【摘要】采用利用计算机信息化技术和先进的数控技术节省了大量工费支出；采用工厂化专业焊接工艺减少了材料制作损；缩短工期；由于施工方法科学、合理，与其它施工方法相比减少了许多不必要的浪费，经济和社会效益十分突出，因此实腹式钢骨砼构件伴随国民经济的高速发展，高层、超高层建筑的不断涌现，单幢建筑的高度越来越高，钢骨砼构件柱作为主要承重结构的应用将越来越广。
1、工程概况
山东五莲县三运国际旅游交通服务中心，位于五莲山风景名胜区，是景区最重要的交通枢纽。其站房楼地下一层、地上三层，工程高度17.35米，建筑面积30000平米，结构形式为框架-抗震墙结构。站房楼东、西山墙造型外斜，共设有10根钢筋砼斜柱，斜柱施工工艺不同于普通框架柱，需要采用特殊施工措施以保证斜柱位置及尺寸准确性，施工过程的自身稳定性，以及斜柱工程质量的可靠性。
2、总体施工方案
组织各技术工种人员一同熟悉图纸和模板、钢筋、混凝土施工方案，明确施工过程中的重点与难点；通过CAD对图纸斜柱的平面线位、空间线位、钢筋长度及形状进行放样；对斜柱混凝土施工过程中所产生的内力进行分析， 特别是混凝土浇筑时，混凝土自身将对斜构件的下部产生较大的水平推力进行准确分析，确定其模板支撑体系；对各部位模板、钢筋用料牌进行标识，防止混用。
3、斜柱施工方法及工艺措施
3.1平面线位及空间线位的施测
平面线位：斜柱因其呈斜向分布，其水平面线位尺寸须根据柱倾角进行CAD放样，方得出实际平面尺寸。
空间线位：将斜柱各关键点在CAD中进行精确放样，准确测量各点与相应轴线的水平距离，以便模板、钢筋、钢结构埋件等各专业作业施工。
3.2 钢筋工程
钢筋翻样：每根斜柱设专人翻样，绘制翻样图，并利用计算机辅助翻样。斜柱翻样前需绘制翻样图，翻样图中对每根柱主筋进行单独编号。单独计算每根主筋的长度，并在料单中注明。下料时对照翻样图和料单对每根斜柱主筋单独下料，下料后及时系上料牌，料牌上注明斜柱部位和主筋编号，防止混用。箍筋翻样同样绘制翻样图，注明斜柱部位，下料时各部位箍筋单独码放，用料牌标识，防止混用。
斜柱异型箍筋的加工和控制方法：斜柱中存在大量的异型箍筋，箍筋加工前在现场实际放出斜柱大样，反推保护层尺寸，放出箍筋加工尺寸，并在CAD上绘图，经过对比确定箍筋加工尺寸。每种异型尺寸箍筋加工前，先加工样板，经验收合格后方可大量加工。加工中随时与样板进行比照。
混凝土斜柱钢筋绑扎方法：斜柱绑扎过程中与模板有一定的工序交接，先根据大样图给出的数据，调整好斜柱接头以下钢筋的位置，绑接头以下斜柱箍筋，然后将斜柱主筋向柱底模反方向拉起，以便木工支斜柱底模，支好斜柱底模后，机械连接接头以上钢筋和绑扎柱箍
筋，做完斜柱钢筋隐检后闭合其他三面柱模板。
3.3 高支模的搭设
斜柱下部支撑体系：对于斜柱构件，混凝土浇筑时，混凝土自身将对斜构件的下部产生较大的水平推力， 在混凝土强度没有达到设计强度之前，其荷载均通过脚手架传递到了一层结构，此时的荷载达到了最大值。脚手架的支撑，应考虑其下结构层的安全，所以需在上部脚手架对应的下部楼层径向梁中搭设支撑体系，将上部荷载连续传递至基础地梁。
