CN202627326U - 高层建筑型钢混凝土组合结构用的型钢柱 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种高层建筑型钢混凝土组合结构用的型钢柱，包括由下至上依次连接的多个柱节，任意相邻两个柱节的接口处设有内套接口，相邻两个柱节连接处的外侧壁上设有扣固式组件；其施工方法是相邻两个柱节之间先通过内套接口实现插接式的初步定位，再采用十字延长线结合扣固组件的方法进行柱的定位校正；继而采用定尺量测的方法进行柱标高调整；然后采用十字延长线结合扣固组件的方法进行柱节的全长垂直度校正。本型钢柱将传统型钢柱每个楼层一个施工接口提升至每两个楼层或三个楼层一个施工接口，可使型钢柱节约一半以上施工接口，大大降低因施工接口操作引起偏位误差的几率，提高安装质量的保证度。

Description

高层建筑型钢混凝土组合结构用的型钢柱

技术领域

本实用新型涉及土木工程的梁柱结构施工技术领域，特别涉及一种高层建筑型钢混凝土组合结构用的型钢柱。

背景技术

随着建筑设计水平的提高，人们对建筑物的高空间和宽阔平面的要求已进入高端化，高层建筑的商业楼层、入口大堂除高空间大跨度层要求外，在平面布置还要求墙柱截面占用面积最小、可利用面积最大，以达到建筑使用功能的良好效果。这些高空间和大跨度层往往位于高层建筑的底部，梁柱承载力大，故要求钢筋混凝土梁柱的截面尺寸也随之增大。目前在建筑结构设计领域采用了一种“型钢混凝土组合结构”新技术，其特点是利用型钢混凝土构件的承载能力高于同尺寸钢筋混凝土构件的承载能力一倍以上的高承载力优势，大大地减小梁柱的截面尺寸，以满足建筑使用功能上高空间和平面空间可利用面积最大的效果。

传统的型钢混凝土组合结构中，型钢柱一般需每层吊装，其施工接口多，且吊装工作量大、工期长；型钢柱的定位缺乏安全有效而精确的调整组件和调整方法，因此型钢柱定位精度低，无法有效保证规范对型钢柱垂直度、标高准确度、柱截面水平旋转偏离角度为0°、型钢与钢筋的距离尺寸、型钢保护层厚度、钢筋混凝土保护层厚度等的质量重要指标。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种高层建筑型钢混凝土组合结构用的型钢柱，该型钢柱使用方便快捷，且可有效提高型钢混凝土组合结构的施工精度和施工效率。

本实用新型的技术方案为：一种高层建筑型钢混凝土组合结构用的型钢柱，包括由下至上依次连接的多个柱节，任意相邻两个柱节的接口处设有内套接口，相邻两个柱节连接处的外侧壁上设有扣固式组件。

所述扣固式组件包括钢板母材、扣固钢板和锁紧螺栓；相邻的两个柱节中，各柱节在连接处的外侧壁上分别焊接固定有钢板母材，钢板母材两侧分别设置扣固钢板，扣固钢板通过锁紧螺栓与钢板母材固定连接。

所述扣固钢板上设有多个长孔，扣固钢板在各长孔处通过锁紧螺栓与钢板母材固定连接，其中长孔可方便柱节位置的精确调节。

所述任意相邻的两个柱节中，位于下方的柱节顶部设置内套接口，内套接口为焊接于柱节内侧的钢板。

所述内套接口的高度为15~40mm。

所述柱节的高度为2个楼层或3个楼层的高度，根据施工现场的实际情况及吊装条件的允许范围，单个柱节的高度也可为3个楼层以上的高度。柱节越高，则柱节之间的施工接口越少，因施工接口操作引起偏位误差的几率也就越少，型钢柱的安装质量可得到更好的保证。

