一种钢混凝土混合结构快速吊装上盖钢柱头的施工方法与流程

本发明属于建筑结构设计与土建施工技术领域，具体是一种钢混凝土混合结构快速吊装上盖钢柱头的施工方法。

背景技术：

车辆段上盖一体化开发将城市轨道交通与城市整体规划有机地结合起来，提高了城市土地的综合利用效率，逐步成为被社会广泛接受和认可的建筑形式。对于“首层车辆段库区-2层汽车库-3层及以上开发”这种标准建筑格局的车辆段工程，一期建设一般只施工至2层汽车库顶面(即只施工首层及2层)。通常情况下，钢构件荷载均较重，施工总包方大多不能配备吊运重型钢构件的塔吊设备，需通过履带式起重设备进行吊运。由于履带式起重设备走行至2层楼面结构之上需要付出过多且不必要的建设代价，故往往需要在施工场地地面将首层及2层所有钢结构构件快速吊装完成。也即在首层及2层梁板结构封闭前，在场地地面通过履带式起重设备将所有钢结构构件快速架设完成。

目前已建成的车辆段下盖首层及2层均采用型钢混凝土或钢管混凝土构件，施工时可在地面将首层型钢、2层型钢及2层顶钢结构柱头先行整体吊装连接就位，再行依次封闭首层及2层梁板结构。通常情况下，当盖上开发结构体型较为规则的住宅建筑时，上述结构形式基本满足设计要求，这是由于对应上盖楼座的范围荷载均较大，首层及2层结构计算需要设计为型钢混凝土或钢管混凝土构件以充分提高其承载性能。但对上盖开发层数不多且体型不规则的钢结构商业建筑，首层及2层采用混凝土构件即可满足承载要求，也即整体结构形式采用首层及2层混凝土且上盖采用钢结构最为合理。此时，为方便二期建设上盖钢结构柱的连接，一期建设时需在2层顶预留钢结构柱头节点。如果单纯的因为钢结构柱头节点的预留而使首层及2层被迫采用型钢混凝土或钢管混凝土构件，则有悖于首层及2层采用钢筋混凝土结构的设计原则，也很是得不偿失。上述矛盾给目前的结构设计采用“钢-混凝土混合框架结构”结构形式带来较大的制约。

技术实现要素：

本发明提供了一种钢混凝土混合结构快速吊装上盖钢柱头的施工方法，其目的在于解决在无下部型钢构件支撑的情况下，在地面层直接将二层顶钢结构柱头快速吊装就位的问题。

本发明采用以下技术方案：

一种钢混凝土混合结构快速吊装上盖钢柱头的施工方法,当首层及二层均为钢筋混凝土柱时，在地面层将二层顶上盖预留钢柱头一次快速吊装就位的具体施工步骤如下，

(1)先施工首层钢筋混凝土柱一(6)至首层顶梁下皮；

(2)在首层所述钢筋混凝土柱一(6)顶埋设柱脚预埋钢板(400)并设置地脚螺栓(11)的螺栓孔(111)；

(3)在钢构件结构工厂加工时，将二层临时钢柱一(9)与预留钢柱头(1)的钢管柱(4)及柱脚底板一(15)和柱脚加劲肋板(14)加工成一个整体钢构件；

(4)所述钢构件加工完成并运至施工现场后，在地面通过履带吊将所述钢构件快速吊装就位至首层所述钢筋混凝土柱一(6)顶，通过所述地脚螺栓(11)将所述钢构件的所述柱脚底板一(15)与所述柱脚预埋钢板(400)进行固定连接；

(5)所述钢构件吊装并固定连接后，调整标高并抄平，其柱脚部位采用补偿收缩灌浆料灌注密实；

(6)上述工序施工完成后，再依次顺序施做并封闭首层顶及二层顶梁板结构。

所述步骤(3)，在钢结构工厂加工过程中，将二层所述临时钢柱一(9)插入所述预留钢柱头(1)的所述钢管柱(4)内一定深度，并通过上下封端横向加劲肋(206)将二者焊为一体，二层所述临时钢柱一(9)下端等强焊接所述柱脚底板一(15)，所述预留钢柱头(1)的所述钢管柱(4)以其中心向外等强焊接外伸型钢(10)，所述钢管柱(4)内对应所述外伸型钢(10)位置设置柱上下横向加劲肋(18)；所述步骤(6)，然后施工首层顶梁板钢筋并浇筑首层梁板混凝土，在二层所述临时钢柱一(9)的外部施工二层钢筋混凝土柱二(200)的柱纵向钢筋(37)并与所述整体钢构件焊接连接，二层所述钢筋混凝土柱二(200)灌注混凝土并将二层所述临时钢柱一(9)留置柱中部；最后施工二层顶钢筋混凝土框架梁一(28)的上部及下部梁纵向钢筋(90)并与所述整体钢构件焊接连接，二层顶所述钢筋混凝土框架梁一(28)灌注混凝土并将所述外伸型钢(10)留置梁中部。

