现代称劲性混凝土钢柱施工技术方案.docx
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现代称劲性混凝土钢柱施工技术方案
第一章工程概况
1.工程简介
现代城A座为钢筋混凝土结构,共38层,标准层截面尺寸为42m×42m,所有边柱均为的劲性混凝土钢柱，总计38根，共分13节施工，钢柱底标高为-4.79m。
钢柱为钢板拼焊“H”型钢及不对称“十”形柱，并焊接栓钉。
钢板最厚60mm，材质为Q235B,总计重量1600T。
钢柱分段制作，以两个楼层的高度为一节钢柱的长度，现场对接安装，对接采用全熔透焊接。
2.本工程施工的难点
2.1工期非常紧。
按工程需要，平均2天完成1节钢柱的安装。
2.2钢柱调整难。
由于钢柱的布置均为边柱，钢柱朝建筑外的一侧调整困难。
3.施工方案编制依据
3.1《钢结构设计图纸和施工说明》
3.2《钢结构工程施工及验收规范》（GB50205--95）
3.3《钢结构工程质量评定标准》（GB50221--95）
3.4《建筑钢结构焊接规程》（JGJ81--91）
3.5《钢结构焊接规范》（ANSI/AWSD1.1--94）
3.6《高层民用建筑钢结构技术规程》（JGJ99--88）
3.7《气体保护焊用钢丝》（GB/T14958）
3.8《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分析》（GB11345--89）
3.7《圆柱头栓钉》（GB10433）
第二章施工准备
1.施工设备
施工主要机械设备配置
序号
设备名称
型号
单位
数量
功率（kW）
用途
1
塔式起重机
H3/36B
台
1
75
吊装
2
塔式起重机
F0/23B
台
1
吊装
3
汽车吊
16吨
台
1
辅助吊装、现场卸货
4
板车
日野
辆
1
8吨
现场倒运
5
空压机
6m3
台
2
12
碳弧气刨
6
电焊机
交流300A
台
4
28
附件焊接
7
电焊机
CO2气体保护焊焊机
台
14
50
结构焊接
8
栓钉焊机
台
2
栓钉焊接
9
碳弧气刨
台
4
50
焊缝修补
施工主要小型机具配置
序号
机具名称
型号
单位
数量
功率（kW）
用途
1
磨光机
Φ125mm
台
8
1.5
打磨
2
花篮螺栓
Φ20
个
40
调整
3
千斤顶
2吨
个
12
调整
4
手动葫芦
2
个
10
调整
5
测温笔
把
12
层间温度测试
6
气焊
套
5
切割
7
防坠器
个
38
8
扳手
M20
把
6
临时固定工艺梁高强螺栓
M24
把
6
临时柱接柱高强螺栓
9
电箱
台
4
500A
10
电箱
台
8
15A
主要辅助材料
序号
机具名称
型号
单位
数量
用途
1
钢丝绳
Φ21.5mm
根
8
L=3m
吊装钢柱
Φ13mm
根
8
L=3m
吊装钢梁
2
卡环
M22mm
个
8
吊装钢柱
M14mm
个
8
吊装钢梁
3
圆钢
Φ12mm
M
1200
调整用
4
焊丝
Φ1.2mm
T
6
结构焊接
5
电焊条
Φ4.0
T
2
附件焊接
6
钢管脚手架
T
7
平台搭设
6
爬梯
7M
个
20
吊装使用
7
高强螺栓
M24×85
套
720
临时固定
8
防坠器
个
38
9
缆风绳
根
40
调整
2.人员组织
2.1钢结构项目管理人员
项目经理：
王忠
生产经理：
余鹏
技术负责人：
邓飞
质量监督：
王文杰
焊接负责：
夏烈
安装工长：
赵旭
安全员：
王新华
材料负责：
夏烈
超声波探伤：
北京冶金研究院