所述各个柱节的截面结构相同，柱节中部为2个腹板相互垂直构成的十字结构，十字结构的4个端部分别设有翼缘板，内套接口焊接固定于各个翼缘板的内侧。

本实用新型根据上述型钢柱可实现一种高层建筑型钢混凝土组合结构用的型钢柱施工方法，包括以下步骤：

（1）批量加工成型型钢柱的各柱节；

（2）采用十字延长线的定位校正方法，安装位于最底层的柱节；

（3）在已安装的柱节上安装相邻位于其上方柱节，已安装的柱节为下方柱节，位于已安装柱节上方的柱节为上方柱节，上方柱节先通过内套接口进行插接式的初步定位并调整，接着进行标高调整，然后采用十字延长线的定位校正方法，对柱节的同心度、水平旋转偏离角度是否为0°和垂直度分别进行校正，通过扣固式组件对柱节进行反复调整校正并锁紧固定，最后对施工接口进行焊接；

（4）相邻两个柱节安装完成后，安装型钢梁、钢筋和模板，最后进行混凝土浇筑；

（5）重复步骤（3）和（4），直至整个高层建筑型钢混凝土组合结构施工完成。

其中，所述步骤（2）具体为：

（2-1）先在建筑施工平面测量放线出柱节的截面中心点，并在楼面上或基础地模面上弹画十字延长线，十字延长线通过柱节的截面中心点，且十字延长线与柱节中部十字结构的对应边平行；

（2-2）在柱节的各翼缘板上弹画垂直于建筑施工平面的纵向中心线，在柱节的两端面上弹画十字线，十字线通过柱节的截面中心点并与相对两翼缘板的中心线连接；

（2-3）柱节安装时，检查柱节各翼缘板上的纵向中心线是否都与弹画在楼面上或基础地模面上的十字延长线连接并垂直，若是，则柱节截面的水平旋转偏位角为0°，柱节也垂直；若否，则调整柱节，直至其各翼缘板上的纵向中心线均与弹画在楼面上或基础地模上的十字延长线连接并垂直。

所述柱节安装时，将固定于下方柱节上的内套接口嵌于上方柱节内侧，实现插接式的初步定位。

柱节的定位调整时，采用液压千斤顶错位内顶法；具体为：

调整柱节的定位前，先在钢板母材外侧设置扣固钢板，形成扣固式结构；液压千斤顶顶推方向的锁紧螺栓在调整前需放松，调整后锁紧；

调整柱节的定位时，液压千斤顶在十字结构的一分格内水平置于两个柱节的接口处，利用两块钢板使液压千斤顶两端分别上下错位顶固于两个柱节的腹板和柱节翼缘板之间，通过液压千斤顶的顶推完成一个方向的调整；

通过在十字结构的各个分格内进行多次调整，直至上下两个柱节在十字结构两个方向上连接定位的各参数均达到精度控制要求。

柱节标高调整时，采用定尺量测的方法；具体为：

柱节吊装前先在下方柱节上画出标高基准线，然后根据楼层高度尺寸计算量出对应上方柱节的标高水准线，并使上方柱节的标高水准线与下方柱节上的标高基准线的距离为一整数定尺长度，同时复核上方柱节的标高水准线至施工接口处的长度尺寸是否符合计算长度要求，经复核确认后根据需要进行微量加工调整；在对上方柱节进行插接式初步定位后，对上方柱节进行标高调整时，主要是量测下方柱节的标高基准线与上方柱节的标高水准线的距离是否符合所计算的定尺长度，若符合，则标高符合要求，若不符合，则重新进行标高调整。

柱节的垂直度调整时，采用扣固式定位的方法；具体为：

调整柱节的垂直度时，沿下方柱节截面十字结构轴线的四个端部方向设置钢丝绳拉缆，钢丝绳拉缆的上端扣固于上方柱节顶部的扣固钢板母材上，钢丝绳拉缆的下端扣固于预埋在相邻柱位旁楼层混凝土梁内的吊环上，钢丝绳拉缆上离地面一米高处设置花蓝对拉螺丝；柱节的垂直度调整按十字结构两个相互垂直的方向先后进行，调整前先把相邻两个柱节接口处调整方向用的锁紧螺栓放松，通过上方柱节上方的吊车吊臂在调整方向的轻微摆动使上方柱节的垂直度接近，然后通过柱节左右两边钢丝绳拉缆上的花蓝对拉螺丝的拉紧和放松，使上方柱节顶端左右轻微摆动，从而使上方柱节得到垂直度的调整，锁紧左右两侧的锁紧螺栓后，进行柱节前后方向上的垂直度调整；