所述步骤(6)，二层所述钢筋混凝土柱(200)的所述柱纵向钢筋(37)上部焊接在柱纵筋搭筋板(12)上，所述柱纵筋搭筋板(12)与所述外伸型钢(10)的钢梁下翼缘(102)焊接连接，所述钢梁上翼缘(101)、钢梁下翼缘(102)间的对应所述柱纵筋搭筋板(12)位置设置梁横向加劲肋(103)；二层顶所述钢筋混凝土框架梁一(28)的上部及下部所述梁纵向钢筋(90)焊接在梁纵筋搭筋板(13)上，所述梁纵筋搭筋板(13)与所述钢管柱(4)等强焊接连接。

一种钢混凝土混合结构快速吊装上盖的施工方法,当首层无结构柱二层为混凝土柱，即首层为梁托柱转换节点，在地面层将二层顶上盖预留钢柱头一次快速吊装就位的具体施工步骤如下，

(1)在地面先施工首层临时钢柱二(3)至首层顶梁下皮；

(2)在首层所述临时钢柱二(3)顶钢筋混凝土框架梁二(600)内设置箱笼转换节点；

(3)在钢构件结构工厂加工时，将二层临时钢柱一(9)与预留钢柱头(1)的钢管柱(4)及柱脚底板一(15)和柱脚加劲肋板(14)加工成一个整体钢构件；

(4)所述整体钢构件加工完成并运至施工现场后，在地面通过履带吊将所述整体钢构件快速吊装就位至首层所述临时钢柱二(3)顶部，通过所述箱笼转换节点将所述整体钢构件与首层所述临时钢柱二(3)连接固定；

(5)上述工序施工完成后，再依次顺序施做并封闭首层顶及二层顶梁板结构。

所述步骤(4)，所述箱笼转换节点的上层钢板即为所述临时钢柱一(9)的所述柱脚底板一(15)，增设箱笼下层钢板(7)，所述箱笼上层钢板、所述箱笼下层钢板(7)两层钢板夹住中间若干条竖置纵肋(5)，确保梁下铁钢筋(17)在所述纵肋(5)之间连续穿过，所述箱笼上层钢板与所述纵肋(5)采用等强熔透焊接连接为一体并整体吊装，所述箱笼下层钢板(7)及所述纵肋(5)将梁下皮混凝土浇筑模板(2)夹在其中，所述混凝土浇筑模板(2)位于所述箱笼下层钢板(7)上表面，并通过对拉螺栓(16)紧固，即所述对拉螺栓(16)将所述箱笼下层钢板(7)、梁下皮所述混凝土浇筑模板(2)及所述箱笼上层钢板固定连接；所述临时钢柱二(3)与所述箱笼下层钢板(7)可采用焊接或螺栓连接。

所述步骤(3)，在钢结构工厂加工过程中，将二层所述临时钢柱一(9)插入所述预留钢柱头(1)的所述钢管柱(4)内一定深度，并通过上下封端横向加劲肋(206)将二者焊为一体，二层所述临时钢柱一(9)下端等强焊接所述柱脚底板一(15)，所述预留钢柱头(1)的所述钢管柱(4)以其中心向外等强焊接外伸型钢(10)，所述钢管柱(4)内对应所述外伸型钢(10)位置设置柱上下横向加劲肋(18)；所述步骤(5)，然后施工首层顶梁板钢筋并浇筑首层梁板混凝土，在二层所述临时钢柱一(9)的外部施工二层钢筋混凝土柱二(200)的柱纵向钢筋(37)并与所述整体钢构件焊接连接，二层所述钢筋混凝土柱二(200)灌注混凝土并将二层所述临时钢柱一(9)留置柱中部；最后施工二层顶钢筋混凝土框架梁一(28)的上部及下部梁纵向钢筋(90)并与所述整体钢构件焊接连接，二层顶所述钢筋混凝土框架梁一(28)灌注混凝土并将所述外伸型钢(10)留置梁中部。

