(jié)點(diǎn)，鋼柱安裝的精準(zhǔn)度要求非常之高，故分以下3個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行循環(huán)檢測[1-4]。1）安裝前復(fù)測定位。每節(jié)柱安裝前應(yīng)對下一節(jié)柱定位進(jìn)行復(fù)測，復(fù)測方法：通過樓層上三級控制網(wǎng)放線，進(jìn)行定位測量；利用水平儀標(biāo)高復(fù)檢；利用全站儀測量柱中心控制點(diǎn)，在坐標(biāo)圖中進(jìn)行比較（可避免鋼管加工時(shí)上口圓度不足造成的誤差）。通過以上方式復(fù)檢并記錄，計(jì)算出下節(jié)柱在軸線、標(biāo)高上的安裝誤差。針對將要進(jìn)行安裝的鋼管柱進(jìn)行調(diào)整方案確定（垂直度和標(biāo)高）。2）安裝就位時(shí)測量。通過在安裝前復(fù)測時(shí)確定調(diào)整方案，對安裝的柱子進(jìn)行垂直度調(diào)整，通過軸線方向的垂直度調(diào)整，使柱頂中心點(diǎn)在設(shè)計(jì)位置。但需要注意，單節(jié)垂直度必須在規(guī)范范圍以內(nèi)；在建筑物內(nèi)側(cè)采用線錘方式進(jìn)行測量，作為初控；建筑物外側(cè)利用經(jīng)緯儀對柱就位時(shí)軸線方向進(jìn)行測量監(jiān)控，作為精控。3）安裝就位后跟蹤測量。由于鋼柱較長，且每層柱高于混凝土面，無法全部拉設(shè)纜風(fēng)繩，同時(shí)鋼柱焊接時(shí)鋼材收縮對柱垂直度影響較大，故在焊接過程中必須跟蹤，發(fā)現(xiàn)垂直度偏差在3mm以上時(shí)，調(diào)整焊接位置，在焊接處對面進(jìn)行焊接，以通過收縮調(diào)整垂直度?，F(xiàn)場鋼結(jié)構(gòu)柱始終比混凝土結(jié)構(gòu)快一節(jié)（1層至2層），因此鋼柱安裝平面控制線測量采用直角坐標(biāo)法，標(biāo)高控制線測量采用視線高法。主體塔樓首層傳遞的控制點(diǎn)位傳至鋼結(jié)構(gòu)頂層，經(jīng)過閉合平差，作為頂層鋼結(jié)構(gòu)平面定位的基準(zhǔn)點(diǎn)，在基準(zhǔn)點(diǎn)點(diǎn)位架設(shè)高精度全站儀投測地腳螺栓點(diǎn)位及基準(zhǔn)軸線，經(jīng)過閉合丈量準(zhǔn)確無誤后架設(shè)高精度電子經(jīng)緯儀，運(yùn)用直角坐標(biāo)法放出每個(gè)鋼柱基礎(chǔ)的縱橫軸線，進(jìn)行預(yù)埋件預(yù)埋。澆筑混凝土后，待達(dá)到一定要求強(qiáng)度后，進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)的吊裝，吊裝測量程序如下：鋼柱定位固定后進(jìn)行鋼柱垂直度的校正，利用高精度經(jīng)緯儀后視柱腳下端的定位軸線，然后仰視柱頂鋼柱中心線，在互相垂直的2個(gè)方向使柱頂中心線投影與定位軸線重合，或誤差小于控制要求，然后進(jìn)行固定。達(dá)到一定高度后，使用配有彎管的高精度經(jīng)緯儀進(jìn)行塔尖垂直度監(jiān)測，如偏差超過規(guī)范，進(jìn)行鋼柱校正。