按十字结构两个相互垂直的方向进行往返多次调整，直至柱节的垂直度达到精度控制要求；

柱节的垂直度调整完成后，通过扣固式组件将两个柱节之间完全锁紧固定。

本高层建筑型钢混凝土组合结构用的型钢柱制作时，可先在工厂将柱节大批量加工成半成品，根据安装进度需要送至施工场地，通过吊装设备对各柱节进行安装即可。安装时，相邻两个柱节之间上方柱节先通过内套接口实现插接式的初步定位；再采用十字延长线结合扣固组件的方法进行柱的定位校正；继而采用定尺量测的方法进行柱标高调整；然后采用十字延长线结合扣固组件的方法进行柱节的全长垂直度校正，按以上顺序反复三次从调校至微调，使型钢柱各柱节就位的水平旋转角为0°、柱截面定位的准确度、各柱节的垂直度和同心度、柱标高的准确度等均符合精度要求。而在进行混凝土浇筑之前，型钢梁、钢筋和模板的安装可采用传统安装方法进行。

本实用新型相对于现有技术，具有以下有益效果：

1、本高层建筑型钢混凝土组合结构用的型钢柱施工前先在工厂将柱节大批量加工成半成品，充分利用工厂车间机械制作的优势，使型钢柱的截面尺寸、长度、平直度、垂直度和同心度等都能得到有效的保证。根据柱节的实际重量或吊装条件，将传统型钢柱每个楼层一个施工接口提升至每两个楼层或三个楼层以上一个施工接口，可使型钢柱节约一半以上施工接口，大大降低因施工接口操作引起偏位误差的几率，提高安装质量的保证度。型钢柱构件在钢结构厂制作，不占主导工期，不占施工场地；同时，由于减少了柱节接口，能节省接口工料和周转材料，节约成本。

2、本高层建筑型钢混凝土组合结构用的型钢柱中，相邻两个柱节之间先通过内套接口插接定位，再采用定尺量测的方法进行柱节标高调整；继而采用十字延长线的方法进行精确定位；然后用扣固式定位的方法进行柱的垂直度调整。充分利用柱节接口四个侧面的扣固式组件扣固的稳定安全措施，使重大的型钢柱安装时能安全顺利完成了就位→调校→微调→固定→接口焊接的全施工过程。可有效保证型钢柱中各柱节的垂直度和同心度，型钢柱标高的准确度。使型钢柱就位的水平旋转角为0°，保证单柱节垂直度偏差≤h/1000且不大于10mm，确保型钢柱和外包钢筋混凝土两个截面的中心点重合在一个同心度，从而保证了型钢柱的混凝土保护层厚度和型钢柱外包钢筋混凝土柱保护层厚度符合规范合格率大于90%的规定、外包钢筋混凝土柱纵筋与型钢的净距离≥30mm、型钢柱与型钢梁驳接处预留伸出牛腿段标高及其与梁的中轴线在同一直线上、型钢柱预留梁上下主筋穿孔标高偏差<5mm等多项重要质量指标。

3、本高层建筑型钢混凝土组合结构用的型钢柱施工方法中，任意相邻两个柱节之间均采用十字延长线的校正方法进行定位调整，使型钢柱的定位水平偏离角为0°。同时采用插接式和扣固式定位的稳定安全措施，使重大的型钢柱安装时柱节之间的接口可顺利完成就位、调校、微调、固定等施工过程，有效提高型钢柱定位和标高控制以及垂直度的精确度，确保了高层建筑型钢混凝土组合结构的各项质量指标，施工过程技术先进、施工工艺精湛便捷、施工安全可靠，同时施工成本也低于传统型钢柱。

附图说明

图1为本高层建筑型钢混凝土组合结构用的型钢柱的结构示意图。

图2为本高层建筑型钢混凝土组合结构用的型钢柱中，单个柱节上内套接口的结构示意图。

图3为本高层建筑型钢混凝土组合结构用的型钢柱施工方法中，采用十字延长线的定位校正方法时的原理示意图。

图4为本高层建筑型钢混凝土组合结构用的型钢柱施工方法中，采用定尺量测的标高调整方法及采用十字延长线垂直度校正方法时的原理示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本实用新型作进一步的详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例

