一种组合劲芯柱及施工方法与流程

本发明涉及一种组合劲芯柱及施工方法，属于钢结构工程领域，适用于高层、超高层建筑结构中钢管柱、钢管芯柱、型钢芯柱的施工。

背景技术：

随着我国建筑行业的不断发展，新建的建筑风格日益多样化，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。

钢结构以其工期短、施工方便、节能、环保、抗震、产业化生产等优势和循环经济理念被越来越多的建筑所采用。建筑结构形式由传统的钢筋混凝土结构逐渐向钢结构与钢筋混凝土结构相结合的结构形式转变。尤其是一些高层、超高层的建筑中，钢结构已经占据工程结构的主体地位。为了实现建筑物的使用功能、结构安全性能、外观造型等多方面的需求，当传统的h型、箱型钢梁钢构件已经不能满足这些要求，钢结构的形式也向多样化发展，一些组合截面钢构件逐渐用于一些大型的工程中。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对组合劲芯柱施工的问题，提供一种组合劲芯柱及施工方法，满足结构施工的需求。

为了实现上述技术目的，本发明采用了以下技术方案：

一种组合劲芯柱，其特征在于主要包括桩基1、承台9、钢管柱12、钢管芯柱29和型钢芯柱35；桩基1中预埋嵌固钢管6；嵌固钢管6与承台9中钢管柱定位支架10连接；承台9中钢管柱定位支架10上部安装钢管柱12；钢管柱12上部连接钢管芯柱29；钢管芯柱29上部连接型钢芯柱35。

所述嵌固钢管6底部设置钢板3，钢板3与钢筋笼加强筋2焊接；嵌固钢管6上设置的栓钉5与桩基主筋4焊接；桩基1顶部凿除位置的嵌固钢管6外设置有pvc隔离套管20；桩基1上部设置垫层7；嵌固钢管6上部设置的顶托连接钢板19与钢管柱定位支架10下部设置的可调式定位托18焊接连接；钢管柱定位支架10上部设置整体式连接钢板15；整体式连接钢板15上设置定位钢块14；钢管柱定位支架10中部设置支架固定环板16；钢管柱定位支架10上设置止水钢环8。

所述钢管柱12通过定位钢块14进行定位；钢管柱12下部设置钢管柱连接环板11；钢管柱12通过钢管柱连接螺栓13连接钢管柱连接环板11和整体式连接钢板15；钢管柱连接环板11和整体式连接钢板15焊接连接。

所述钢管柱12下部开设槽口；内衬管21上设置的定位卡24穿过槽口；钢管柱12之间连接通过内衬管21、定位卡24、弧形护板25、螺栓23进行栓焊连接；钢管柱12安装时，采用定位钢架27和千斤顶26进行辅助定位安装。

所述钢管柱12和钢管芯柱29之间通过连接翅片30进行连接；连接翅片30之间通过内芯管28进行连接；钢管芯柱29和内芯管28下部连接部分设置芯管内部连接环板31。

所述钢管芯柱29与梁节点连接部分设置钢筋定位钢板42；钢筋定位钢板42上焊接直螺纹套筒39；梁主筋43通过直螺纹套筒39与钢筋定位钢板42连接；钢筋定位钢板42通过定位螺杆41进行定位；钢筋定位钢板42与钢管芯柱29和齿形护板40进行焊接固定；钢筋定位钢板42上设置振捣孔45；钢管芯柱29与梁节点连接处设置有齿形护板40；齿形护板40之间通过内芯管28进行连接。

所述钢管芯柱29和型钢芯柱35之间焊接连接；型钢芯柱35上设置的型钢连接栓钉34与钢管芯柱箍筋33焊接。

所述钢管芯柱29设置有柱主筋32、柱螺旋筋36和钢管芯柱连接筋37。

所述型钢芯柱35设置有型钢、柱主筋32、柱螺旋筋36和型钢芯柱箍筋38。

上述组合劲芯柱的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、嵌固钢管6、钢管柱定位支架10、钢管柱12柱管、钢管芯柱29、型钢芯柱35及连接翅片30加工：嵌固钢管6采用φ300钢管制作，两端焊接钢板，中间焊接栓钉5；钢管柱定位支架10，采用φ80钢管制作，下部焊接可调式定位托18，可调式定位托18下部焊接顶托连接钢板19，钢管柱定位支架10上部焊接整体式连接钢板15，钢管柱定位支架10中部设置支架固定环板16，钢管柱定位支架10上焊接止水钢环8；钢管柱12柱管的制作，钢板卷管的焊接采用埋弧自动焊的方法；钢管芯柱29采用钢板卷制焊接而成；型钢芯柱35采用分段加工，每段长度为其层高，焊成“十字交叉双h型”截面钢柱；

