十字箱型截面钢柱结构的施工方法与流程

本发明涉及一种十字箱型截面钢柱结构的施工方法，属于钢结构工程领域，适用于十字箱型等异形截面钢柱的加工、底座连接施工、混凝土梁板连接施工以及外包混凝土施工等。

背景技术：

随着我国建筑钢结构加工技术的成熟和行业的快速发展，钢结构被广泛应用于大型公共建筑，为了满足建筑设计要求，使得结构形式由简入繁，结构截面也由单一性向复杂性转变，结构主体外露的全明通透结构形式使用越来越多，这样对钢结构的加工、安装提出了更高要求。

箱型截面钢结构柱是比较常见的结构形式，但几个箱型组合起来的十字箱型柱使用较少。十字箱型截面钢结构柱，相当于5个矩形箱体组合起来的十字箱型截面，具有加工过程复杂，截面焊缝量大、焊接工艺和施焊顺序复杂，焊接时的伸缩变形对钢柱质量影响较大缝特点，钢构件的焊接工艺对焊接质量和外观效果影响非常大；现场存在钢柱分段吊装时，5个矩形箱体中的内箱出4道焊缝，没有焊接的操作空间，无法实现焊接的施工难题；十字箱型截面柱下端与基础连接，以及与梁板间的连接存在不同材料间的连接问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对十字箱型截面柱加工、安装施工中存在的问题，提供一种十字箱型截面钢柱加工及安装施工方法，将十字箱型柱分解为大底板、中腹板、大盖板、外腹板、上部箱体和下部箱体6个单元，在充分考虑焊接作业面设置和控制焊接变形的基础上，设计并优化了十字箱型异形截面焊接工艺；采用预留后盖板的焊接手孔技术，在下料、制作时，十字柱的4个外箱截面处，相互错位留设后盖板给现场焊接留出操作手孔，内箱截面对接焊缝施焊完成后，进行后盖板焊接；十字箱型截面钢柱的下端焊接于十字箱型底座上，十字箱型底座上设置钢筋贯穿孔，与下部基础钢筋笼连为整体并浇筑混凝土。

为了实现上述技术目的，本发明采用了以下技术方案：

一种十字箱型截面钢柱结构的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、十字箱型柱加工：在加工胎架上放置大底板，将中腹板焊接于大底板上，沿纵向每隔一段距离焊接一道中隔板，在中腹板和中隔板上焊接大盖板，在大盖板和大底板两侧焊接外腹板，在大盖板上依次焊接上腹板、中隔板和上盖板，通过手拉葫芦将已焊接完的结构翻转，在大底板上依次焊接下腹板、中隔板和下盖板，在焊接加工好的十字箱型柱的表面焊接栓钉；在十字箱型柱的四个分支上分别焊接两道预连耳板；

步骤二、底座加工：按照步骤一的方法加工一段长度1.0m的十字箱型柱，在其底端依次焊接底座加劲板、底座隔板、底座连接板和底座板，并在底座加劲板、底座隔板、底座连接板以及十字箱型柱相应位置设置钢筋贯穿孔；

步骤三、预留槽施工：按照设计所采用的基础型式进行施工，绑扎基础钢筋骨架，预留连接筋，在预留槽处支设模板并浇筑混凝土；

步骤四、安装十字箱型柱底座：将十字箱型柱底座置于预留槽中，连接筋穿过钢筋贯穿孔，采用钢筋连接栓紧固；

步骤五、吊装十字箱型柱：利用塔吊将加工好的十字箱型柱吊至十字箱型柱底座上方，缓慢下放使十字箱型柱与十字箱型柱底座中心对齐，通过螺栓将双层钢片与预连耳板相连，将十字箱型柱与十字箱型柱底座临时固定，在连接焊缝处通过焊接将十字箱型柱与底座连接后，拆除预连耳板；