本实施例一种高层建筑型钢混凝土组合结构用的型钢柱，其结构如图1所示，包括由下至上依次连接的多个柱节1，任意相邻两个柱节的接口处设有内套接口2，相邻两个柱节连接处的外侧壁上设有扣固式组件。

扣固式组件包括钢板母材3、扣固钢板4和锁紧螺栓5；相邻的两个柱节中，各柱节在连接处的外侧壁上分别焊接固定有钢板母材3，钢板母材两侧分别设置扣固钢板4，扣固钢板4通过锁紧螺栓5与钢板母材3固定连接。

扣固钢板上设有多个长孔，扣固钢板在各长孔处通过锁紧螺栓与钢板母材固定连接，其中长孔可方便柱节位置、垂直度的精确调节。

任意相邻的两个柱节中，位于下方的柱节顶部设置内套接口，如图2所示，内套接口2为焊接于柱节内侧的钢板。

内套接口2的高度为15~40mm。

任意相邻的两个柱节中，位于下方柱节画出标高基准线，位于上方柱节画出标高水准线，如图4所示，标高基准线画于下方柱节四个侧面；标高水准线画于上方柱节四个侧面。

在测量画出下方柱节的标高基准线10后，根据楼层高度尺寸计算确定对应上方柱节的标高水准线11的位置，并使上方柱节的标高水准线11与下方柱节上标高基准线10的距离为一整数定尺长度。标高调整时，主要量测下方柱节上标高基准线与上方柱节的标高水准线的距离，若符合所计算的定尺长度，就证明标高符合要求。

任意相邻的两个柱节中，沿下方柱节截面的十字结构轴线的四个方向设置钢丝绳拉缆12，如图4所示。

钢丝绳拉缆12的上端扣固于上方柱节顶部的扣固钢板母材上，其下端扣固于预埋在相邻柱位旁楼层混凝土梁内的吊环上；钢丝绳拉缆12离地面一米高处设置花蓝对拉螺丝13。柱节的垂直度调整按轴线十字两个方向先后进行，调整前先把柱节接口处调整方向的扣固钢板锁紧螺栓5放松，通过吊车吊臂在调整方向的轻微摆动使柱节的垂直度接近垂直后，再通过柱节左右两边拉缆12的花蓝对拉螺丝13的拉紧和放松，使柱节顶端左右轻微摆动得到垂直度的调整，调整柱节全长垂直后将扣固钢板锁紧螺栓锁紧，然后进行柱节的另一个方向垂直度的调整。

柱节1的高度为2个楼层或3个楼层的高度，根据施工现场的实际情况及吊装条件的允许范围，单个柱节的高度也可为3个楼层以上的高度。柱节越高，则柱节之间的施工接口越少，因施工接口操作引起偏位误差的几率也就越少，型钢柱的安装质量可得到更好的保证。

各个柱节的截面结构相同，如图2所示，柱节中部为2个腹板相互垂直构成的十字结构6，十字结构6的4个端部分别设有翼缘板7，内套接口2焊接固定于各个翼缘板7的内侧。

本实施例根据上述型钢柱实现一种高层建筑型钢混凝土组合结构用的型钢柱施工方法，包括以下步骤：

（1）批量加工成型型钢柱的各柱节1；

（2）采用十字延长线结合扣固组件的方法进行柱节的定位校正和柱节的垂直度校正，采用定尺量测的方法进行柱标高调整，如图3和图4所示，该过程具体为：

（2-1）先在建筑施工平面测量放线出柱节的截面中心点，并在楼面上或基础地模面上弹画十字延长线8，十字延长线通过柱节的截面中心点，且十字延长线与柱节中部十字结构的对应边平行；

（2-2）在柱节的各翼缘板上弹画垂直于建筑施工平面的纵向中心线9，在柱节的两端面上弹画十字线，十字线通过柱节的截面中心点并与相对两翼缘板的中心线连接；

（2-3）在下方柱节上画出标高基准线10，然后根据楼层高度尺寸计算出对应上方柱节的标高水准线位置，并使其与下方柱节标高基准线的距离为一整数定尺长度，弹画出上方柱节标高水准线11，同时复核上方柱节的标高水准线11至接口处长度尺寸是否符合计算长度要求，若是，可进入柱节安装工序；若否，则根据需要给于长度微量加工调整；

