鋼管－型鋼混凝土組合立柱結構施工技術

張其將

（安鋼工程技術分公司）

鋼管－型鋼混凝土組合立柱結構施工技術

張其將

（安鋼工程技術分公司）

介紹鋼管－型鋼混凝土組合立柱結構施工優勢、劣勢，結合施工實例，對鋼混組合結構施工過程中應注意的問題及施工技術難點進行了討論，并提出解決措施，以期指導實踐。

鋼管－型鋼混凝土組合結構 施工技術 控制要點

0 概述

鋼管－型鋼混凝土組合結構是指在鋼管內填筑混凝土與型鋼混凝土相互組合在一起的，鋼結構與混凝土有機結合的一種組合結構。由于結構鋼與混凝土兩種材料在受力過程中具有相互制約、相互補充、相互保護的特性，從而使其具有相對較高的承載能力和剛度，較好的塑性和韌性，具備了良好的防火性能和抗震性能，應用于重要結構工程時有無法比擬的優越性。同時，采用鋼管－型鋼混凝土框架結構能充分利用混凝土承受壓力和鋼結構承受拉力的材料特性，可大幅度地提高組合結構的極限承載能力、剛度和局部穩定性。這些優點使鋼管－型鋼混凝土組合結構在越來越多的結構工程中被廣泛采用，并取得了良好的經濟效益和顯著的社會效應。

鋼管－型鋼混凝土組合結構與傳統鋼結構相比：（1）與鋼結構比，可節省鋼材50%；（2）強度在任意方向都是相等的，對于抵抗方向不確定的地震作用力，是很有效的；（3）應用高強混凝土的一種最有效和最經濟的結構形式。其承載力可高出同樣橫截面的鋼筋混凝土的一倍以上，是大跨、高層、重載和抗震、抗爆結構的受壓比較理想的桿件；（4）綜合經濟效益好。型鋼混凝土組合結構較鋼結構在耐久性、耐火等方面均勝一籌，型鋼混凝土框架較鋼框架可節省鋼材50%或者更多，具有節約鋼材、防止鋼結構局部和整體屈曲、增加結構剛度和阻尼、具有防銹、防腐、防火等優勢。

鋼管－型鋼混凝土組合結構與普通鋼筋混凝土結構相比：（1）強度高、質量輕、塑性好、耐疲勞、耐沖擊等；（2）鋼管本身可兼作模板，可省去支模和拆模的工作；（3）鋼管兼有鋼筋和箍筋的作用，制作鋼管比制作鋼骨架省工，鋼管即筋性承重骨架，可省去支撐，縮短工期，施工不受季節限制；（4）具有承載力高、構件截面小、抗剪能力高、延性好、施工時節省模板，加快施工進度。

但是，鋼管－型鋼混凝土組合結構也有其自身的缺點。主要表現在鋼管－型鋼混凝土組合結構的施工過程中，既要顧及到鋼管與鋼結構施工的注意事項，又要把握好混凝土結構的施工特點，并且在不同材料構件的節點處施工較為復雜。

1 鋼管－型鋼混凝土組合結構施工中應注意的問題

1.1 主要組織措施

鋼管－型鋼混凝土組合結構在施工前，要確定鋼管混凝土的灌注方式和型鋼構件空間段的劃分、支模、及混凝土的澆注等。由于組合結構自身的特殊性，要兼顧鋼結構和混凝土結構施工中的注意事項，不同結構之間在流水施工中經常會存在矛盾和沖突，一定要在施工組織設計時要進行合理的組織和安排，要有專業人員進行過程控制。在施工前，要注意如節點處、型鋼上鋼筋的預留孔等，要進行有關鋼結構與其他構件相連接部位節點的處理。

1.2 原材料及配合比控制

鋼管－型鋼混凝土組合結構節點處的構造十分復雜，往往會出現鋼筋密、排布困難，接頭連接處需使用直螺紋。若節點處鋼筋太多可以進行鋼筋等強度代換，以減少鋼筋根數。

鋼管內澆注混凝土宜采用C40微膨脹混凝土。結合泵送施工工藝，要求混凝土具有較好的可泵性，并具備大流動性、緩凝與早強的工作性能；其次為保證混凝土凝固后與鋼結構的良好密貼，應具有收縮補償的特性。混凝土的拌和坍落度控制在2l cm～23 cm，初凝時間＞10 h，粒徑 5 mm～20 mm 碎石，中粗河砂，外加減水劑、微膨脹劑及粉煤灰。混凝土水灰比為0.36。對于灌注時間較長、受外界條件影響較大的施工可結合現場混凝土澆筑施工實際，經過實驗來確定摻加緩凝劑的規格及數量。

