高層建筑鋼管混凝土柱施工技術探討

摘要：在圓形鋼管內澆灌混凝土形成了鋼管混凝土柱，其主要特點是抗壓性和鋼管韌性以及塑性強，利益這些特點能使管內混凝土受三向約束，混凝土作用發揮至最佳，增強了結構構件的承載與抗震能力。文章分析鋼管混凝土的設計相關要求和對鋼管吊裝、梁板支模、鋼筋綁扎、混凝土澆筑等工序交叉同步施工以及選用的質量控制對策，并給予解析。

關鍵詞：鋼管混凝土柱；施工技術

引言

近幾年，研究應用多元化結構很多，鋼管混凝土柱是形式之一，而研究成功的應用也被建筑界專家有所關注。它使用梁鋼筋和鋼牛腿與節點環板的傳力方法，并且配以雙向密肋梁模殼樓蓋和肋型樓蓋，變成了鋼管混凝土板柱結構，提現出鋼管柱的優點，所以在建筑工程中逐漸被應用起來。

1、工程概況

某大廈位于市區的十字路口，地上35層，其中裙樓6層，地下2層，工程為鋼框架一核心筒混凝土結構，本大廈外圍柱選用16根1100film壁厚16mm的鋼管柱，將C60高強度混凝土往鋼管柱里填充，選用C35的混凝土在鋼管柱外側進行外包，有效的保護鋼管柱，柱大小為1.2mx1.2m，核心筒選用500mm厚的鋼筋混凝土剪力墻結構。

2、鋼管混凝土的設計要求

2.1與普通鋼筋混凝土柱連接措施

a.鋼管不插入下部鋼筋混凝土柱內。而采用設置附加插筋的方式；

b.鋼筋端部配置密封環形板，環形板和下部預埋的鋼板進行焊接；

c.在預埋鋼板下設置局部抗壓鋼筋網；

d.控制密封環形板內徑，盡可能確保鋼管內的混凝土和下部融匯（見圖1）

圖1柱腳節點詳圖 圖2 梁柱節點詳圖

2.2梁柱節點處的構造措施

在梁柱節點的地方選用由上下增強環，與在梁寬范疇內配置的腹板聯合組成的\"托盤\"傳達梁端剪力。為了確保\"托盤\"范疇內混凝土澆搗密實，有意識的減少上下強化環外徑。同時，在梁端剪力作用下腹板及上加強環達到防備\"撕裂\"現象的發生。要求上下強化環和腹板均嵌入鋼管內5em，通過鋼筋貫穿形式傳達彎矩，相關手法如下：

a.梁端面直接采取粗直徑高強鋼筋貫穿鋼管，并且在鋼管制作時預留穿插鋼筋的孔洞。

b.為防止因同一排貫穿鋼筋過多而損壞鋼管。將把已被貫穿鋼筋分成上下兩排安放，且鋼筋的數少于3根（間距> lOOmm）。

c.根據設計要求僅部分梁底縱筋貫穿鋼管。其余縱筋均在鋼管柱邊截斷（見圖2）。

2.3與轉換厚板的連接措施

a.為不切斷鋼筋混凝土轉換厚板板底設置的雙向四層鋼筋網。鋼管混凝土柱僅嵌入轉換厚板內100mm。

b.在鋼管混凝土柱頂端設置封I21環形板。并與轉換厚板板底縱筋焊接，起加強嵌固作用（見圖3）。

圖3柱與厚板節點詳圖

c.限定封口環形板內外徑，以保證軸向力盡可能直接向鋼管內的核心混凝土傳遞。

d.在轉換厚板與鋼管間設置附加縱向插筋及水平螺旋箍筋。用以傳遞彎矩及水平剪力。

e.轉換厚板內設置抗沖切鋼筋。

4、鋼管柱的施工工藝分析

以下是鋼管柱的施工工藝基本流程：

4.1鋼管柱吊裝施工

鋼管柱標準層每層高3.5 m，裙樓層高5 m，采用每層吊裝一次，吊裝焊接點預留在樓層以上1.5 m處，鋼管柱標準層吊重2.75 t，裙樓吊重3.93 t，采用QTZ160t·m的塔吊吊裝，吊裝在每層混凝土澆筑完成后插入進行，16根鋼管柱吊裝分兩批進行，每次吊裝8根，每次吊裝時間半天。