（2-4）沿下方柱节截面十字结构轴线的四个方向设置钢丝绳拉缆12，如图4所示，钢丝绳拉缆12的上端扣固于上方柱节顶部的扣固钢板母材上，其下端扣固于预埋在相邻柱位旁楼层混凝土梁内的吊环上，钢丝绳拉缆12离地面一米高处设置花蓝对拉螺丝13；

（2-5）柱节安装时，检查柱节的定位准确度、柱节标高控制的准确度、柱节垂直的准确度，其具体如下：

检查柱节各翼缘板上的纵向中心线9是否都与弹画在楼面上或基础地模面上的十字延长线8连接并垂直，若是，则柱节截面的定位准确和水平旋转偏位角为0°；若否，则调整柱节的定位，直至其各翼缘板上的纵向中心线均与弹画在楼面上或基础地模上的十字延长线连接并垂直；

检查量测下方柱节上标高基准线10与上方柱节的标高水准线11的距离是否符合所计算的定尺长度，若是，就证明柱节标高符合要求；若否，则调整柱节的标高；

检查柱节全长各翼缘板上的纵向中心线9是否都全长垂直并与弹画在楼面上或基础地模面上的十字延长线8连接，若是，则柱节全长垂直；若否，则调整柱节的全长垂直度；直至其各翼缘板上的纵向中心线全长垂直并均与弹画在楼面上或基础地模上的十字延长线连；

（3）在已安装的柱节上安装相邻位于其上方柱节，已安装的柱节为下方柱节，位于已安装柱节上方的柱节为上方柱节，上方柱节先通过内套接口进行插接式的初步定位并调整，接着进行标高调整，然后采用十字延长线的定位校正方法，对柱节的同心度、水平旋转偏离角度是否为0°和垂直度分别进行校正，通过扣固式组件对柱节进行反复调整校正并锁紧固定，最后对施工接口进行焊接；按以上顺序反复三次从调校至微调，使型钢柱各柱节就位的水平旋转角为0°、柱截面定位的准确度、各柱节的垂直度和同心度、柱标高的准确度符合精度要求；

（4）相邻两个柱节安装完成后，安装型钢梁、钢筋和模板，最后进行混凝土浇筑；

（5）重复步骤（3）和（4），直至整个高层建筑型钢混凝土组合结构施工完成。

上述方法中，柱节安装时，将固定于下方柱节上的内套接口嵌于上方柱节内侧，实现插接式的初步定位；柱节的定位调整时，采用液压千斤顶错位内顶法；具体为：先在钢板母材外侧设置扣固钢板，形成扣固式结构；液压千斤顶顶推方向的锁紧螺栓在调整前需放松，调整后锁紧；

调整柱节定位时，液压千斤顶在十字结构的一分格内水平置于两个柱节的接口处，利用两块钢板使液压千斤顶两端分别上下错位顶固于两个柱节的腹板和翼缘板之间，通过液压千斤顶的顶推完成一个方向的调整；

通过在十字结构6的各个分格内进行多次调整，直至上下柱节十字两个方向翼缘板上的纵向中心线9都与弹画在楼面上或基础地模面上的十字延长线8连接并垂直，各参数均达到精度控制要求。

柱节标高调整时，采用定尺量测的方法；具体为：

柱吊装前先在下方柱节上画出标高基准线10，然后根据楼层高度尺寸计算量出对应上方柱节的标高水准线11，并使其与下方柱节上标高基准线10的距离为一整数定尺长度，同时复核上方柱节的标高水准线11至接口处长度尺寸是否符合计算长度要求，经复核确认后根据需要给于微量加工调整，在柱节的标高调整中，主要量测下方柱节的标高基准线10与上方柱节的标高水准线11的距离，若符合所计算的定尺长度，就证明标高符合要求。