步骤六、十字箱型柱外包混凝土施工：在十字箱型柱外侧支设模板，并浇筑混凝土；

步骤七、十字箱型柱与梁板结构连接施工：在混凝土梁板的主筋与十字箱型柱相连位置设置加劲板，加劲板上焊接连接筋，通过钢筋连接器与主筋相连，支设模板并浇筑混凝土完成十字箱型柱与梁板结构连接施工；

步骤八、十字箱型柱外表漆装施工：十字箱型柱未外包混凝土部分进行除锈作业后，喷涂油漆进行外表漆装施工。

所述中隔板上有圆形开孔；大底板、大盖板、上腹板和下腹板上相应位置设有开口，以便十字箱型柱加工完成后在其底部形成内部焊接窗口；所述预连耳板设置于十字箱型柱上下端的四个分支上，每个分支设置两个。

所述底座隔板上设有混凝土浇筑排气孔。

所述预留槽周边钢筋骨架经过加密形成加强型钢筋骨架，在预留槽的底部预埋连接螺栓，以便与十字箱型柱底座板连接固定。

所述连接筋焊接于加劲板上，延伸并采用螺栓固定于十字箱型柱侧壁上。

本发明具有以下特点和有益效果：

（1）该方法将十字箱型柱分解为大底板、中腹板、大盖板、外腹板、上部箱体和下部箱体6个单元，共12块板，设计并优化了十字箱型截面焊接工艺，方便焊接作业，有效控制焊接变形；

（2）采用预留后盖板的焊接手孔技术，在下料、制作时，十字柱的4个外箱截面处，相互错位留设后盖板给现场焊接留出操作手孔，内箱截面对接焊缝施焊完成后，进行后盖板焊接；

（3）十字箱型截面钢柱的下端焊接于十字箱型底座上，十字箱型底座上设置钢筋贯穿孔，与下部基础钢筋笼连为整体并浇筑混凝土，提高十字箱型柱与基础连接强度；

（4）十字箱型柱与梁板结构连接施工时，在混凝土梁板的主筋与十字箱型柱相连位置设置加劲板，加劲板上焊接连接筋，通过钢筋连接器与主筋相连，支设模板并浇筑混凝土，有效保证十字箱型柱与梁板结构的连接强度。

附图说明

图1是十字箱型柱与基础、梁板结构连接示意图；

图2是基础预留槽示意图；

图3是十字箱型柱与基础连接示意图（1-1剖面图）；

图4是十字箱型柱截面图（2-2剖面图）；

图5是十字箱型柱与梁板结构连接示意图（3-3剖面图）。

图中：1-基础底板，2-基础钢筋骨架，3-预留槽，4-十字箱型柱，5-栓钉，6-中隔板，7-连接焊缝，8-混凝土梁板，9-主筋，10-加劲板，11-预连耳板，12-外包混凝土，13-连接筋，14-大盖板，15-大底板，16-中腹板，17-外腹板，18-上腹板，19-下腹板，20-上盖板，21-下盖板，22-底座加劲板，23-底座连接板，24-钢筋连接栓，25-底座隔板，26-底座板，27-连接筋，28-钢筋连接器。

具体实施方式

本发明实施方式中钢板放样制作、钢筋笼绑扎、焊接、吊装等施工技术要求不再赘述，重点阐述本发明的实施方式，下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步详细说明，该说明并不局限于以下实施例。

图1是十字箱型柱与基础、梁板结构连接示意图，图2是基础预留槽示意图，图3是十字箱型柱与基础连接示意图（1-1剖面图），图4是十字箱型柱截面图（2-2剖面图），图5是十字箱型柱与梁板结构连接示意图（3-3剖面图），参照图1~5所示，十字箱型截面钢柱结构包括十字箱型柱4和底座，底座设于基础1的预留槽3内；十字箱型柱4由大底板15、大盖板1、中腹板16、外腹板17、上腹板18、下腹板19、上盖板20和下盖板21通过焊接形成整体；十字箱型柱4与混凝土梁板8连接处设有加劲板10，加劲板10上焊接连接筋27，混凝土梁板8的主筋通过钢筋连接器28与连接筋27连接；十字箱型柱4的下部外表面设置栓钉5和外包混凝土12；底座由一段长度为1.0m的十字箱型柱、底座加劲板22、底座连接板23、底座隔板25、底座板26焊接而成；基础1的基础钢筋骨架2穿过底座上的贯穿孔，通过钢筋连接栓24与底座连为整体。，