构件概念界定：对于斜柱施工，质量控制的关键在于对模板的控制，模板的设计施工决定混凝土质量及柱子成品位置准确。首先认清斜柱的概念特征，斜柱在支护体系上，即应将其视为水平构件，又应视为竖直构件，即在斜柱下的支撑体系，按照水平构件支撑，“底模”需待混凝土强度达到100%以上时方可拆除；“侧模”与“顶模”可按照柱模（竖直构件）进行支撑，以便控制柱子稳定性。
模板加工及成品管理：模板原材、周转料及成品的管理由专人负责发放和回收，每一块加工完的模板必须按设计图纸编号并由用方木板在规定位置做上标签。
斜柱高支模的搭设： 采用木模板散拼，面板采用18mm厚国产优质胶合板，次龙骨选用65*95mm 工程木@250mm，主龙骨选用双48 钢管@600mm，采用有堵头带套管型穿墙螺栓，间距600*600mm。柱支撑采用钢管架+可调顶托，支撑形式如下图。
3.4 混凝土工程
1、混凝土是斜柱施工的重中之重，由于斜柱的特殊造型造成混凝土施工有以下几个难点：
1）斜柱箍筋较密，在斜柱底面呈一斜面，混凝土在向下输送过程中，拌合物中的砂浆易被箍筋挂住，造成斜柱底部混凝土缺少砂浆。
2）部分斜柱斜度较大，且钢筋较密，振捣棒很难输送至斜柱底部，在提升过程中，振捣棒容易被箍筋卡住，而且没有重新插棒的机会。
3）斜柱振捣过程中，混凝土中产生的气泡不易排出，会积聚在顶面模板下，造成顶面混凝土蜂窝、麻面，影响混凝土观感。
2、针对以上难点，采取以下措施：
1）浇筑混凝土前在斜柱内插一根直径为150mm的硬质胶管，并在胶管表面开一宽度为100mm的槽，将振捣棒放在槽内，随提升振捣棒随提升胶管，保持振捣棒始终在胶管内。同时胶管作为串筒，向下输送座底砂浆和底部混凝土。
2）选用作用半径较大的70振捣棒，浇筑混凝土前将振捣棒和胶管先插入斜柱中，随浇筑混凝土随提升振捣棒和胶管。
3）严格控制混凝土拌合物的坍落度和扩展度，现场在斜柱混凝土总体施工前先浇筑1根斜柱作为实验，根据实验结果总结出混凝土拌合物坍落度在210-230mm，扩展度在370-450mm间浇注的斜柱外观质量是最好的。总体施工时以此作为控制依据，在每根斜柱浇筑前均检测坍落度和扩展度，符合要求的混凝土才允许进行浇筑。
4）在斜柱顶面模板间隔2000mm开通气槽。通气槽高度30mm，宽
度200mm，内衬细钢丝网。在浇筑斜柱混凝土时，设专人在顶面模板用50振捣棒轻振模板，同时观察通气槽的气泡，尽量使气泡从通气槽排出。
4、安全措施
1.浇筑斜柱混凝土时，需在柱边支搭操作平台，平台上需有一道扫地栏杆和一道齐腰栏杆，平台上铺脚手板，严禁工人或指挥人员站在梁底模和模板口上。
2.混凝土振捣时，应慢拔胶皮管，因胶皮管较长，防止其坠落伤人。
3.浇筑斜柱混凝土时，指派专人看管斜柱底支撑，防止意外情况发生。
4.不周转使用的模板，拆模后吊到模板架子上，不得靠在其它物体上，防止滑移、倾倒。
实腹式钢骨砼结构施工过程控制与应用
摘要：结合工程实际详细阐述了实腹式钢骨砼柱施工的工艺流程，操作要点，过程控制以及社会、经济效益，以供借鉴。
关键词：实腹式钢骨砼 施工技术 过程控制 0 引言
实腹式钢骨砼柱是以劲性十字钢骨架为柱芯，钢骨架与砼组合，共同承受荷载的作用，增加柱结构的刚度。这种结构，具有钢结构和钢筋砼结构的双重优点，充分发挥了砼（受压）和钢材（受拉）两种