2.2高原地區(qū)高空焊接

本項(xiàng)目地處貴陽，貴陽當(dāng)?shù)貧夂虺睗瘛⒍嘤辏覍儆诟咴貐^(qū)，常年空氣濕度較大。雨水、潮濕的空氣都對本項(xiàng)目的焊接施工及焊接質(zhì)量有著較大的影響，因此，在嚴(yán)格執(zhí)行焊評所確定的焊接電流、電壓及焊接速度的同時(shí)，還要做好防水、防潮工作。貴陽空氣潮濕，100m以上更是霧氣嚴(yán)重，焊縫位置多結(jié)水露，因此，焊接施工之前應(yīng)對焊縫位置進(jìn)行除水和烘干處理。結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，有針對性地制訂了焊槍烘烤等除水及烘干處理措施，并嚴(yán)格執(zhí)行。雨天、大霧天氣焊接施工前搭設(shè)防護(hù)棚，雨天可防止因雨水浸濕焊縫而造成焊接質(zhì)量不合格，霧天可以有效地阻止焊縫烘干后水汽再次浸濕焊縫，從而有效地提高焊接質(zhì)量。本項(xiàng)目鋼管柱全部為獨(dú)立柱，焊接積累變形會(huì)導(dǎo)致上部結(jié)構(gòu)出現(xiàn)位置偏差，造成嚴(yán)重的質(zhì)量事故。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，經(jīng)過反復(fù)推敲與論證，鋼管柱焊接時(shí)兩人為一組，每組焊接人員以鋼管柱中心為分界點(diǎn)對立起焊，同時(shí)、同向、分層焊接，焊接過程使用紅外測溫儀隨時(shí)監(jiān)控層間溫度，焊接完成后進(jìn)行自然冷卻，充分釋放焊接應(yīng)力，確保焊縫質(zhì)量，從而減少焊接變形。

3新型環(huán)梁節(jié)點(diǎn)構(gòu)造及難點(diǎn)分析

本工程的特別之處在于鋼管柱與土建結(jié)構(gòu)的連接節(jié)點(diǎn)，本工程放棄了傳統(tǒng)的鋼結(jié)構(gòu)牛腿節(jié)點(diǎn)，而是選用更為簡便的鋼筋環(huán)梁連接節(jié)點(diǎn)（圖2）。鋼管柱與環(huán)梁連接位置，在加工制作時(shí)已焊接完成3根抗剪環(huán)，鋼管柱通過抗剪環(huán)與鋼筋環(huán)梁連接，形成統(tǒng)一整體。鋼筋環(huán)梁根據(jù)鋼管柱尺寸由熟練工人現(xiàn)場預(yù)制，現(xiàn)場預(yù)制可以減小構(gòu)件尺寸上的誤差，環(huán)梁由塔吊安裝于鋼管柱上，環(huán)梁鋼筋與鋼管柱抗剪環(huán)鋼筋通過焊接進(jìn)行連接（圖3），鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)梁端部鋼筋彎錨進(jìn)環(huán)梁內(nèi)部，環(huán)梁作為一個(gè)樞紐將鋼結(jié)構(gòu)與土建結(jié)構(gòu)進(jìn)行連接。鋼筋環(huán)梁相比于傳統(tǒng)的鋼結(jié)構(gòu)牛腿，靈活性較強(qiáng)，安裝時(shí)不需要考慮牛腿角度等，鋼管柱軸線安裝準(zhǔn)確，構(gòu)件抗剪環(huán)位置正確即可[5-8]。安裝難點(diǎn)：鋼管柱就位后，經(jīng)過現(xiàn)場預(yù)拼裝，環(huán)梁現(xiàn)場綁扎難度較大，且工效極低。環(huán)梁加工精度和環(huán)梁的主筋焊接以及箍筋設(shè)置要求較高，稍有偏差將造成環(huán)梁無法套入鋼管柱。

4新型環(huán)梁節(jié)點(diǎn)的制作與安裝控制

4.1梁、柱抗剪節(jié)點(diǎn)分離優(yōu)化

通過采用“抗剪鋼筋環(huán)”節(jié)點(diǎn)形式替代傳統(tǒng)的上下環(huán)板牛腿式、雙梁式、梁端局部加寬式、對穿暗牛腿式、穿心鋼筋暗牛腿式、暗牛腿-環(huán)梁組合等抗剪節(jié)點(diǎn)形式，使得鋼管柱外立面與環(huán)梁內(nèi)側(cè)鋼筋不交叉，形成環(huán)梁鋼筋可獨(dú)立綁扎的施工形式，進(jìn)而提高施工效率（圖4）。

4.2環(huán)梁鋼筋綁扎操作平臺制作

環(huán)梁支架采用φ48mm×2.6mm鋼管進(jìn)行設(shè)計(jì)制作。以本項(xiàng)目環(huán)梁為例，根據(jù)環(huán)梁的尺寸（φ2.7m、高1.05m），鋼管支架的設(shè)計(jì)尺寸為：長×寬×高=1113mm×1113mm×1200mm。各節(jié)點(diǎn)處控制尺寸確保環(huán)梁鋼筋穿過。

