超高层钢梁钢管砼柱框架砼核心筒结构工程钢结构节点施工.docx

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超高层钢梁钢管砼柱框架砼核心筒结构工程钢结构节点施工

超高层钢梁－钢管砼柱框架－砼核心筒结构工程钢结构节点施工

    【摘要】海亮广场A座为钢梁－钢管混凝土柱框架－混凝土核心筒结构，从地上一层起外框架柱全部采用钢结构箱形柱，核心筒为全现浇钢筋混凝土结构内设H型劲性钢柱，外框架梁为工字钢梁。

在结构设计施工中采用了多种形式的钢结构节点，各种节点使用部位不同，设计和施工方法也不一样。

在施工中控制好各种钢结构节点构造的施工质量对钢结构工程整体施工质量至关重要。

    【关键词】海亮广场超高层钢结构节点

    1.工程概况

    海亮广场A座为钢梁－钢管混凝土柱框架－混凝土核心筒结构，地下3层，地上41层，建筑总高度149.2m，总建筑面积8万m2，混凝土核心筒结构平面尺寸为21.65×21.65m。

从地下一层起核心筒内部设20根H型劲性钢柱，外围框架柱从地下一层起钢筋混凝土柱内埋置生根700×700×25钢结构箱形柱，劲性钢柱和箱形钢柱底标高均为－5.00m。

从地上一层起外框架柱全部采用钢结构箱形柱，核心筒为H型劲性钢柱，外框架梁为工字钢梁，钢材材质全部为Q345C。

工程建成后为五星级酒店和公寓式写字楼的综合体，建成后将为西北地区第一高楼，为地标性建筑物。

    2.各部位钢结构节点构造及施工

    2.1箱形截面柱柱脚节点

    2.1.1柱脚螺栓预埋

（1）箱形截面柱柱脚与钢筋混凝土柱采用刚性连接，施工时为控制好柱脚标高和箱形柱的安装，需先在地下二层柱中预埋连接地脚螺栓。

预埋螺栓的埋设精度直接影响到箱形柱结构的安装质量，必须要采取必要的措施以防止地脚螺栓在混凝土浇筑过程中发生位移。

（2）埋设前将每根钢柱下的预埋螺栓用钢板或型钢定位固定。

将螺栓与钢板或与型钢框形成一个稳定的框架后进行整体埋设。

螺栓预埋必须要在梁筋绑扎前将固定螺栓的框架整体安装就位，就位后对地脚螺栓进行初校，初校后做临时固定，然后绑扎梁筋，在梁筋绑扎完成后再对地脚螺栓进行精校。

    （3）首先根据原始轴线控制线及标高控制点对现场进行轴线和标高控制加密，然后根据控制线测放出每个埋件的中心交叉线和至少两个标高控制点。

在地脚螺栓以下柱混浇筑完成后，即可插入预埋工作，对埋件进行初校，根据轴线将预埋螺栓整体就位，将固定螺栓的整体支架的中心线与测量定位线相吻合，最后将预埋螺栓与预先预埋的钢筋或型钢作焊接固定，螺栓丝头在混浇筑前要用塑料布包扎好，防止污染。

    2.1.2柱脚安装

（1）钢柱用塔吊吊装到位后，首先将钢柱柱脚底板穿入地脚螺栓，放在调节好的螺帽或标高垫铁上，按标高控制线调节柱脚标高，将柱四边中心线与按轴线控制线投放的柱中心线相吻合，再次复核标高无误后穿上上口压板，拧上螺帽将螺栓拧紧，即可完成钢柱就位。

（2）柱脚定位完成后及时将垫板、螺栓、螺帽与柱底钢板或型钢焊接牢固。

    （3）将柱脚钢板下口与原结构混凝土之间的缝隙用CGN灌浆料充填密实。

灌浆料强度等级应不小于C40。

    　　2.1.3箱形截面柱刚性柱脚节点构造详见图1。

    2.2工字形劲性钢柱柱脚节点

    工字形劲性钢柱柱脚节点施工方法与箱形柱柱脚节点施工方法基本相同，工字形劲性钢柱柱脚施工详见图2。

    2.3箱形柱上下节之间连接节点构造

    2.3.1临时连接板安装

（1）箱形钢柱在吊装前应在柱头位置划出钢柱中心标记线，以便在上层钢柱安装就位时使用。

同时将临时连接板用临时连接螺栓固定在钢柱的连接耳板上，与钢柱同时起吊。

（2）钢柱就位后，对齐安装定位线，将上下柱上的连接耳板用连接板通过安装螺栓做初拧。

    （3）钢柱采用塔吊起吊安装，用两台经纬仪在成直角的两个方向观测，通过塔吊垂直起吊结合连接板安装螺栓调节钢柱的垂直和标高偏差，在位置和标高全部到位后将连接螺栓拧紧。

    2.3.2将上下柱接头现场焊接

（1）上下钢柱的垂直、标高调整到位后可以进行接头焊接。

采用手工电弧焊或二氧化碳气体保护焊，由两名焊工在柱对面两侧同时对称焊接，各焊道的接头在上下层间要错开。

焊接要连续进行，每根柱接头焊接完成后才能换班，中途不能休息停顿。

（2）接头焊完冷却到常温后进行外观检验，如不符合标准要求应返修处理。

焊完24h后按标准进行超声波检验，超标缺陷应返修并重新通过检验。

返修前必须由焊接工程师根据节点及缺陷情况制定返修方案，同一处上缺陷返修不允许超过两次。

    2.3.3箱形柱上下节之间连接节点构造详见图3。

    2.4箱形柱与工字钢梁刚性连接节点构造

    2.4.1工字钢梁腹板与箱形柱高强螺栓连接节点施工

（1）本工程高强螺栓全部采用扭剪型高强螺栓，螺栓长度的选择：

扭剪型高强螺栓的长度为螺栓头根部至螺栓梅花卡头切口处的长度。

选用螺栓的长度应为紧固连接板厚度加上一个螺母和一个垫圈的厚度，并且紧固后要露出不少于两扣螺纹的余长，一般螺栓长度选用按连接板厚加“表1”中的增加长度，并取5mm的整倍数。