所述步骤(5)，二层所述钢筋混凝土柱(200)的所述柱纵向钢筋(37)上部焊接在柱纵筋搭筋板(12)上，所述柱纵筋搭筋板(12)与所述外伸型钢(10)的钢梁下翼缘(102)焊接连接，所述钢梁上翼缘(101)、钢梁下翼缘(102)间的对应所述柱纵筋搭筋板(12)位置设置梁横向加劲肋(103)；二层顶所述钢筋混凝土框架梁一(28)的上部及下部所述梁纵向钢筋(90)焊接在梁纵筋搭筋板(13)上，所述梁纵筋搭筋板(13)与所述钢管柱(4)等强焊接连接。

待混凝土浇筑完成且强度达到100％后，松开所述对拉螺栓(16)并将首层所述临时钢柱二(3)割除。

本发明的优点如下：

钢混凝土混合结构快速吊装上盖钢柱头的施工方法，解决了在无下部型钢构件支撑的情况下，在地面层直接将二层顶钢结构柱头快速吊装就位这一难题，从而使后续类似工程下盖首层及二层的结构设计，不再受上盖二层顶钢结构柱头预留的吊装限制而被迫采用型钢混凝土或钢管混凝土构件，拓宽了车辆段项目结构设计的结构形式和设计思路，为今后车辆段工程项目大力推广首层及二层采用混凝土上盖采用钢-混凝土混合结构提供充分的可能。

附图说明：

图1为本发明钢构件施工二层钢筋混凝土柱及二层顶钢筋混凝土框架梁一剖面图。

图2为本发明整体结构示意图。

图3为本发明钢构件整体结构示意图。

图4为本发明实施例1临时钢柱首层顶柱脚节点剖面图。

图5为本发明实施例2设置“箱笼”转换时平行主梁方向剖面图。

图6为本发明实施例2设置“箱笼”转换时垂直主梁方向剖面图。

附图标记：

1-钢柱头，2-混凝土浇筑模板，3-临时钢柱二，4-钢管柱，5-纵肋，6-钢筋混凝土柱一，7-箱笼下层钢板，9-临时钢柱一，10-外伸型钢，11-地脚螺栓，12-柱纵筋搭筋板，13-梁纵筋搭筋板，14-柱脚加劲肋板，15-柱脚底板一，16-对拉螺栓，17-梁下铁钢筋，18-柱横向加劲肋，28-钢筋混凝土框架梁一，37-柱纵向钢筋，90-梁纵向钢筋，101-钢梁上翼缘，102-钢梁下翼缘，103-梁横向加劲肋，111-螺栓孔，200-钢筋混凝土柱二，206-封端横向加劲肋，400-柱脚预埋钢板，600-钢筋混凝土框架梁二

具体实施方式：

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明。

实施例1

如图1、2、3、4所示，一种钢混凝土混合结构快速吊装上盖钢柱头的施工方法,当首层及二层均为钢筋混凝土柱时，在地面层将二层顶上盖预留钢柱头一次快速吊装就位的具体施工步骤如下，

(1)先施工首层钢筋混凝土柱一6至首层顶梁下皮；

(2)在首层所述钢筋混凝土柱一6顶埋设柱脚预埋钢板400并设置地脚螺栓11的螺栓孔111；

(3)在钢构件结构工厂加工时，将二层临时钢柱一9与预留钢柱头1的钢管柱4及柱脚底板一15和柱脚加劲肋板14加工成一个整体钢构件；

(4)所述钢构件加工完成并运至施工现场后，在地面通过履带吊将所述钢构件快速吊装就位至首层所述钢筋混凝土柱一6顶，通过所述地脚螺栓11将所述钢构件的所述柱脚底板一15与所述柱脚预埋钢板400进行固定连接；