2.2劳动力配置
现场安装劳动力配置表
工种
电工
安装工
电焊工
力工
司机
信号工
架子工
合计
人数
1
8
16
13
2
5
16
61
劳动力分组配置表
安装工
电焊工
力工
司机
信号工
架子工
第一组（安装）
4
8
4
2
8
第二组（安装）
4
8
4
2
8
倒运
5
2
1
其中电工设置1人为安装服务
3.焊接工艺的准备
进入现场安装前，进行焊接工艺评定，确定本工程焊接的各项工艺参数。
4.工装梁的制作
由于钢柱均为独立钢柱，柱间没有梁与支撑，因此必须制作工装梁，将钢柱进行刚性连接，以保证钢柱安装的精度。
工装梁采用I25的工字钢制作，制作数量满足两节钢柱安装的需要，并在现场倒用。
5.现场锚固环的预埋
现场在楼板钢筋或梁钢筋上预埋地锚换，以便在钢柱安装时锚固缆风绳使用。
地锚采用Φ16钢筋制作。
与结构钢筋焊接。
6.施工机械
现场采用两台塔吊进行钢结构吊装,一台为H3/36B型塔吊,55m臂长;一台为F0/23B型塔吊,45m臂长,起重性能见附图。
第三章现场安装
1.现场平面布置
见平面布置图
2.现场分区
见现场分区图
3.平面吊装顺序
平面吊装顺序:
东区1'段→2'段;西区1段→2段
4.施工计划工期
见工期计划表
5.钢柱进场、验收
5.1钢柱进场
钢柱按现场吊装的需要分批进场。
每批进场的构件的编号及数量提前3天通知制作厂。
现场钢柱临时堆放按平面布置的位置摆放。
构件的堆放场地进行平整，保证道路通畅。
5.2构件验收
构件验收分两步进行。
第一步进行厂内验收，由制作厂与公司驻厂监造工程师检验。
构件运抵现场后，再由现场专职质量员组织验收，验收合格后报监理验收。
验收内容包括：
A实物检查：
构件外观尺寸、焊缝外观质量、构件数量、栓钉数量及位置、孔位大小及位置、构件截面尺等。
B资料检查：
原材材质证明、出厂合格证、栓钉焊接检验报告、焊接工艺评定报告、焊缝检测报告等。
5.3对于构件存在的问题应在工厂修正，进行修正后后方可运至现场施工。
对于运输等原因出现的问题，工厂应在现场设立紧急维修小组，在最短的时间里将问题解决，确保施工工期。
6.钢柱吊装
6.1吊装流程
搭设焊接平台
构件进场
构件验收
吊装机具准备
地脚螺栓拧紧
确认基础安装轴线
拉缆风绳
吊装第一节钢柱
安装工装梁
临时固定
拉缆风绳
测量校正
安装工装梁
第二节钢柱安装
连接板固定
焊接
测量校正
焊缝检测
临时固定
下一节钢柱安装
6.2吊装准备
吊装前检查各个吊索用具，确认是否安全可靠。
准备地脚螺栓专用扳手及加力杆。
在柱头绑好防坠器，并将防坠器的挂钩段拉至钢柱的根部固定好。
在钢柱临时连接耳板上挂好缆风绳并固定好。
在钢柱两翼缘板上焊接Φ16圆钢，并以圆钢为支撑点，挂好爬梯，并固定。
检查首节钢柱柱脚基础的就位轴线，并在钢柱柱脚板上划出钢柱就位的定位线。
并在柱头位置，用红色油漆标出钢柱垂直度控制标记，标记应标在钢柱的一个翼缘侧和一个腹板侧。
同时在柱头位置划出钢柱翼缘中心标记先，以便上层钢柱安装的就位使用。
将地脚螺栓的调整螺帽的垫片上表面的标高调整到钢柱柱脚板下表面的就位标高。
6.3钢柱吊装
6.3.1首层钢柱吊装
⑴当以上准备工作落实后，吊装钢柱。
钢柱吊装机械利用现场的两台塔吊。
吊装采用单机起吊。
起吊前，在钢柱柱脚板位置垫好木板，以免钢柱在起吊过程中将柱脚板损坏。
钢柱起吊时，吊车应边起钩，边转臂，使钢柱垂直离地。
（如图示意）
⑵就位调整及临时固定
当钢柱吊至距其就位位置上方200mm时，使其稳定，对准螺栓孔，缓慢下落，下落过程中避免磕碰地脚螺栓丝扣。
