专利名称：一种矩形钢管混凝土柱施工工法的制作方法随着建筑事业的发展和建设水平的提高，矩形钢管柱在高层建筑中得到广泛的应 用，同时在矩形钢柱内填充混凝土的施工相继被更多地采用。因为它们的组合可以大幅度 地节省钢材、水泥、减轻结构自重、提高构件承载力、大幅度的提高抗震性能好。此结构形式 作为一种崭新的结构形式，具有钢筋混凝土结构和钢结构所不能比拟的优点。在施工过程 中，合理地进行钢管混凝土的施工和质量控制，使其更有效地发挥钢材和混凝土两种材料 各自的优点，相互贡献，协同互补，共同工作，就是提高结构安全性的关键。那么在施工过程 中，如何合理地进行矩形钢管混凝土的施工和质量控制？使其更有效地发挥各自的优点， 来保证结构安全性，因此必须提供一种安全可行，行之有效的矩形钢管混凝土柱施工工法。
为解决现有技术的问题，本发明提供了一种构简单方便速度快，操作人员易掌握 且操作安全、造价低质量可靠、适用范围广的矩形钢管混凝土柱施工工法。本发明所述的矩形钢管混凝土柱施工工法，该工法包括以下步骤1)矩形钢管柱的制作与焊接；2)矩形钢管柱的定位与柱脚预埋件固定；3)柱脚灌浆；4)吊装矩形钢管柱；5)矩形钢管柱内砼浇；6)筑矩形钢管柱内混凝土密实度、混凝土强度与钢板粘结强度的检查。上述步骤1)矩形钢管柱的制作与焊接的具体过程包括11)按图纸要求将相应尺寸的钢板运至施焊区域；12)打磨焊接坡口，焊接坡口采用小角度V型坡口形式，当板厚大于30mm时，全焊 透焊缝坡口采用双面V型坡口或者U型坡口，V型坡口角度35 45° ；13)焊前准备连接焊机的龙头线及地线，并将地线并联接在一起焊在钢柱或钢 梁上，对焊条进行烘焙，烘烤温度300°C恒温1小时后降温至100°C保温，领用时放在焊条保 温筒内；14)焊前检查检查安装的螺栓是否终拧，按图纸检查坡口、间隙、钝边是否符合 设计要求，清理焊缝区域，按梁宽柱板宽配上工艺垫板；15)采用CO2气体保护焊焊接矩形钢管柱，包括构件接头及箱型柱接头的焊接。其 中构件接头焊接过程为151)完成主要构件的安装、校正、固定，包括预留焊接收缩量；152)确定构件接头的焊接顺序，绘制构件焊接顺序图；接头的焊接顺序为平面上 从中部对称地向四周扩展，竖向采取有利于工序协调、方便施工、保证焊接质量的顺序；多 层梁焊接采取先焊顶层梁、后焊底层梁，再焊次顶层梁、次层梁；梁和柱的焊接在柱的两侧 同时对称焊接；153)按规定顺序进行现场焊接。箱型柱接头的焊接过程为由二名工人从相对位置，同时等速焊接，每个柱接头 的焊接过程连续不间断，焊完1/3焊缝时割掉上下柱连接耳板，注意不要损伤母材，以保留 5mm为宜；打底选用Φ 3. 2或Φ 4. 0焊条，盖面层选用Φ 4. 0焊条，第一遍从柱边50mm处起 焊，第二遍从离第一遍50mm处起焊，第三遍从离第二遍50mm处起焊，依次类推，两相对边的 焊缝首次焊接的层数为4层，焊完一个4层，清理焊缝表面后，转90°焊另两个相对边的焊 缝，这时可焊完8层，再换至另两个相对边，如此循环直至焊满整个柱接头的焊缝为止；拐 角处应放慢焊条移动速度，焊成方角，盖面层也应放慢焊接速度，并将电流调小，焊接完成 后焊缝两侧IOOmm范围用角向磨光机打磨干净，以备探伤。上述步骤4)吊装矩形钢管柱包括41)首节钢柱吊装首节钢柱吊装前，对钢柱的定位轴线，基础轴线和标高，地脚 螺栓直径和伸出长度等进行检查和办理交接验收，并对钢柱的编号、外形尺寸、螺孔位置及 直径、连接板的方位进行全面复核，确认符合设计图纸要求后，划出钢柱上下两端的安装中 心线和柱下端标高线；安装前严格测量柱底标高，基础搁置标高控制设在锚栓上，提前用钢 板调整到高度，钢柱安装时以水准仪复测柱顶标高，无误后拴好揽风绳令吊车落钩；在复测 柱顶标高前在柱体两侧挂上磁力线垂初步确定柱体垂直度，然后测标高。测标高时可利用 柱底上1米处的标高十字线标记进行校核；用两台经纬仪从柱的纵横两个轴向同时观测， 柱底依靠千斤顶进行调整。