步骤二、桩基施工：在桩基1钢筋笼安装过程中预埋嵌固钢管6，嵌固钢管6底部钢板与钢筋笼加强筋2进行焊接；嵌固钢管6的栓钉5与桩基主筋4进行焊接；桩基1顶部凿除位置的嵌固钢管6安装pvc隔离套管20；然后进行桩基混凝土灌注；

步骤三、钢管柱定位支架10安装及承台9施工：桩基1上部进行桩头凿除，然后施工垫层7，嵌固钢管6上部与钢管柱定位支架10下部通过顶托连接钢板19进行焊接安装，随后进行钢筋绑扎、模板安装和混凝土浇筑；

步骤四、钢管柱12的安装：首段钢管柱12通过定位钢块14进行定位，钢管柱12通过螺栓13连接钢管柱连接环板11和整体式连接钢板15，并对钢管柱连接环板11和整体式连接钢板15进行焊接；钢管柱12之间通过内衬管21和定位卡24进行定位，通过螺栓23和弧形护板25进行连接，并对钢管柱12和弧形护板25连接位置进行焊接；

步骤五、钢管柱12和钢管芯连接：钢管柱12和钢管芯柱29用连接翅片30进行连接；钢管柱12在端头沿轴线切割4处缝槽，钢管柱12的顶端设在楼面上1米，将连接翅片30插入钢管柱12缝槽内，钢管柱12缝槽与连接翅片30满焊，随后对该段柱进行钢筋绑扎、钢模安装和混凝土浇筑；

步骤六、上下层梁柱结点处钢管芯柱29的连接：钢筋定位钢板42通过定位螺杆41进行定位，梁主筋43通过直螺纹套筒39与钢筋定位钢板42进行连接，钢筋定位钢板42与钢管芯柱29和齿形护板40进行焊接固定，随后对该段进行钢筋绑扎、钢模安装和混凝土浇筑，混凝土浇筑过程中通过钢筋定位钢板42上的振捣孔45进行振捣；

步骤七、钢管芯柱29与型钢芯柱35的连接：在钢管芯柱29与型钢芯柱35的连接处，在钢管芯柱29端头沿轴线切割4处缝槽，安装时往缝槽插入型钢并与型钢腹板满焊，随后对该段进行钢筋绑扎、钢模安装和混凝土浇筑。