落实后专用角尺检查,调整钢柱使钢柱的定位线与基础定位轴线重合。
调整时需三人操作,一人移动钢柱,一人协助稳定,另一人进行检测。
就位误差确保在3mm以内。
⑶钢柱标高调整时，先在柱身标定标高基准点，然后以水准仪测定其差值，旋动调整螺母以调整柱顶标高。
⑷钢柱垂直度校正采用水平尺对钢柱垂直度进行初步调整。
然后用两台经纬仪从柱的两个侧面同时观测，依靠千斤顶或缆风绳进行调整。
如图
⑸调整完毕后，将钢柱柱脚螺栓拧紧固定。
⑹安装临时连接的工装梁。
⑺搭设与上层钢柱对接焊的操作平台。
操作平台可以预先搭设，待工装秒梁安装完毕后，用塔吊吊装。
（如图示意）
⑻灌无收缩沙浆（如图示意）
灌注收缩沙浆时，一边灌入，一边搅动，防止产生气泡。
6.3.2首层以上的钢柱吊装
⑴钢柱在吊装前应在柱头位置划出钢柱柱顶安装中心标记线，以便上层钢柱安装的就位使用。
如果钢柱为变截面对接，应划出上层钢柱在本层钢柱上的就位线。
同时将临时连接板绑在钢柱上，与钢柱同时起吊。
⑵钢柱起吊方法同首层钢柱。
⑶钢柱就位采用临时连接板。
当钢柱就位后，对齐安装定位线，将连接板用高强螺栓（充当临时螺栓）固定。
（如图示意）
⑷钢柱调整采用千斤顶或缆风绳。
调整前在下层钢柱上的相应位置焊接千斤顶支座，在上层钢柱相应位置上焊接耳板。
用两台经纬仪在成直角的两个方向观测，通过千斤顶调节钢柱的偏差。
7.钢结构测量校正
7.1钢结构校正过程控制
成果输出
7.2钢柱垂直度控制
7.2.1作好各个首吊节间钢柱的垂直度控制。
7.2.2钢柱校正分四步进行：
初拧时初校；终拧前复校；焊接过程中跟踪监测；焊接后的最终结果测量。
初拧前可先用长水平尺粗略控制垂直度，待形成框架后进行精确校正。
焊接后应进行复测，并与终拧时的测量成果相比较，以此作为下一步施工的依据。
7.3钢柱标高控制
7.3.1高程基准点的测定及传递
高程的竖向传递采用钢尺，通过预留孔洞向上量测。
每层传递的高程都要进行联测，相对误差应＜2mm。
7.3.2柱顶标高的测定
确定各层柱底标高50cm线及梁标高的10cm线，应从柱顶返量确定，通过控制柱底标高来控制柱顶及梁标高。
8.高强度螺栓施工
8.1高强度螺栓先进行初拧。
8.2高强度螺栓初拧合格后应作出标记。
8.3高强度螺栓紧固顺序:
从中间向两端依次紧固。
8.4高强度螺栓平面施工顺序
高强度螺栓穿入方向应以便于施工操作为准，同一节点穿入方向一致。
8.5连接孔的处理方法
高强度螺栓的连接孔出现偏孔，采用微型砂轮磨光机修正或人工挫销。
第四章焊接
1.焊接节点概况
北京SOHO现代城A座劲性钢柱钢柱总重量约1600t,现场安装对接焊缝长度约为579.6m，其中60mm板焊缝长度189.6m,40mm板焊缝长度390m。
钢柱柱-柱翼缘板处对接焊缝为全熔透焊缝，腹板处对接焊缝为部分熔透焊缝，所有焊缝均为一级焊缝，100%超声波探伤。
1.1施工依据：
《钢结构焊接规程》（JGJ81-91）
《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级》（GB11345-89）
《碳钢焊条》（GB5117-953.1）
《钢结构工程施工及验收规范》（GB50205--95）
《埋弧焊用焊剂》（GB5293--85）
《气体保护焊用钢丝》（GB/T14958）
《圆柱头栓钉》（GB10433）
《碳素结构钢》（GB700--88）
1.2主要截面形式
本工程钢柱有焊接工字形柱和十字形柱两种，工字形柱翼缘板和腹板最大厚度均为60mm,十字形柱腹板和翼缘板最大厚度均为40mm。