（2）接头组装

    连接处的钢板或型钢应平整，板边、孔边无毛刺；接头处如有翘曲、变形的必须进行校正，并防止损伤摩擦面，保证摩擦面紧贴。

装配前检查摩擦面，试件的摩擦系数是否达到设计要求，浮锈用钢丝刷除掉，油污、油漆清除干净。

板叠接触面间应平整，当接触有间隙时，应按规定处理，详见表2。

    （3）安装临时螺栓

    连接处采用临时螺栓固定，其螺栓个数为接头螺栓总数的1/3以上；并且每个接头不少于两个，冲钉穿入数量不宜多于临时螺栓的30%。

组装时先用冲钉对准孔位，在适当位置插入临时螺栓，用扳手拧紧。

不准用高强螺栓兼作临时螺栓，以防高强螺栓螺纹损伤。

    （4）安装高强螺栓

    安装高强螺栓时高强螺栓应自由穿入孔内，不得强行敲打。

扭剪型高强螺栓的垫圈安在螺母一侧，垫圈孔有倒角的一侧应和螺母接触，不得装反（大六角头、高强螺栓的垫圈应安装在螺栓头一侧和螺母一侧，垫圈孔有倒角一侧应和螺栓头接触，不得装反）。

螺栓不能自由穿入时，不得用气割扩孔，要用绞刀绞孔，修孔时需使板层紧贴，以防铁屑进入板缝；绞孔后要用砂轮机清除孔边毛刺，并清除铁屑。

螺栓穿入方向应一致，穿入高强螺栓用扳手紧固后，再卸下临时螺栓，以高强螺栓替换。

不得在雨天安装高强螺栓，且摩擦面应处于干燥状态。

    （5）高强螺栓的紧固

    必须分两次进行，第一次为初拧。

初拧紧固到螺栓标准轴力（即设计预拉力）的60%~80%，初拧的扭矩值不得小于终拧扭矩值的30%。

第二次紧固为终拧，终拧时扭剪型高强螺栓应将梅花卡头拧掉。

为使螺栓群中所有螺栓均匀受力，初拧、终拧都应按一定顺序进行。

一般应从螺栓群中间顺序向外侧进行紧固，从接头刚度大的地方向不受约束的自由端进行，从螺栓群中心向四周扩散的方式进行。

初拧扳手应是可以控制扭矩的，初拧完毕的螺栓，应做好标记以供确认。

为防止漏拧，当天安装的高强螺栓，当天应终拧完毕。

终拧应采用专用的电动扳手，如个别作业有困难的地方，也可以采用手动扭矩扳手进行，终拧扭矩须按设计要求进行。

用电动扳手时，螺栓尾部卡头拧断后即表明终拧完毕，检查外露丝扣不得少于2扣。

    2.4.2工字钢梁翼缘板与箱形柱焊接节点构造

    工字钢梁上下翼缘板与箱形柱焊接方法和要求同上下柱接头节点。

    2.4.3工字钢梁与箱形柱连接节点构造详见图4。

    2.5工字钢梁与核心筒劲性H形柱连接接点构造

    2.5.1临时安装螺栓连接

    工字钢梁吊装时，一端与箱形柱采用刚性节点连接，另一端则与核心筒内劲性钢柱连接。

与劲性钢柱连接时先将工字钢梁腹板与劲性柱焊接出的T形连接板用连接螺栓连接，将工字钢梁做临时固定。

    2.5.2将连接板与工字钢梁焊接

（1）工字钢梁腹板与连接板采用角焊缝进行三面围焊，将工字钢梁与劲性柱连成整体。

（2）在连接板与工字钢梁腹板焊接完成后，拆除临时安装螺栓，采用塞焊将螺栓孔填焊饱满。

    2.5.3工字钢梁与劲性柱连接节点构造详图5。

    2.6压型钢板与核心筒墙体连接节点构造

    压型钢板与核心筒墙体有垂直相交的也有平行相交的，由于核心筒在结构施工时先于框架楼板结构施工，加之压型钢板为永久性模板，而且结构设计时设计师往往会充分利用压型钢板与混凝土板的结合，考虑压型钢板受力，以节约钢筋用量，因此压型钢板下部与核心筒四周的连接就更为重要。

本工程采用的是在压型钢板下口加一通长角钢，角钢与核心筒墙采用膨胀螺栓固定，再将压型钢板与角钢熔焊。

压型钢板与核心筒墙体连接节点构造详见图6。

    2.7压型钢板与柱角连接节点构造

    在铺楼层压型钢板时，柱角部位会留有死角，为保证柱角部位压型钢板下口有足够的支撑，需在柱角部位增加压型钢板支撑。

本工程采用角钢做柱角压型钢板支撑。

压型钢板柱角支托节点构造详见图7。

    2.8压型钢板封边节点构造

    压型钢板封边采用L型钢板与工字钢梁焊接。

    具体做法详见图8。

    3.施工体会

    钢结构工程中，各种节点繁多，且节点在钢结构受力和构造要求当中又处于重要的位置，尤其是上下柱节点、梁柱节点和梁与核心筒墙节点都是重点受力部位。

无论节点采用焊接还是高强螺栓或组合节点，在施工过程中都要严格加以控制，保证节点施工质量，以确保钢结构主体受力安全。