本发明具有以下特点和有益效果：

(1)钢管、钢管芯、h型钢芯组合圆柱根据三者受力及耗钢量的关系，做到受力可行，经济合理；

(2)钢管柱柱管、钢管芯、翅片芯等构件实行工厂化制作，可保证尺寸精度要求，便于现场安装，节省工期和文明施工；

(3)钢管柱与钢管芯劲性柱连接、每段钢管芯劲性柱之间连接均采用连接翅片芯连接施工工艺，保证劲性柱连接质量。

附图说明

图1是桩基及承台与钢管柱连接结构图；

图2是异径钢管柱连接结构图；

图3是等径钢管柱连接结构图；

图4是钢管柱安装定位示意图；

图5是钢管柱与钢管芯连接结构图；

图6是钢管芯柱过梁节点连接平面图；

图7是钢管芯柱过梁节点连接剖面图；

图8是钢管芯柱与型钢芯柱连接平面图；

图9是钢管芯柱与型钢芯柱连接部面图；

图10是钢管芯柱结构图；

图11是型钢芯柱结构图；

图中：1-桩基；2-钢筋笼加强筋；3-钢板；4-桩基主筋；5-栓钉；6-嵌固钢管；7-垫层；8-止水钢环；9-承台；10-钢管柱定位支架；11-钢管柱连接环板；12-钢管柱；13-钢管柱连接螺栓；14-定位钢块；15-整体式连接钢板；16-支架固定环板；17-混凝土；18-可调式定位托；19-顶托连接钢板；20-pvc隔离套管；21-内衬管；22-异径钢管柱；23-螺栓；24-定位卡；25-弧形护板；26-千斤顶；27-定位钢架；28-内芯管；29-钢管芯柱；30-连接翅片；31-芯管内部连接环板；32-柱主筋；33-钢管芯柱箍筋；34-型钢连接栓钉；35-型钢芯柱；36-柱螺旋筋；37-钢管芯柱连接筋；38-型钢柱箍筋；39-直螺纹套筒；40-齿形护板；41-定位螺杆；42-钢筋定位钢板；43-梁主筋；44-梁箍筋；45-振捣孔。

具体实施方式

本发明实施方式中钢筋绑扎、模板支内、混凝土浇筑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是桩基及承台与钢管柱连接结构图，图2是异径钢管柱连接结构图，图3是等径钢管柱连接结构图，图4是钢管柱安装定位示意图，图5是钢管柱与钢管芯连接结构图，图6是钢管芯柱过梁节点连接平面图，图7是钢管芯柱过梁节点连接剖面图，图8是钢管芯柱与型钢芯柱连接平面图，图9是钢管芯柱与型钢芯柱连接部面图，图10是钢管芯柱结构图，图11是型钢芯柱结构图。

如图1所示的组合劲芯柱主要包括桩基1、承台9、钢管柱12、钢管芯柱29和型钢芯柱35；桩基1中预埋嵌固钢管6；嵌固钢管6与承台9中钢管柱定位支架10连接；承台9中钢管柱定位支架10上部安装钢管柱12；钢管柱12上部连接钢管芯柱29；钢管芯柱29上部连接型钢芯柱35。

桩基1中预埋有嵌固钢管6，嵌固钢管6底部设置有钢板3，钢板3与钢筋笼加强筋2焊接。嵌固钢管6上设置的栓钉5与桩基主筋4焊接；桩基1顶部凿除位置的嵌固钢管6外设置有pvc隔离套管20；桩基1上部设置垫层7；嵌固钢管6上部设置的顶托连接钢板19与钢管柱定位支架10下部设置的可调式定位托18焊接；钢管柱定位支架10上部设置整体式连接钢板15；整体式连接钢板15上设置定位钢块14；钢管柱定位支架10中部设置支架固定环板16；钢管柱定位支架10上设置止水钢环8。钢管柱12通过定位钢块14进行定位；钢管柱12下部设置钢管柱连接环板11；钢管柱12通过钢管柱连接螺栓13连接钢管柱连接环板11和整体式连接钢板15；钢管柱连接环板11和整体式连接钢板15进行焊接连接。

如图2～4所示，钢管柱12下部开设槽口；内衬管21上设置的定位卡24穿过槽口；钢管柱12之间连接通过内衬管21、定位卡24、弧形护板25、螺栓23进行栓焊连接；钢管柱12安装时，采用定位钢架27和千斤顶26进行辅助定位安装。

如图5所示，钢管柱12和钢管芯柱29之间通过连接翅片30进行连接；连接翅片30之间通过内芯管28进行连接；钢管芯柱29和内芯管28下部连接部分设置芯管内部连接环板31。

如图6～7所示，钢管芯柱29与梁节点连接部分设置钢筋定位钢板42；钢筋定位钢板42上焊接直螺纹套筒39；梁主筋43通过直螺纹套筒39与钢筋定位钢板42连接；钢筋定位钢板42通过定位螺杆41进行定位；钢筋定位钢板42与钢管芯柱29和齿形护板40进行焊接固定；钢筋定位钢板42上设置振捣孔45；钢管芯柱29与梁节点连接处设置有齿形护板40；齿形护板40之间通过内芯管28进行连接。