十字箱型柱4截面尺寸为900×900mm，四个分支截面尺寸为350×275mm，钢板厚度35mm。

中隔板6尺寸为280×240mm，上有圆形开孔；大底板15、大盖板14、上腹板18和下腹板19上相应位置设有开口，以便十字箱型柱加工完成后在其底部形成内部焊接窗口，窗口尺寸为240×240mm；预连耳板11设置于十字箱型柱上下端的四个分支上，每个分支设置两个。

底座隔板25上设有混凝土浇筑排气孔。

预留槽3槽口尺寸为1200×1200mm，深度500mm，槽底尺寸为1000×1000mm，周边钢筋骨架经过加密形成加强型钢筋骨架，在预留槽3的底部预埋连接螺栓，以便与十字箱型柱底座板26连接固定。

连接筋27焊接于加劲板10上，加劲板采用对边距为1240mm的八边形钢板制作，延伸并采用螺栓固定于十字箱型柱4侧壁上。

上述十字箱型柱结构加工及安装的主要施工过程如下：

步骤一、十字箱型柱4加工：在加工胎架上放置大底板15，将中腹板16焊接于大底板15上，沿纵向每隔一定距离焊接一道中隔板6，在中腹板16和中隔板6上焊接大盖板14，在大盖板14和大底板15两侧焊接外腹板17，在大盖板14上依次焊接上腹板18、中隔板6和上盖板20，通过手拉葫芦将已焊接完的结构翻转，在大底板15上依次焊接下腹板19、中隔板6和下盖板21，在焊接加工好的十字箱型柱4的表面焊接栓钉5；在十字箱型柱4的四个分支上分别焊接两道预连耳板11；

步骤二、底座加工：按照步骤一的方法加工一段长度1.0m的十字箱型柱，在其底端依次焊接底座加劲板22、底座隔板25、底座连接板23和底座板26，并在底座加劲板22、底座隔板25、底座连接板23以及十字箱型柱4相应位置设置钢筋贯穿孔；

步骤三、预留槽3施工：按照设计所采用的基础型式进行施工，绑扎基础钢筋骨架2，预留连接筋13，在预留槽3处支设模板并浇筑混凝土；

步骤四、安装十字箱型柱底座：将十字箱型柱底座置于预留槽3中，连接筋13穿过钢筋贯穿孔，采用钢筋连接栓24紧固；

步骤五、吊装十字箱型柱4：利用塔吊将加工好的十字箱型柱4吊至十字箱型柱底座上方，缓慢下放使十字箱型柱与十字箱型柱底座中心对其，通过螺栓将双层钢片与预连耳板11相连，将十字箱型柱与十字箱型柱底座临时固定，在连接焊缝7处通过焊接将十字箱型柱与底座连接后，拆除预连耳板11；

步骤六、十字箱型柱外包混凝土施工：在十字箱型柱外侧支设模板，并浇筑混凝土；

步骤七、十字箱型柱与梁板结构连接施工：在混凝土梁板8的主筋9与十字箱型柱相连位置设置加劲板10，加劲板10上焊接连接筋27，通过钢筋连接器28与主筋9相连，支设模板并浇筑混凝土完成十字箱型柱与梁板结构连接施工；

步骤八、十字箱型柱外表漆装施工：十字箱型柱未外包混凝土部分进行除锈作业后，喷涂油漆进行外表漆装施工。