1.3 施工順序控制

構件空間段劃分—技術要點劃分—鋼結構制作—節點處理—鋼筋工程—支模工程—混凝土工程—拆模養護—測量—修正—現場安裝。

1.4 混凝土的運輸及養護

混凝土宜采用攪拌運輸車運輸。運輸車應具有防風、防曬、防雨設施。運輸過程中出現離淅或使用外加劑進行調整時，攪拌運輸車應進行快速攪拌，攪拌時問不應少于120 s。

混凝土施工后進行保溫、保濕養護。初凝前應進行噴霧養護，養護時間不少于14 d。拆模后安裝PVC水管噴淋養護，確保14 d內混凝土表面濕潤。

2 施工難點分析及解決方案

2.1 鋼管－型鋼混凝土立柱的安裝過程

鋼管－型鋼混凝土立柱安裝要正確選擇吊具和吊點設置。立柱吊點的設置需考慮吊裝簡便，穩定可靠，還要避免鋼構件的變形。為了便于吊裝和防止起吊時耳板的變形，采用專用吊具，吊具用螺栓與鋼柱連接板連接。

2.2 節點鋼筋處理

鋼管－型鋼混凝土結構節點處的構造十分復雜（如圖1所示），施工中應注意及時與設計單位溝通協調。應注意的事項包括土柱鋼筋的施工與鋼筋混凝土柱的施工基本一樣，縱向受力鋼筋不需要截斷，接頭連接處使用直螺紋接頭。節點處，鋼筋混凝土梁外側鋼筋打彎繞開鋼柱，在柱外側要留足相關規范、圖集錨固長度要求；鋼筋若遇到柱內型鋼翼緣，若能滿足錨固長度可以進行彎錨，不滿足則將鋼筋焊接在柱內翼緣上的連接板上；若鋼筋遇到柱內型鋼腹板，滿足直錨長度可直錨，否則彎錨。必要時需要在腹板上預留穿筋孔，使鋼筋能夠貫通；若節點處鋼筋太多，不能合理安排施工時，可以進行鋼筋等強度代換，以減少鋼筋根數。型鋼混凝土柱箍筋受到型鋼上栓釘的影響，宜采用開口箍筋，從側面套綁以方便施工。

圖1 鋼管與型鋼節點處的構造

2.3 鋼管－型鋼混凝土柱混凝土澆筑

在型鋼混凝土柱中，因為構件內鋼筋形式復雜，既有型鋼又有縱筋、箍筋等與其交織一起（如圖2所示），澆注工作有一定困難。在澆筑型鋼柱混凝土時，宜采用內部振搗器和外部附著式振搗器相結合的方法，以保證混凝土振搗密實。另外，在澆筑混凝土的過程中要注意均勻分層下料，對稱振搗，防止內部型鋼變形。

圖2 型鋼與鋼筋交織

3 現場施工技術措施及操作要點

3.1 鋼柱的臨時固定

鋼柱安裝好后應立即在四面設置纜風繩，防止立柱傾翻。設置纜風繩時，一側要與鋼柱定板相連接，另一側與在混凝土板預埋的地錨相連接。在鋼柱之間的鋼梁安裝好后，應及時把相應方向上的纜風繩去掉。有異型構造立柱，在安裝前還要根據需要設置臨時支撐。

3.2 臨時支撐卸載

結構安裝完畢后、卸荷前應對起拱位置進行復驗，需滿足設計要求，并得到監理單位的認可。卸荷前，應報請甲方、監理對桁架結構構件的連接位置驗收。卸荷前對關鍵節點部位進行定期監控和檢測，并記錄數據。卸荷工作應有經過安全培訓和專業操作人員進行，卸荷順序遵照由弱到強的原則，即由中間向兩邊依次卸荷。