不同材料的特性，与钢筋砼结构相比，提高了柱的承载力，减小了柱截面，减少了砼量，减轻结构自重，减少了对地基的荷载。与钢结构相比，它节约钢材，耐火能力强，增强结构及建筑物的刚度，减振阻尼性能提高，抗震性能好，并具有更高的强度。
1 工程概况
中铁某大厦由中铁西北某科学研究院有限公司投资兴建，建设地点位于某市城关区民主东路与和政路交汇处，整体呈“L”形。工程总建筑面积71868.24m2。A施工标段建筑面积34030.73 m2。地下两层为车库、人防及设备用房；地上A塔楼为25F高层综合办公楼；B塔楼、C塔楼一～四层为商业用房；A塔为框剪结构，B、C塔为部分框支剪力墙结构，裙楼为框架结构。其中B、C塔楼地下室，地上1-4层部分为劲性实腹式钢骨砼结构。
2 主要施工技术 2.1施工部署
（1）对钢结构施工图进行二次深化设计，详图经设计单位审核后进行加工制作。
（2）钢结构制作、安装由钢结构公司专业安装班组具体实施，钢结构制作在加工厂进行，安装前运到施工地点。为解决场地问题，钢结构尽可能做到随运随安装。
（3）预埋件、柱安装等与土建交叉作业设为关键工序，必须与土建紧密配合，保证总工期不受影响。
2.2工艺流程
验收主轴线、控制网→检验柱底预埋件→运输构件就位→立钢骨梁、柱→临时固定→测量轴线、垂直度、标高→校正→固定→焊接（对称焊接）→焊缝处理→超声波探伤检验（合格）→绑柱钢筋→支柱模板→支梁底模板→穿梁钢筋→焊接钢柱与梁接头钢筋→支梁侧模→验收→浇筑砼。
2.3 操作要点 2.3.1钢骨柱的构造
钢骨柱的构造：钢骨架为劲性十字柱，由一根H型柱与二排T型柱组合，钢骨柱截面为十字型，最大尺寸1000*800，单件重约8.2t，纵横向均由腹板、翼板焊接组合而成。如图1、2：腹板截面：纵横向30*550，横向30*265共两块；翼板截面：25*300；翼板纵向有二排Φ20长100mm的栓钉，纵向间距200mm，水平间距200mm，栓钉中心至翼板边缘为50，栓钉的端部制作成镦头，这样，提高了钢骨架与砼的握裹力。
2.3.2钢骨柱的安装 1、基础节的安装
钢柱地脚螺栓的埋设：沿钢柱纵横两个方向设十字交叉控制线，十字线的交点即为钢柱中心。预先制作与钢柱底座同尺寸厚度为20mm的钢套板，钢套板与钢柱底座采用同一模具制作，用套板控制地脚螺栓的位置和孔群关系。
施工时先将钢套板准确固定在设计位置，周边用满焊固定。底板砼浇注过程中，密切观测地脚螺栓位置和标高，发现偏移、倾斜时立
即停止浇注，处理到位后方可继续浇注。
2、钢骨柱吊装根据现场实际情况及施工进度要求，钢柱、钢梁的吊装位置布置在和政路东侧，即C、B区基坑围墙外侧，根据现场实际情况、钢构件的位置及重量，并在保证安全的前提下，起重机械采用200吨吊车，臂长48米，水平起吊距离为35米，起重重量为8.5吨，经验算能够满足吊装施工要求；待钢骨柱吊装就位后，钢骨柱中收线与砼承台板上柱轴线对中，在柱脚板底抹薄薄的一层高于砼柱强度的高标号水泥沙浆，（钢骨柱脚底板上已设置了4Φ16的排气孔），待骨柱底板与承台砼接触时，水泥浆从排气孔内挤出，排出柱脚底板与砼间的气体。随后，拧紧基础节底板与预埋螺栓连接的螺帽，进行初校正。
吊车平面位置示意图
3、校正：用激光经纬仪在两个垂直方向，测量钢骨柱四面的垂直度，控制钢骨柱在水平及垂直方向的安装精度。