4.2鋼管柱的吊裝定位

柱定位選用外側垂線和內部軸線控制網相互組合的方式實行控制，內部軸線控制網使用垂準儀投點測繪，并且放出柱的方圓邊線以及鋼管柱吊裝定位軸線點，在第一層是內部軸線網點。外側每層采用垂線，每層的垂線控制點在下一層的鋼管柱上，同時每隔5層進行一次外側軸線點的復核，輔以經緯儀進行。當出現外側軸線點與內部軸網控制偏差1mm時應進行軸線的復核，找出原因，進行糾偏。

4.3鋼管柱的焊接

鋼管柱的焊接采用氣弧焊，焊接完成后先進行超聲波檢測自檢，自檢合格后邀請第三方檢測單位進行檢測。

4.4鋼管柱高強度混凝土的澆筑

鋼管柱內高強度C60混凝土采用塔吊吊運的方式在鋼管柱焊接檢測合格后進行，同時在柱內預埋檢測混凝土密實度的超聲波管。

a.高強度混凝土的質量原材料控制

水泥：選用強度等級為52.5的普通硅酸鹽水泥。

摻合料：選擇1級粉煤灰，I級粉煤灰的活性較硅灰小，但對混凝土的后期強度提高有特殊的作用。

減水劑：在減水劑選擇時，適合高強混凝土的生產。

碎石：選用5～31.5 mm碎石，該種碎石立方體抗壓強度高，滿足高強混凝土的使用要求。

河砂：選用東江中粗砂，該砂細度模數在2.8-3.2之間，顆粒級配好，砂源干凈，砂的含泥量及泥塊含量少，不含氯離子。

b.混凝土配合比設計C60混凝土配合比設 計28 d 平均抗壓強度應達到72 MPa，保證混凝土有足夠的富余強度，彌補生產及施工過程中一些不確定因素對混凝土強度的影響。

c.混凝土的澆筑振搗

鋼管柱用插入式振搗棒密插短振，逐層振搗。振搗棒垂直插入混凝土內，要快插慢拔，振搗棒應插入下一層混凝土中5～10cm。振搗棒插點按梅花形均勻布置，逐點移動，按順序進行，不得漏振，每點振搗時間不少于60S。管外配合人工木槌敲擊，根據聲音判斷混凝土是否密實，每層振搗至混凝土表面平齊不再明顯下降，不再出現氣泡，表面泛出灰漿為止。

鋼管柱混凝土超聲波檢測，每幾層進行一次，在混凝土強度達到100%后進行。

4.5鋼管柱外包混凝土施工

鋼筋綁扎和鋼管柱模板施工，鋼管柱外包混凝土采用和梁板混凝土一起澆筑的方式進行。

4.6標準層鋼管柱與結構梁板模板的交叉配合施工

1d：鋼管柱吊裝與核心筒柱墻鋼筋同時進行，一天之內完成鋼管柱的吊裝；

2d～3d：同一時間實行鋼管柱焊接及梁板模板支撐體系交叉，另外鋼管柱的焊接和檢測以及結構梁板模板同一時間完成。焊接過程中在鋼管柱外圍采用彩條布封閉圍護；

4d- 5d：在鋼管柱內混凝土完成澆筑的同時，也對梁板鋼筋的綁扎和鋼管外包柱的鋼筋綁扎以及模板支設，實行三道工序交叉；

6d：對鋼管柱外包與結構梁板柱混凝土進行澆筑。

5、結束語

在鋼管混凝土柱施工中，鋼管柱與基礎底板的連接，鋼管柱的分節長度及吊裝方法，異徑鋼管的連接，混凝土澆筑工藝等均存在多種可選擇的方法。鋼管混凝土柱在保留鋼材用量、承載力雷同情形下，構件的橫截面面積較鋼筋混凝土柱可減二分之一，不但減輕整個建筑物的重量，也在建筑物不增加高度的情況下，增大了建筑面積，因而具有廣闊的推廣前景。