工字形柱截面尺寸：
工字形柱截面尺寸：
地下一层至设备层800mm×400mm×60mm×60mm,L4层至L9层600mm×400mm×60mm×40mm，L10层至L24层600mm×400mm×40mm×40mm。
十字形柱截面尺寸：
600mm×400mm×60mm×40mm
柱与柱对接翼缘板熔透焊和腹板部分熔透焊，焊口形式如图。
焊接操作平台示意图
2.焊接准备
2.1构件预检
2.1.1检验柱、梁接头截面几何尺寸及构件长度。
2.1.2检查焊口几何尺寸及清理情况。
2.2焊接操作平台准备
由于本工程钢柱设计无牛腿，为便于安装和焊接，设计了专用操作平台。
按平均每天焊接20根柱考虑，需38个平台周转使用。
2.3焊接设备及辅助设备
序号
名称
型号
规格
单位
数量
用途
备注
1
CO2气体保护半自动焊机
KR500
500A
台
14
钢柱焊接
包括送丝机构
2
硅整流焊机
ZX－500A
500A
台
2
钢柱、钢梁焊接
3
交流弧焊机
300A
台
4
辅助结构焊接
4
碳弧气刨
630A
台
8
返修，清根
5
特制氧-乙炔枪
把
20
预热，后热
6
空压机
0.6～1m3
7.5kW
台
4
碳弧气刨风源
7
电热干燥箱
YZH2－100
7.6kW
台
1
烘干焊接材料
8
电动角向磨光机（日产）
YZH2－40
￠100～125
台
30
修磨清渣
9
电热保温筒
5kg
个
5
焊条保温
按需增补
10
风速仪
台
1
测风力
11
测温计
500～600℃
个
14
测温
12
放大镜
10倍
个
3
焊缝检查
13
高压氧气管
￠8mm
m
600
切割，气刨,预热
14
乙炔管
￠8mm
m
600
15
电焊铜缆线
50mm2
m
200
手工电弧焊专用
16
电焊铝缆线
50mm2
m
200
手工电弧焊专用
17
石棉布
0.5～3mm
m
500
保温
18
帆布
m
500
挡风
19
电闸分箱
380V、220V
个
10
电弧焊机、CO2焊机、角向磨光机
箱内配套使用
20
焊机房
个
12
两台焊机共用1个
21
氧气表
块
20
气焊专用
22
乙炔表
块
20
同上
23
氧气瓶
个
50
预热、切割
换气周转
24
乙炔瓶
个
50
同上
同上
25
CO2气瓶
个
50
同上
同上
26
干湿温度计
只
2
同上
3.焊接施工组织
钢结构焊接工程专业性很强，劳动强度大，要求焊工有较好的技术素质，焊工需按《钢结构工程施工及验收规范》（GB50205－95）和《建筑钢结构焊接规程》（JGJ81－91），参照美国钢结构协会《钢结构焊接规范》（ANSI/AWSD1.1-94）的规定执行。
已经培训合格的焊工，到现场后还需按本工程的实际情况，进行岗前模拟焊接试验，合格后方可上岗正式焊接。
4.焊接施工顺序及焊接工艺
4.1安装焊接顺序
4.1.1根据本工程劲性钢柱无连接梁的特点，焊接顺序同钢柱安装顺序。
4.1.2柱—柱节点焊接时，工字形柱的对称两翼,应由两名焊工同时焊接。
十字形柱焊接时，应由两名焊工先焊腹板再焊翼缘板的对称焊接法。
4.2焊接施工工艺
4.2.1安装焊接准备工作
⑴针对工程中具有代表性的接头形式进行相应焊接方法的工艺试验评定，焊后经外观检查及超声波检测应符合设计要求。
⑵焊接材料和焊接设备之技术条件应符合国家标准，性能优良。
用于清渣、加热、气刨、打磨、焊条保温、温度测量等的装置应齐全有效。
4.2.2CO2气体保护焊焊材和设备
⑴焊丝包装应完好，如有破损而导致焊丝污染或弯折、紊乱时应部分弃之。