4、标准节柱的安装
（1）轴线控制：将轴线控制网用电子经纬仪引至施工层，同时检查下节钢骨柱伸至楼面部分中心线相对轴线的偏移量（即下一节钢柱的整体垂直度），为钢骨柱的对接定位及垂直度调整方向提供参考数据，防止累计误数超过允许偏差。
（2）吊装就位：根据图纸要求及钢骨柱编号，校对钢骨柱规格、尺寸、开孔位置是否符合设计和二次排大样的要求，核对无误后，利用钢骨柱上的L形连接耳板和加强板作起吊点，进行吊装就位。
临时固定：钢骨柱就位时，上下节钢骨柱对正，将2块40*100的连接夹板与预焊在钢骨柱上的L形芯板用螺栓连接，作临时固定，（每节钢骨柱的四面均预焊1块L形芯板，每块板上预留3Φ32孔，每块连接板预留6Φ32的孔，）以保证钢骨柱的稳定。
（3）校正：钢柱就位后按照先调整标高，再调整扭转，最后调整垂直度的顺序，以相对标高控制法，用激光经纬仪、全站仪对轴线、标高、垂直度、位移、错位量校正。
（4）标高的控制：由于钢骨柱分节安装，则应控制每节标高，每层柱安装完毕，整体复核，根据平面控制网及外围的原始控制点的标高，用自动安平水平仪调整。
（5）骨柱焊接：钢骨柱校正就位后，在钢骨柱上下接头焊缝周围的腹板、翼板上采用氧乙炔预热法预热，待达到所规定的温度后施焊。焊按时遵循“对称同步等速”的焊接原则，由8人分4组，采用ZXE1—3*500/400焊机。从柱相对的两个面同时等速对称焊接。焊缝成全熔透焊缝。随时观察垂直度有无变化，以减小对骨柱的垂直度影响，防止骨架的变形。
（6）超声波探伤检查：每层柱焊接完毕，待焊缝冷却至工作环境，按照《钢结构施工质量验收规范》（GB50205—2001）和《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级》（GB11345—89），请省质检中心的专检人员对焊缝进行超声波探伤检测，合格后，再绑扎柱钢筋。
5、钢筋工程
柱钢筋的绑扎同一般砼柱的钢筋绑扎方法。施工中应严格控制钢
筋接头与钢骨架接头位置错开。
6、钢骨柱模板的安装
在模板安装前，将中间一根对拉螺栓焊接在纵向的φ18钢筋上，间距仍同两侧的对拉螺栓间距，柱钢筋绑扎及水电预埋完毕，经隐蔽检查验收合格后，即可进行柱模板安装。柱、梁全部采用木胶合模板，木胶合板厚度为17mm，安装前将表面满涂脱模剂一道。模板支设前先对柱的插筋进行复核，为防止模板底缝隙偏大出现漏浆，先在模板下部抹找平层砂浆，待砂浆凝固后再安装模板。见图5。
7、柱、梁节点钢筋绑扎
梁钢筋与钢骨柱的连接。根据框架梁所处的标高以及梁高、梁宽和梁钢筋的根数、直径、分布，在加工厂制作钢骨柱时，按设计要求确定柱身腹板上穿孔的个数、位置、孔径及焊接翼板上加劲板的宽度、高度和标高等。与钢骨柱相交的框架梁截面宽度均小于钢骨柱截面宽，梁的一部份钢筋从钢骨柱腹板预留孔中穿过，与另一跨相连；两侧的钢筋一部份穿过骨柱后锚入骨柱，另一部分钢筋焊接在钢骨柱板的加强板上，采用双面搭接焊。
8、砼的浇筑
（1）砼浇筑前施工现场做好各种准备工作，泵车的位置，商品砼的质量控制及对操作工人的现场交底等。
（2）砼浇筑采用泵送砼，每节钢骨砼柱浇筑砼高度不超过5m。采用导管投料，保证下料自由高度H≤2m。