柱顶部依靠揽风绳葫芦调整柱顶部，无误后固定柱脚，安装临时 钢梁，并牢固栓紧揽风绳。42)上节钢柱吊装上节钢柱安装前应对下部结构的标高与轴线进行复验，超出 规范的偏差应立即修正；吊装前，应对上节钢柱的长度、断面、侧弯以及牛腿面的标高进行 预检，并安装钢爬梯和操作平台；上节钢柱在柱两端设置临时连接耳板，待钢柱对接焊接完 成、且验收合格后，采用现场气割的形式，把上下连接板割除，割除时连接板在钢柱上预留 IOmm左右，永久留存在钢柱上，严禁气割时伤及母材；吊点使用钢柱顶端的上下节柱的安 装联接板进行，钢柱安装就位后，马上进行垂直度、位移量初校，接柱用夹板和安装螺栓拧 紧固定。然后拆除索具，拆除索具采用钢爬梯。上述步骤5)矩形钢管柱内砼浇的具体过程为现场准备工作就绪后首先进行溜 管安装，柱子底部先铺100 200mm厚同标号去石子混凝土，然后及时浇筑柱子混凝土，一 次的浇筑量为IOOOmm 1500mm矩形钢管柱高度，之后采用超长振捣器振捣混凝土，继续 浇筑且每次放料高度不大于1. 5米，振捣后检查混凝土密实性，重复上述过程至柱顶保留 1000 500mm下节柱浇筑，封闭柱子顶混凝土浇筑口，进行养护。本工法的有益效果1、钢板与混凝土组合，使其更有效地发挥各自的优点，可以大幅度地节省钢材、水 泥；52、减轻结构自重、提高构件承载力，从而直接降低基础总造价；3、减小结构截面，增加建筑有效利用空间而经济效益明显增殖；4、能够有效节约能源；5、利用钢板与混凝土的优点，达到最佳抗震效果。6、本工法施工简单方便速度快，操作人员易掌握且操作安全、造价低质量可靠、适 用范围广，达到省资源、省能源且环保的目的；7合，确保柱上部所有承受设计荷载，采用了自流平高强度微膨金刚砂灌浆料进行施工，但是 施工时必须采用高低位进行流淌，使需要密实部位达到一定压力。4、钢柱吊装4. 1首节钢柱吊装 首节钢柱吊装前，必须对钢柱的定位轴线，基础轴线和标高，地脚螺栓直径和伸 出长度等进行检查和办理交接验收，并对钢柱的编号、外形尺寸、螺孔位置及直径、连接板 的方位等等，进行全面复核。确认符合设计图纸要求后，划出钢柱上下两端的安装中心线和 柱下端标高线。 首节钢柱标高主要依赖于基础埋件标高的准确，安装前要严格测量柱底标高， 基础搁置标高控制设在锚栓上，提前用钢板调整到高度。钢柱安装时以水准仪复测柱顶标 高，无误后拴好揽风绳令吊车落钩。 在复测柱顶标高前在柱体两侧挂上磁力线垂初步确定柱体垂直度，然后测标 高。测标高时可利用柱底上1米处的标高十字线标记进行校核。 用两台经纬仪从柱的纵横两个轴向同时观测，柱底依靠千斤顶进行调整。柱顶 部依靠揽风绳葫芦调整柱顶部，无误后固定柱脚，安装临时钢梁，并牢固栓紧揽风绳。4. 2上节柱子吊装 钢柱安装前应对下部结构的标高与轴线进行复验，超出规范的偏差应立即修 正。 吊装前，应对钢柱的长度、断面、侧弯以及牛腿面的标高进行预检，发现问题即 向技术部门报告，以便及时采取措施。·吊装前，应在地面上把钢爬梯等装在钢柱上，供登高作业用；另外为在与上柱对 接节点位置设置的操作钢平台，也应在地面上安装到钢柱上，随钢柱一起吊装到位。 钢柱加工厂应按要求在柱两端设置临时连接耳板，待钢柱对接焊接完成、且验 收合格后，采用现场气割的形式，把上下连接板割除，割除时连接板在钢柱上预留IOmm左 右，永久留存在钢柱上，严禁气割时伤及母材。 吊点使用钢柱顶端的上下节柱的安装联接板进行。连接板上螺孔为Φ32，钢柱 吊装使用6. 5吨合金卸扣(4只)。钢柱在吊装之前应标记钢柱的方向性(现场完成)；钢 柱的中心线(加工厂完成)。 钢柱安装就位后，马上进行初校(垂直度、位移)。接柱用夹板和安装螺栓拧紧 固定。然后才能拆除索具，拆除索具采用钢爬梯。 钢柱吊装为四点吊装，根据构件重量进行吊索具的选用。钢柱初始起吊时其下端用木头支垫，防止扳起过程中滑动和翻转，避免损伤构件 自身和对周围造成安全隐患。利用钢柱上端连接耳板与吊板进行起吊，由塔吊起吊就位。柱子就位时首先利用 埋件上的轴线确定好柱子位置，此时可令吊车将30% -40%荷载落在下部结构上。5、矩形钢管柱内砼浇5. 1、开工前须进行了多种试配实验，试配中注意掺入高效膨胀剂的量和型号，否 则将会混凝土强度与混凝土膨胀系数相对立，造成混凝土强度不足或者膨胀系数不够等， 所以试配过程中必须保证混凝土的强度、膨胀系数，稳定性、抗腐蚀性。