⑵CO2气体应选用高纯度优质气体，瓶内气体压力低于1MPa时应停止使用，焊接前要先检查气体压力表上的指示，然后检视气体流量计并调节气体流量。
⑶电焊机之电压应正常，地线压紧牢固、接触可靠，电缆及焊钳无破损，送丝机应能均匀送丝，气管应无漏气或堵塞现象。
4.3焊接程序及一般规定
4.3.1程序
焊前检查→预热→装焊垫板及引弧板→测温再预热→焊接→保温或后热→检验→填写作业记录表。
4.3.2一般规定
⑴焊前检查接头坡口角度、钝边、间隙及错口量，均应符合要求。
坡口内和两侧之锈斑、油漆、油污、氧化皮等均应清除干净。
⑵预热：
焊前用气焊特制烤枪对坡口及其两侧各100mm范围内的母材均匀加热，并用表面测温计测量温度，防止温度不符合要求或表面局部氧化。
预热温度50-80℃。
⑶装焊垫板或引弧板，其表面应清洁，要求与坡口相同，垫板与母材应贴紧，引弧板与母材焊接应牢固。
⑷重新检查预热温度，如温度不够应重新加热，使之符合要求。
⑸焊接：
第一层的焊道应封住坡口内母材与垫板之连接处，然后逐道逐层累焊至填满坡口，每道焊缝焊完后都必须清除焊渣及飞溅物，出现焊接缺陷应及时磨去并修补。
每道焊接层间温度应控制在50～80℃，温度太低时应重新预热，太高时应暂停焊接。
焊接时不得在坡口外的母材上打火引弧。
⑹一个接口必须连续焊完，如不得已而中途停焊时，再焊以前应重新按规定加热。
⑺焊后冷却到环境温度时进行外观检查和超声波检测。
⑻焊工和检验人员要认真填写作业记录表。
4.4典型节点的焊接顺序和工艺参数
4.4.1十字形柱－柱焊接
⑴先由两名焊工在腹板的1、3象限焊接，焊至1/3板厚时换至2、4象限焊接，依次循环焊接至焊满。
⑵然后由两名焊工焊接两翼缘板，焊至1/3板厚时切去耳板，继续焊接至焊满为止。
⑶焊接工艺参数
CO2焊：
焊丝直径1.2mm，电流220～320A，电压29～34V，焊速350～450mm/min，层间温度50～80℃，焊丝伸出长度约20mm，气体流量20～80L/min。
4.4.2工字形柱－柱焊接
⑴先由两名焊工同时对称焊接两翼缘，焊缝的加强高度达到要求，焊接过程中要注意检测层间温度。
⑵然后由两名名焊工对称焊接腹板焊缝直至完成，从腹板板口内起，引弧板比要求的超出10～20mm，不要在坡口外的母材上打火引弧。
⑶焊接工艺参数
CO2焊：
焊丝直径1.2mm，电流220～320A，电压29～34V，焊速350～450mm/min，层间温度50～80℃，焊丝伸出长度约20mm，气体流量20～80L/min。
5.焊接质量管理措施
焊接质量受材料性能、工艺方法、设备、工艺参数、气候和焊工技术及情绪的影响。
安装尺寸精度的影响因素则有安装方法、顺序、设备仪器、构件制作、构件自重、焊接变形、气候光照等，因而必须各个环节紧密配合，并以完善的制度和组织作保证，做好质量管理工作。
现场专业人员要按管理制度施工，对施工人员进行技术交底，并编制焊接工艺卡，便于每个焊接人员明确操作要领、材料的使用和质量要求，严格按预定工艺施工焊接。
每焊完一道焊缝都应清理铲磨，这样才能保证整个焊接接头质量。
施工中认真执行三检制，焊工应做好焊前和焊接中的记录，专职人员检查时应逐条焊缝检查验收，作好记录，经超声波检测人员检验合格后填写评定表。
第五章钢结构施工质量保证措施
1.质量保证体系
钢结构项目经理部根据公司质量保证手册和程序文件的要求编制质量计划，并由技术主管组织质量体系运行。
钢结构安装过程质量控制
垂直度测量
专职质量检查员
构件复验
测量放线
钢结构安装
主框架校正