（3）钢骨柱砼采用立式手工浇捣法浇筑。
（4）砼分层浇筑、振捣，分层厚度应≤1m，采用高频振动器。振动时快插慢拔，沿梅花型插点振动，逐点移动，按顺序进行，不漏振，振动时间每点控制在20～30 s，以砼表面呈现浮浆及石子不再沉落，不冒出气泡为止。
（5）为了更好地控制高频振动器按梅花点位置准确下振，保证振动均匀，操作人员应用拉绳控制振捣棒。
3 过程控制 3.1钢骨的制作
钢骨的制作采用机械加工，并由有资质的钢结构加工厂家承担。型钢的切割、焊接、运输、吊装、探伤检验应符合现行国家标准《钢结构工程施工及验收规范》GB50205、《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ81，钢材、焊接材料、螺栓等应有质量证明书，质量应符合国家有关规范的规定。
施工中应确保施工现场型钢柱拼接和梁柱节点连接的焊接质量，型钢钢板的制孔采用工厂车床制孔，严禁现场用氧气切割开孔。
3.2钢骨砼中设置抗剪栓钉的要求
构件中设置的栓钉应符合国家现行标准《圆柱头焊钉》GB10433的规定，栓钉直径、长度、间距均要符合图纸设计要求，并采用特制的栓钉枪进行焊接，焊接质量满足规范要求。
3.3操作技术人员
技术人员现场交底，将施工质量验收标准明确交代给工人；让富有焊接经验的焊工现场示范，讲解操作要领。
3.4 组织技术研讨会，不断完善方案，做好施工过程控制 下料要考虑钢板的加工余量和焊接火煨后的收缩余量； 钢柱拼装时，采用马镫和活动夹具，用小型千斤顶调位找正； 半成品运输过程中造成的变形在进场后必须先校直；
矫正构件时要用压力机、千斤顶等静力矫正法，不得使用大锤直接打击构件矫正；
焊缝的探伤检测应在焊缝充分冷却后再进行检测； 上下柱对接焊缝要采取分层连续施焊。 3.5焊缝工艺控制
焊缝扭曲变形控制：在坡口拼焊过程中，焊缝比较集中，由于热量差异的影响会有扭曲变形。采用全焊道埋弧自动焊工艺，使得焊接速度均匀，能量输入一致。焊接方式采用船形焊接的专用模具，使角焊缝的焊道处于有利于埋弧自动焊的最佳位置，保证焊缝的熔透性和高度，并翻身交叉对称施焊以控制扭曲变形。
焊缝收缩变形控制：根据全熔透焊角收缩变形大的特点，钢柱加工采取反变形措施，组拼前对板料按焊接收缩反方向用模具预压弯，靠焊缝收缩次应力自行矫正。
上下柱对接焊接：采用手工电弧焊，方法为多道横向焊。为防止钢骨扭曲变形，每根柱2人同时同速度同焊接参数于反对称部位焊接，分层焊接至饱满。
3.6垂直度控制
钢骨吊装就位后，用塔吊缆绳牵拉临时固定，并用两台经纬仪在
两个垂直方向向上同时观测，直到两个方向的垂直度都达到要求。钢骨吊装就位后，在接头缝隙处用钢楔塞垫。在钢骨接头处架设小型千斤顶在两个方向上对钢骨的垂直度进行微调。当钢骨的轴线和垂直度符合要求后，再予以点焊和临时角钢的固定，固定后方可摘除吊钩。
4 本工程创新
（1）钢柱地脚螺栓的埋设：钢柱地脚螺栓的施工精度是十字形钢柱安装准确的关键。沿钢柱纵横两个方向设十字交叉控制线，十字线的交点即为钢柱中心。预先制作与钢柱底座同尺寸厚度为20mm的钢套板，钢套板与钢柱底座采用同一模具制作，用套板控制地脚螺栓的位置和孔群关系。施工时先将钢套板准确固定在设计位置，周边用满焊固定。底板砼浇注过程中，密切观测地脚螺栓位置和标高，发现偏移、倾斜时立即停止浇注，处理到位后方可继续浇注。解决了钢柱生根的问题，开创了新了施工方法。