(5)所述钢构件吊装并固定连接后，调整标高并抄平，其柱脚部位采用补偿收缩灌浆料灌注密实；

(6)上述工序施工完成后，再依次顺序施做并封闭首层顶及二层顶梁板结构。

如上所述的步骤(3)，在钢结构工厂加工过程中，将二层所述临时钢柱一9插入所述预留钢柱头1的所述钢管柱4内一定深度，并通过上下封端横向加劲肋206将二者焊为一体，二层所述临时钢柱一9下端等强焊接所述柱脚底板一15，所述预留钢柱头1的所述钢管柱4以其中心向外等强焊接外伸型钢10，所述钢管柱4内对应所述外伸型钢10位置设置柱上下横向加劲肋18；如上所述的步骤(6)，然后施工首层顶梁板钢筋并浇筑首层梁板混凝土，在二层所述临时钢柱一9的外部施工二层钢筋混凝土柱二200的柱纵向钢筋37并与所述整体钢构件焊接连接，二层所述钢筋混凝土柱二200灌注混凝土并将二层所述临时钢柱一9留置柱中部；最后施工二层顶钢筋混凝土框架梁一28的上部及下部梁纵向钢筋90并与所述整体钢构件焊接连接，二层顶所述钢筋混凝土框架梁一28灌注混凝土并将所述外伸型钢10留置梁中部，参见附图1、2、3、4。

如上所述的步骤(6)，二层所述钢筋混凝土柱200的所述柱纵向钢筋37上部焊接在柱纵筋搭筋板12上，所述柱纵筋搭筋板12与所述外伸型钢10的钢梁下翼缘102焊接连接，所述钢梁上翼缘101、钢梁下翼缘102间的对应所述柱纵筋搭筋板12位置设置梁横向加劲肋103；二层顶所述钢筋混凝土框架梁一28的上部及下部所述梁纵向钢筋90焊接在梁纵筋搭筋板13上，所述梁纵筋搭筋板13与所述钢管柱4等强焊接连接，参见附图1、2、3、4。

实施例2

如图1、5、6所示，一种钢混凝土混合结构快速吊装上盖的施工方法,当首层无结构柱二层为混凝土柱，即首层为梁托柱转换节点，在地面层将二层顶上盖预留钢柱头一次快速吊装就位的具体施工步骤如下，

(1)在地面先施工首层临时钢柱二3至首层顶梁下皮；

(2)在首层所述临时钢柱二3顶钢筋混凝土框架梁二600内设置箱笼转换节点；

(3)在钢构件结构工厂加工时，将二层临时钢柱一9与预留钢柱头1的钢管柱4及柱脚底板一15和柱脚加劲肋板14加工成一个整体钢构件；

(4)所述整体钢构件加工完成并运至施工现场后，在地面通过履带吊将所述整体钢构件快速吊装就位至首层所述临时钢柱二3顶部，通过所述箱笼转换节点将所述整体钢构件与首层所述临时钢柱二3连接固定；

(5)上述工序施工完成后，再依次顺序施做并封闭首层顶及二层顶梁板结构。

如上所述的步骤(4)，所述箱笼转换节点的上层钢板即为所述临时钢柱一9的所述柱脚底板一15，增设箱笼下层钢板7，所述箱笼上层钢板、所述箱笼下层钢板7两层钢板夹住中间若干条竖置纵肋5，确保梁下铁钢筋17在所述纵肋5之间连续穿过，所述箱笼上层钢板与所述纵肋5采用等强熔透焊接连接为一体并整体吊装，所述箱笼下层钢板7及所述纵肋5将梁下皮混凝土浇筑模板2夹在其中，所述混凝土浇筑模板2位于所述箱笼下层钢板7上表面，并通过对拉螺栓16紧固，即所述对拉螺栓16将所述箱笼下层钢板7、梁下皮所述混凝土浇筑模板2及所述箱笼上层钢板固定连接；所述临时钢柱二3与所述箱笼下层钢板7可采用焊接或螺栓连接，参见附图5、6。

如上所述的步骤(3)，在钢结构工厂加工过程中，将二层所述临时钢柱一9插入所述预留钢柱头1的所述钢管柱4内一定深度，并通过上下封端横向加劲肋206将二者焊为一体，二层所述临时钢柱一9下端等强焊接所述柱脚底板一15，所述预留钢柱头1的所述钢管柱4以其中心向外等强焊接外伸型钢10，所述钢管柱4内对应所述外伸型钢10位置设置柱上下横向加劲肋18；如上所述的步骤(5)，然后施工首层顶梁板钢筋并浇筑首层梁板混凝土，在二层所述临时钢柱一9的外部施工二层钢筋混凝土柱二200的柱纵向钢筋37并与所述整体钢构件焊接连接，二层所述钢筋混凝土柱二200灌注混凝土并将二层所述临时钢柱一9留置柱中部；最后施工二层顶钢筋混凝土框架梁一28的上部及下部梁纵向钢筋90并与所述整体钢构件焊接连接，二层顶所述钢筋混凝土框架梁一28灌注混凝土并将所述外伸型钢10留置梁中部，参见附图1、2、3、5、6。