如图8～9所示，钢管芯柱29和型钢芯柱35之间通焊接连接；型钢芯柱35上设置的型钢连接栓钉34与钢管芯柱箍筋33进行焊接定位。

如图10所示，钢管芯柱29设置有钢管芯柱29、柱主筋32、柱螺旋筋36、钢管芯柱连接筋37。

如图11所示，钢芯柱设置有型钢、柱主筋32、柱螺旋筋36、型钢芯柱箍筋38。

组合劲芯柱施工的主要施工过程如下：

步骤一、嵌固钢管6、钢管柱定位支架10、钢管柱12柱管、钢管芯柱29、型钢芯柱35及连接翅片30加工：嵌固钢管6制作，嵌固钢管6采用φ300钢管制作，两端焊接钢板，中间焊接栓钉5；钢管柱定位支架10，采用φ80钢管制作，钢管下部焊接可调式定位托18，可调式定位托18下部焊接顶托连接钢板19，钢管柱定位支架10上部焊接整体式连接钢板15，钢管柱定位支架10中部设置支架固定环板16，钢管柱定位支架10上焊接止水钢环8；钢管柱12柱管的制作，钢板卷管的焊接采用埋弧自动焊的方法，焊接时电流、电压及焊接速度应按工艺参数和相关规程操作，所有焊缝均应满足一级焊缝的要求，并按规定进行100％超声波探伤检查；钢管芯柱29的制作，钢管芯采用q235b钢板卷制焊接而成；型钢芯柱35的制作；型钢芯柱35分段加工，每段长度为其层高，将其中一根h型切割成两根t型型钢，并采用co2气体保护焊将其焊成“十字交叉双h型”截面钢柱；连接翅片30的制作，翅片芯是在无缝钢管径径向焊接4片钢板，钢板厚度、长度按设计要求。翅片芯用于上下层柱的钢管柱12与钢管芯柱29之间的连接及用于钢管芯柱29之间的连接，宽度伸出钢管柱12管外侧10mm，满足焊接要求，中心留φ100mm孔的芯管内部连接环板31封焊芯管下口。

步骤二、桩基施工：在桩基1钢筋笼安装过程中预埋嵌固钢管6，嵌固钢管6底部钢板与钢筋笼加强筋2进行焊接；嵌固钢管6的栓钉5与桩基主筋4进行焊接；桩基1顶部凿除位置的嵌固钢管6安装pvc隔离套管20；然后进行桩基混凝土灌注。

步骤三、钢管柱定位支架10安装及承台9施工：桩基1上部进行桩头凿除，然后施工垫层7，嵌固钢管6上部与钢管柱定位支架10下部通过顶托连接钢板19进行焊接安装，随后进行钢筋绑扎、模板安装和混凝土浇筑。

步骤四、钢管柱12的安装：首段钢管柱12通过定位钢块14进行定位，钢管柱12通过螺栓13连接钢管柱连接环板11和整体式连接钢板15，并对钢管柱连接环板11和整体式连接钢板15进行焊接；钢管柱12之间通过内衬管21和定位卡24进行定位，通过螺栓23和弧形护板25进行连接，并对钢管柱12和弧形护板25连接位置进行焊接。

步骤五、钢管柱12和钢管芯连接：钢管柱12和钢管芯柱29用连接翅片30进行连接。钢管柱12在端头沿轴线切割4处缝槽，缝槽长为设计长度，钢管柱12的顶端设在楼面上1米，将事先两端已制好的连接翅片30芯的钢管芯柱29插入钢管柱12缝槽内，钢管柱12缝槽与连接翅片30满焊，并且保证三管同圆度，随后对该段柱进行钢筋绑扎、钢模安装和混凝土浇筑。

步骤六、上下层梁柱结点处钢管芯柱29的连接：钢筋定位钢板42通过定位螺杆41进行定位，梁主筋43通过直螺纹套筒39与钢筋定位钢板42进行连接，钢筋定位钢板42与钢管芯柱29和齿形护板40进行焊接固定，随后对该段进行钢筋绑扎、钢模安装和混凝土浇筑，混凝土浇筑过程中通过钢筋定位钢板42上的振捣孔45进行振捣。

步骤七、钢管芯柱29与型钢芯柱35的连接：在钢管芯柱29与型钢芯柱35的连接处，在钢管芯柱29端头沿轴线切割4处缝槽，缝槽高为设计高度。安装时往缝槽插入型钢并与型钢腹板满焊，随后对该段进行钢筋绑扎、钢模安装和混凝土浇筑。