柱节的垂直度调整时，采用十字延长线结合扣固式定位的方法；具体为：

调整柱的垂直度时，沿柱十字结构轴线的四个末端方向设置钢丝绳拉缆12，钢丝绳拉缆的上端扣固于上方柱节顶部的扣固钢板母材上，其下端扣固于预埋在相邻柱位旁楼层混凝土梁内的吊环上，拉缆内离地面一米高处设置花蓝对拉螺丝13。柱的垂直度调整按十字结构相互垂直的两个方向先后进行，调整前先把柱节接口处调整方向的扣固钢板锁紧螺栓5放松，通过柱上端吊车吊臂在调整方向的轻微摆动使柱垂直度基本垂直或接近垂直，然后通过柱左右两边钢丝绳拉缆上的花蓝对拉螺丝的拉紧和放松，使柱的顶部左右轻微摆动得到垂直度的调整，调整至柱节各翼缘板上的纵向中心线全长垂直并均与弹画在楼面上或基础地模上的十字延长线相连后，将扣固钢板上的锁紧螺栓锁紧，然后进行柱的另一个方向垂直度的调整。

通过在十字结构轴线相互垂直的两个方向往返多次调整，直至柱节全长的垂直度各参数均达到精度控制要求。

通过以上顺序反复三次从调校至微调，直至两个柱节连接的各参数均达到精度控制要求。

柱节调整完成后，通过扣固式组件将两个柱节之间完全锁紧固定，然后进入相邻两柱节接口的焊接工序。

本高层建筑型钢混凝土组合结构用的型钢柱制作时，可先在工厂将柱节大批量加工成半成品，根据安装进度需要送至施工场地，通过吊装设备对各柱节进行安装即可。安装时，相邻两个柱节之间上方柱节先通过内套接口实现插接式的初步定位；再采用十字延长线结合扣固组件的方法进行柱的定位校正；继而采用定尺量测的方法进行柱标高调整；然后采用十字延长线结合扣固组件的方法进行柱节的全长垂直度校正，按以上顺序反复三次从调校至微调，使型钢柱各柱节就位的水平旋转角为0°、柱截面定位的准确度、各柱节的垂直度和同心度、柱标高的准确度符合精度要求。柱节调整完成通过扣固式组件将两个柱节之间完全锁紧固定后，进入相邻两柱节接口的焊接工序。而在进行混凝土浇筑之前，型钢梁、钢筋和模板的安装可采用传统安装方法进行。

如上所述，便可较好地实现本实用新型，上述实施例仅为本实用新型的较佳实施例，并非用来限定本实用新型的实施范围；即凡依本实用新型内容所作的均等变化与修饰，都为本实用新型权利要求所要求保护的范围所涵盖。

Claims (7)

1.高层建筑型钢混凝土组合结构用的型钢柱，其特征在于，包括由下至上依次连接的多个柱节，任意相邻两个柱节的接口处设有内套接口，相邻两个柱节连接处的外侧壁上设有扣固式组件。

2.根据权利要求1所述高层建筑型钢混凝土组合结构用的型钢柱，其特征在于，所述扣固式组件包括钢板母材、扣固钢板和锁紧螺栓；相邻的两个柱节中，各柱节在连接处的外侧壁上分别焊接固定有钢板母材，钢板母材两侧分别设置扣固钢板，扣固钢板通过锁紧螺栓与钢板母材固定连接。

3.根据权利要求2所述高层建筑型钢混凝土组合结构用的型钢柱，其特征在于，所述扣固钢板上设有多个长孔，扣固钢板在各长孔处通过锁紧螺栓与钢板母材固定连接。

4.根据权利要求1所述高层建筑型钢混凝土组合结构用的型钢柱，其特征在于，所述任意相邻的两个柱节中，位于下方的柱节顶部设置内套接口，内套接口为焊接于柱节内侧的钢板。

5.根据权利要求4所述高层建筑型钢混凝土组合结构用的型钢柱，其特征在于，所述内套接口的高度为15~40mm。

6.根据权利要求1所述高层建筑型钢混凝土组合结构用的型钢柱，其特征在于，所述柱节的高度为2个楼层或3个楼层的高度。

7.根据权利要求1所述高层建筑型钢混凝土组合结构用的型钢柱，其特征在于，所述各个柱节的截面结构相同，柱节中部为2个腹板相互垂直构成的十字结构，十字结构的4个端部分别设有翼缘板，内套接口焊接固定于各个翼缘板的内侧。

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