如上所述的步骤(5)，二层所述钢筋混凝土柱200的所述柱纵向钢筋37上部焊接在柱纵筋搭筋板12上，所述柱纵筋搭筋板12与所述外伸型钢10的钢梁下翼缘102焊接连接，所述钢梁上翼缘101、钢梁下翼缘102间的对应所述柱纵筋搭筋板12位置设置梁横向加劲肋103；二层顶所述钢筋混凝土框架梁一28的上部及下部所述梁纵向钢筋90焊接在梁纵筋搭筋板13上，所述梁纵筋搭筋板13与所述钢管柱4等强焊接连接，参见附图1、2、3、5、6。

待混凝土浇筑完成且强度达到100％后，松开所述对拉螺栓16并将首层所述临时钢柱二3割除。

上述实施例2，当首层无结构柱二层为混凝土柱(即首层为粱托柱转换节点)，二层顶预留钢结构柱头时，此种情况同样需设置临时钢柱以支撑二层顶柱头节点。与前述工艺不同的是，因首层无混凝土柱，故此时临时钢柱需要落于地面，即首层也需设置临时钢柱为二层临时钢柱提供支撑。施工完成后，首层临时钢柱必须割除。为方便首层临时钢柱拆除，并使临时钢柱可循环使用以节省钢材用量，首层临时钢柱考虑设计为可拆卸结构。由于根据相关结构设计规范的规定，转换梁下部钢筋不能切断，故在首层临时钢柱顶混凝土梁内设置“箱笼”转换，具体做法如图5、6所示的“箱笼”转换节点。该做法采用上下两层钢板夹住中间若干条纵向肋板的方式，确保梁下铁钢筋连续穿过。箱笼上层钢板与中部若干条纵肋采用等强熔透焊接连接。箱笼上层钢板即为二层临时钢柱的柱脚底板，下层钢板将梁下皮混凝土浇筑模板夹在其中，并通过对拉螺栓紧固，待混凝土浇筑完成且强度达到100％后，松开对拉螺栓即可实现混凝土模板、“箱笼”下皮钢板及首层临时钢柱的拆卸工作。

在应用上述实施例1、2相关工法的实际设计和施工中，需要注意以下6方面的问题：

(1)在满足压杆长细比和稳定要求的前提下，设计中应尽量减小临时钢柱的断面尺寸。原因是二层柱浇筑混凝土后，临时钢柱将永久地留在二层结构柱中，而二层结构本身设计为钢筋混凝土柱，如钢柱尺寸较大，则与原设计不符。

(2)因临时钢柱尺寸较小，应采取相应施工措施，如临时支撑、拉纤等方式确保二层临时钢柱在施工工况下的稳定。

(3)受临时钢柱的影响，首层顶梁钢筋在核心区位置不能全部贯通，但实际中因首层梁柱截面尺寸通常较大，临时钢柱截面尺寸较小，梁的大部分钢筋均可贯通，少量未贯通钢筋直锚长度大多也可满足要求，即可依照相关规范和图集关于边框架梁钢筋锚固的相关规定，将梁钢筋在临时钢柱边弯折锚固即可，参见图1。

(4)因临时钢柱永久存在于主体结构框架柱中，当首层顶梁柱节点核心区因抗剪需要而配置较多的箍筋时，为便于核心区施工，可将二层钢筋混凝土柱改为型钢混凝土重新核算，即计入临时钢柱的有利作用，利用该钢骨代替一部分核心区箍筋进行抗剪，可大大减小核心区箍筋的肢数和直径。

(5)由于临时钢管断面尺寸较钢柱头节点钢管柱断面尺寸减小较多，相互连接位置可采用“穿袖”方式处理，即临时钢柱插入钢柱头的钢管柱内，并通过穿袖区封端横向加劲肋焊接为一体。互插长度可满足楼面梁顶面以下不小于2.0d，且梁底面以下不小于1.0d的要求(d为上柱钢管外径)，参见图1。

(6)施工中需采取必要措施确保螺栓拧紧，并确保螺栓孔位置未凝结混凝土浆液不渗漏。