（2）通过利用计算机三维建模，再利用数控相贯线切割机辅助编程软件，保证了钢柱、钢梁精确加工。同时采用专业组装模架和焊接工艺保证了钢构件尺寸、质量，根据现场实际情况进行分段加工制作，保证了安装需要。超长超高钢柱钢梁制作安装技术，在很大程度上解决了现场安装的质量通病，保证了吊装的质量和精度，同时也解决了与钢筋砼工程交叉作业的问题。通过对钢柱钢梁焊缝探伤检测，全部符合《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205—2001中外观、尺寸偏差及其它质量要求，为今后在超长超高钢柱钢梁结构施工积累了重要的资料和经验。
（3）钢柱的吊装：根据现场实际情况及施工进度要求，钢柱、钢梁的吊装位置布置在和政路东侧，即C、B区基坑围墙外侧，根据现场实际情况、钢构件的位置及重量，并在保证安全的前提下，起重机械第一段采用200吨吊车，臂长48米，水平起吊距离为35米，起重重量为8.5吨，能够满足安装要求；第二、三段柱及梁根据构件重量、起重距离分别选用130吨以上的吊车。钢柱采用吊装耳板，二点吊装，在结构施工时，在钢骨柱垂直交叉的纵横四个方向均加设角钢网架与柱顶焊接，进行校正、临时固定，固定位置均在离地下室一层、地上二层、地上四层的楼面梁上部1.0米处。采用两台经纬仪在相互垂直面观测垂直度。一次找正位置，初校后拧紧地脚螺栓。对解决深基坑边大吨位、大跨度、远距离、高处吊装作业积累了宝贵的施工经验，具有普遍的社会参考价值。
5经济、社会效益分析 5.1经济效益
通过利用CAD绘图软件按1：1建立整个工程的三维模型图。再利用数控相贯线切割机辅助编程软件，按安装，制作顺序分批分区建立三维实体；大大节约了传统放样人工费用和加工费用，机械工厂化定型加工，较传统作业节约劳动力23%，直接节约5.2万元；采用专业组装模架和焊接工艺减少了材料制作的损耗，可节约钢材1.15%，直接节约6.4万元；缩短工期25天，节约出成本20.8万元。
5.2社会效益
劲性钢骨砼构件采用钢结构工厂化加工制作，减少了现场焊接作
业，减少了现场粉尘污染、噪音污染；，保护环境。得到了主管行政部门、建设、监理、设计单位的一致好评。为企业赢得了良好的社会信誉，扩大了企业的知名度，提高了企业的竞争力。
6推广应用前景
采用利用计算机信息化技术和先进的数控技术节省了大量工费支出；采用工厂化专业焊接工艺减少了材料制作损；缩短工期；由于施工方法科学、合理，与其它施工方法相比减少了许多不必要的浪费，经济和社会效益十分突出，因此实腹式钢骨砼构件伴随国民经济的高速发展，高层、超高层建筑的不断涌现，单幢建筑的高度越来越高，钢骨砼构件柱作为主要承重结构的应用将越来越广。
[1] YB9082-2006 钢骨混凝土结构技术规程
[2] 王剑锐 某写字楼实腹式劲性钢骨混凝土柱施工技术 《山西建筑》2008年 第6期
[3] 郑志坚 浅析劲性钢骨混凝土柱关键施工技术 建材与装饰2013， （30）
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