5. 2、矩形钢管柱和梁安装完毕检测合格后方可浇筑矩形钢管柱内混凝土。混凝土 自上往下施工，采用地泵输送塔吊配合的方法浇筑混凝土。5. 3、混凝土浇筑前搭设操作防护脚手架和支设混凝土泵管，做好一切准备工作；5. 4、施工顺序现场准备工作就绪后首先进行溜管安装，柱子底部先铺100 200mm厚同标号去石子混凝土，然后及时浇筑柱子混凝土，一次的浇筑量为IOOOmm 1500mm矩形钢管柱高度，之后采用超长振捣器振捣混凝土，继续浇筑且每次放料高度不大 于1. 5米，振捣后检查混凝土密实性，重复上述过程至柱顶保留1000 500mm下节柱浇筑， 封闭柱子顶混凝土浇筑口，进行养护5. 5、以12米高柱子浇筑为例，当浇筑柱最下段1 3米时，先安装9米的溜管，待 混凝土浇筑高度至柱最下段4米左右时，改换6米溜管；最后可以直接使用喇叭斗放料浇筑 至柱顶保留1000 500mm下节柱浇筑。5. 6、混凝土应分层浇筑、振捣，分层厚度应< 1500mm振捣采用加长型(15m)振捣 棒，棒中标有尺度，并要求先插入振捣棒，以确保从源头上切实提高钢管内混凝土的密实 度。混凝土振捣过程中重点振捣梁柱核心区和加劲板位置，中间段适当振捣严禁过振，防止 混凝土胶凝体中石子下沉不均。振捣时应快插慢拔，沿梅花形插点振捣，逐点移动，按顺序 进行，不可漏振。振动时间每点控制在10 30s，以混凝土表面已呈现浮浆及石子不再沉 落，不冒出气泡为止。混凝土浇筑至内环肋板时，应沿内环肋板方向加强振动，使混凝土内 气泡通过内环肋板排气孔排出，防止肋板下气泡聚集使混凝土产生空鼓。6、矩形钢管混凝土柱的检测方法6. 1、采用传统的敲击法进行全检是非常重要的一步。检查时敲击点的间距不宜大 于300mm，敲击时声音出现异常的找出缺陷位置，圈出缺陷进一步采用超声波检测。我们在 成都仁恒置地广场工程中，为了确保工程质量同时为了本工法提供更精确的数据，委托工 程检测中心对每节柱年均采用了超声波检测，均能满足设计和规范要求。6. 2、如在检测中出现钢管混凝土存在不密实、空洞等缺陷，必须采用局部钻孔压 力注浆。7、实施过程中主要材料参数1、钢柱材质均为Q345B，屈服强度大于345MPa、抗拉强度470 630MPa、伸长率大 于21，弯曲180度后受弯曲部分表面无裂纹，冲击试验大于34AKV，J，化学成分以及其他指 标符合GB/T1591-1994标准要求；2、焊剂和焊丝(自动焊)，采用 HJ402、HJ431、H10Mn2、HlOMnSiMo, H08MnA。屈服 强度大于420MPa、抗拉强度大于500MPa、伸长率大于22%，冲击吸收功大于27J。3、C70微膨胀混凝土，控制14天的限制膨胀率值为2. OX 10_4 2. 5X 10_4。
9


本发明公开了一种矩形钢管混凝土柱施工工法，该工法的步骤1)矩形钢管柱的制作与焊接；2)矩形钢管柱的定位与柱脚预埋件固定；3)柱脚灌浆；4)吊装矩形钢管柱；5)矩形钢管柱内砼浇；6)筑矩形钢管柱内混凝土密实度、混凝土强度与钢板粘结强度的检查。本工法施工简单方便速度快，操作人员易掌握且操作安全、造价低质量可靠、适用范围广，达到省资源、省能源且环保的目的，将钢板与混凝土组合，使其更有效地发挥各自的优点，可以大幅度地节省钢材、水泥，并减轻了结构自重，提高了构件承载力。