4 質量及安全控制要點

4.1 施工質量參照規范規定及設計文件

施工質量標準除參照規范規定外，以規范標準、設計文件為依據，對鋼柱、構件的下料、焊接、安裝等主要工序隨時進行質量檢查，發現問題及時解決，以確保質量控制。

4.2 安裝質量控制標準

在制作和現場安裝時，要嚴格按照規范標準要求進行，保證安裝完成后鋼柱、桁架梁軸線偏差不得大于±3 mm；垂直度偏差不得大于3 mm；標高偏差不大于5 mm。

4.3 安裝焊接質量

所有焊縫達到100%探傷合格、無夾渣、無氣孔，不得有弧坑裂紋、電弧探傷、咬邊、未焊滿、根部收縮等缺陷，焊縫表面應均勻、光滑，焊縫與母材過渡應平滑。

4.4 安裝吊點的確定

吊點的設置需考慮吊裝簡便，穩定可靠，還要避免構件的變形。吊裝時，最好利用鋼柱定位連接板的螺栓孔、采用專用吊具，吊具要用螺栓與鋼柱連接板連接。

4.5 各種不安全因素的防范

安裝應考慮相應安全因素。尤其是多分叉構件的吊裝應科學合理的設置吊點、吊耳或吊裝孔，必要時應經過計算確定。

構件交匯段的安裝就位應考慮偏心造成的安裝穩定性問題，設置合理、可靠的支撐，防止產生滑移、傾倒。

操作腳手架、操作平臺、安全防護應充分考慮構件的相互影響，做到各部分相對獨立、可靠。

鋼管－型鋼混凝土組合結構空間分叉柱（撐）各構件混凝土拆模強度應根據試件試驗確定。各項卸荷工作，應制訂技術方案，經許可后進行。

嚴禁利用未完成永久固定的構件，作為承重結構搭設卸料平臺或進行各種荷載較大的拉結作業。

［1］ 唐衛平.蓋挖逆作大跨度、大截面型鋼混凝土組合結構施工技術［J］.鐵道標準設計，2012（6）：122－126.

［2］ 原波，洪彪，胡旭，等.型鋼混凝土組合結構空間分叉柱（撐）施工技術［J］.建筑技術，2013，44（1）：41－44.

［3］ 王續東.談型鋼混凝土組合結構施工質量控制［J］.山西建筑，2013（5）：212.

［4］ 杜志娥.某體育館超傾斜大型型鋼混凝土斜圓柱的施工［J］.山西建筑， 2011（28）：105－106

［5］ 陳興勇.高層建筑鋼管混凝土施工工藝［J］.江西建材，2012（3）：83－84.

［6］ 殷博.高層建筑中鋼骨—鋼管混凝土組合柱與梁的連結節點處理［J］.安徽建筑，2012（1）：195－197.

［7］ 許巖劍，鐘德明.鋼管混凝土施工技術探討［J］.山西建筑，2010（31）：116－118.

［8］ 劉小剛，戴耀軍，顧海勇.南京南站鋼管混凝土柱及疊合柱施工技術［J］.施工技術，2011（23）：5－8.

［9］ 張明星，姜華，李海洋.型鋼混凝土轉換結構模板支撐體系研究［J］.建筑安全，2011（1）：49－51.

［10］ 金耀.鋼管混凝土立柱中的混凝土泵送頂升施工技術［J］.鐵道建筑，2006（11）：33－34.

歡迎訂閱《河南冶金》

《河南冶金》雜志是經國家批準、國內外公開發行的冶金科技期刊。國際標準連續出版物號：ISSN1006—3129，國內統一連續出版物號：CN41—1199／TF。《河南冶金》由河南省金屬學會、安陽鋼鐵集團有限責任公司聯合主辦，雙月刊。本刊發表冶金工業方面的綜述評論、試驗研究、問題探討、技術創新，新工藝、新設備、新技術應用等技術論文，同時也報道有關學術動態、冶金技術信息以及省內外冶金行業的科技成果和管理經驗。

《河南冶金》每冊定價10.00元，全年定價72.00元（含郵寄費）。歡迎單位和個人訂閱。

郵局匯款地址：河南省安陽市殷都區安鋼大道安陽鋼鐵集團有限責任公司

技術中心 《河南冶金》編輯部

郵政編碼：455004 聯系電話：0372—3121484 傳真：0372—3120177

CONSTRUCTION TECHNOLOGY OF STEEL PIPE－STEEL REINFORCED CONCRETE COMPOSITE STRUCTURE

Zhang Qijiang
（Anyang Iron and Steel Stock Co.， Ltd）

This paper introduces the construction advantages and disadvantages of steel－steel－concrete composite column structure construction，and discusses the problems that should be paid attention to in the construction process of steel－ concrete composite structure and the technical difficulties of construction technology， and puts forward some meas?ures to guide the practice.

steel pipe－steel reinforced concrete composite structure construction technology control points

聯系人：張其將，助理工程師，河南.安陽（455004），安陽鋼鐵股份有限公司工程技術分公司；

2017—6—1