4.3環(huán)梁鋼筋預(yù)拼裝

在環(huán)梁鋼筋綁扎（圖5）操作平臺上按照由內(nèi)至外、由上至下的順序排放環(huán)梁鋼筋，根據(jù)環(huán)梁支架各層之間的布置放置各層面筋與腰筋，就位前應(yīng)反復(fù)核對各排與各層鋼筋之間的間距，再將箍筋按照設(shè)計(jì)間距依次排好。首先綁扎環(huán)梁的上排面筋，要求扎絲長度一致，無毛刺。扎絲綁扎時(shí)，在鋼筋托撐的位置從面筋內(nèi)環(huán)到外環(huán)各至少固定4個(gè)點(diǎn)，然后從環(huán)梁兩側(cè)開始對稱綁扎。其次，綁扎環(huán)梁的下排面筋，要求與綁扎環(huán)梁上排面筋一致，注意下排面筋與上排面筋由內(nèi)到外鋼筋位置應(yīng)一一對應(yīng)。再次將環(huán)梁的腰筋綁扎在一起，并用扎絲臨時(shí)固定在第2道鋼筋托撐上，然后撤掉第3道鋼筋托撐，使環(huán)梁底筋落到底部。之后綁扎環(huán)梁底筋，要求與綁扎環(huán)梁面筋一致，同樣需注意與面筋由內(nèi)到外鋼筋位置一一對應(yīng)。再按順序自上而下、自內(nèi)向外依次綁扎環(huán)梁腰筋，此時(shí)應(yīng)注意控制腰筋之間的間距。腰筋綁扎完成之后，最后綁扎拉筋，拉筋間距為600mm。最終撤掉第1、2道鋼筋托撐，等待檢查驗(yàn)收。

4.4環(huán)梁鋼筋驗(yàn)收與調(diào)整

環(huán)梁模塊加工好后核對鋼筋綁扎、腰筋的間距、箍筋的間距、鋼筋的圓度是否滿足設(shè)計(jì)要求，由施工單位自檢合格后請監(jiān)理單位進(jìn)行驗(yàn)收（圖6），監(jiān)理單位驗(yàn)收合格后方可吊運(yùn)至梁、柱節(jié)點(diǎn)處。4.5環(huán)梁模塊吊運(yùn)就位采用現(xiàn)場塔吊等起重吊裝設(shè)備吊運(yùn)環(huán)梁模塊，吊運(yùn)設(shè)備吊重需滿足要求，吊運(yùn)時(shí)吊點(diǎn)數(shù)量不少于4個(gè)。每個(gè)環(huán)梁需單獨(dú)吊運(yùn)，不得多個(gè)同時(shí)吊運(yùn)，且自鋼管柱頂套入安裝一次就位。就位前木方放在環(huán)梁模塊底部，將周邊梁鋼筋與環(huán)梁模塊順利連接后，再抽掉墊放的木方，慢慢將環(huán)梁模塊放置就位，完成安裝作業(yè)。

5結(jié)語

本文介紹了貴陽國際金融中心一期商務(wù)區(qū)（1#、2#樓）結(jié)構(gòu)核心筒外框鋼管柱設(shè)計(jì)思路，根據(jù)現(xiàn)場施工條件進(jìn)一步展開了施工重、難點(diǎn)分析，最后對施工過程中的主要質(zhì)量控制要點(diǎn)：鋼管柱的安裝就位以及在高原地區(qū)高空多雨潮濕的氣候條件下，對鋼管柱焊接質(zhì)量的管控進(jìn)行了闡述。通過跟蹤整個(gè)施工過程，并對每層鋼管柱的進(jìn)場報(bào)驗(yàn)、吊裝、就位、測量、焊接、復(fù)測、焊縫檢測、混凝土澆筑、超聲波檢測等過程進(jìn)行了全面的檢查，并如實(shí)記錄，確保了施工質(zhì)量一次性驗(yàn)收合格。由于新型節(jié)點(diǎn)的使用，大大減少了結(jié)構(gòu)用鋼量和鋼結(jié)構(gòu)的安裝及焊接的工程量，本項(xiàng)目創(chuàng)造了超高層建筑施工進(jìn)度標(biāo)準(zhǔn)層5d/層、工程造價(jià)1196元/m2的歷史性記錄，對于進(jìn)度、投資等指標(biāo)的控制成效顯著。

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作者：史清華 溫超杰 王亮亮 單位：上海市建設(shè)工程監(jiān)理咨詢有限公司