专职质量检查员
安装验收申请
工艺准备
专职质量检查员
结构焊接
无损探伤
2.组织保证体系
建立由项目经理领导，现场经理中间控制，质量总监基层检查的三级管理系统，从项目经理到生产班组逐一落实责任。
3.质量检查控制程序
班组自检→专职质检员→项目质检总监→现场监理；
4.质量控制主要依据及要点
4.1质控主要依据
①钢结构设计图纸和施工说明书。
②《钢结构工程施工及验收规范》（GB50205-95）。
③《建筑钢结构焊接规程》（JGJ81-91）。
⑤《钢结构工程质量检验评定标准》（GB50221-95）。
4.2质量控制重点：
①构件加工的质量控制
②构件安装前对构件的质量检查；
③现场安装质量控制；
④测量的质量控制；
⑤焊接的质量控制
5.施工准备阶段质量控制
5.1进入现场的施工人员必须经过专业培训，技术工人必须持证上岗。
5.2构件加工运至现场后，要对构件进行外观和尺寸检查。
重点检查构件的型号、编号、长度、螺栓孔数和孔径。
6.现场安装的质量控制
6.1严格按照安装施工方案和技术交底实施。
6.2严格按图纸核对构件编号、方向，确保准确无误。
6.3安装过程中严格工序管理，做到检查上工序，保证本工序，服务下工序。
6.4钢结构安装质量控制重点：
构件的垂直度偏差、标高偏差、位置偏差。
要用测量仪器跟踪安装施工全过程。
钢结构安装工程质量程序控制
熟悉掌握施工图的技术标准
焊条焊丝质量报告书
学习国家规范及质量验收标准
施工准备工作
焊接设备及机械准备
焊工考核及执证上岗
构件进场计划及构件复验出厂报告
安装方案交底
构件检验标准及返修方案
安装技术说明会临时工程安装交底
专项施工方案交底说明会
吊装机械性能的熟悉及说明
予埋地脚螺栓定位检查及质量保证
测量放线校正
钢柱测量校正,拼装拼装检验
自检合格率100%
构件安装几何尺寸标高位置检查
焊接件实验检验
安装工程
专职检验合格率100%
构件焊接接头质量检查
监理公司检查合格率100%
超声波UT检查
文明施工,现场整理创优评比
钢构件材质证明产品出厂合格证
质量检验评定
国家标准
工程测量报告书及构件校正报告
不和格品返工修理再检验
钢构件安装自检记录
工程资料报告书
钢结构质量评定报告及记录
钢结构安装施工记录
7.焊接质量保证措施
结构焊接工程质量程序控制
焊材合格证与设计要求相符
焊接寄机具准备及检测设备准备
学习操作规程和质量标准
学习图纸和相关工艺标准
准备工作
焊接工艺确定及评定
焊接人员作业区域划分及编号
焊工考试合格
技术交底
确认坡口形状及引弧板垫板
操作方式及规程标准
焊接预热及焊条烘干记录
焊接方案技术说明会
焊接中检查
焊接外观检查
焊接作业
焊接作业平台及防火设施
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焊接质量评定记录
质量整改及措施
焊接记录
焊接工艺评定报告书
7.1焊前检查接头坡口角度、钝边、间隙及错口量，均应符合要求。
坡口内和两侧之锈斑、油漆、油污、氧化皮等均应清除干净。
7.2预热：
焊前对坡口及其两侧各100mm范围内的母材进行加热取污处理。
7.3装焊垫板或引弧板，其表面应清洁，要求与坡口相同，垫板与母材应贴紧，引弧板与母材焊接应牢固。
7.4焊接时不得在坡口外的母材上打火引弧。
7.5第一层的焊道应封住坡口内母材与垫板之连接处，然后逐道逐层累焊至填满坡口，每道焊缝焊完后都必须清除焊渣及飞溅
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