超高層建筑鋼管混凝土柱及環梁施工技術

黃東明

一、超高層建筑鋼管混凝土柱及環梁施工技術特點

1.抗震性好，承載力強

鋼管內部的混凝土能夠有效約束鋼管混凝土柱與環梁的受力狀態，進而保證了鋼管的抗壓強度。經過分析大量建筑工程數據可以發現，鋼管混凝土柱及環梁的承載力非常強，超過了鋼管柱和混凝土柱的承載力之和。鋼管和混凝土的內部結構隨著兩者的相互作用從脆性轉變為塑性，進而使結構部件的耗能能力得到改善，其延時效果也大幅度提升。在對鋼管進行反復荷載作用后，通過數據分析可以看出，鋼管混凝土柱及環梁結構的吸能效果十分出眾，無剛度下降，其抗震性能比采用鋼板進行固定的鋼柱還要高。

2.工期較少，施工便捷

在進行鋼管混凝土柱及環梁結構施工時，施工荷載和結構重量的承擔部件可以選用勁性骨架作為支撐，使混凝土成型時間不會影響工程進度。并且鋼管內部沒有鋼筋，使得混凝土的澆注工作較為簡單，不需要進行建模，從而減少了工程開銷，也節省了工程時間。鋼管混凝土柱及環梁的零用件少、焊縫少、構造相對簡單。因此，在進行柱腳建設時，可以采取插入式方法，使施工相對便捷。并且鋼管構件的重量較低，在運輸時可以采取吊裝的方法來進行。通常來說，鋼管混凝土柱及環梁的板材厚度不大，都小于四十毫米，可以使對接和焊接工作順利進行。同時，相較于鋼筋混凝土柱，鋼管混凝土柱及環梁的外皮鋼管具有鋼筋的功能，所以管內沒有鋼筋，使鋼筋下料和綁扎等一系列工藝流程得以節省。鋼管混凝土柱及環梁的外皮鋼管是耐側壓的模板，所以也省了支模和拆模等工作流程。

3.安全性強

由于鋼管內部的混凝土有極強的吸熱能力，當工程中出現火災事故時，由于鋼管柱及環梁的特殊結構，可以使截面的溫度得以有效分散，從而使鋼管的耐火性大大提高，并且當鋼柱出現彎曲時，內部的混凝土可以承受絕大部分的軸向牽引力，防止鋼柱出現形變。經相關統計研究，在鋼管混凝土柱及環梁和鋼柱都進行一級耐火三小時的實驗中，前者比后者要節約三分之一至三分之二的防火涂料。

4.耐腐蝕性優異

鋼管中澆筑混凝土減少了鋼管的裸露面積，受氣體腐蝕的面積遠小于鋼結構,進而使鋼管所需的抗腐、防腐費用支出進一步降低。

二、超高層建筑鋼管混凝土柱施工技術流程

以某市一項超高層辦公樓施工為例，其地上高度四十五層，裙樓七層，地下四層，總建筑面積為十萬三千四百三十平方米，樓層總高度一百七十五米。

1.吊裝鋼管柱進行施工

鋼管柱標準層每層高度為三點五米，裙樓層高為五米，對每層鋼管柱都進行一次吊裝，吊裝的焊接點預設在樓層上方一點五米處。鋼管柱標準層的吊重重量為三噸，裙樓吊重為四噸，在每層混凝土澆注完成后進行吊裝，將鋼管柱分批進行吊裝，時間錯開，不予同時進行。

2.鋼管柱的吊裝定位

鋼管柱的吊裝定位是通過外側垂線和內部軸線控制相結合來實現的,內軸線控制是垂準儀投點測繪，將鋼管柱四周的軸線和鋼管柱吊裝定位軸線進行描點測繪。內部軸線點定在首層，并在樓層高度的三分之一處和三分之二處進行軸線點的轉換。外側每層使用垂線，每一層的垂線點都需要控制在下層的鋼管柱上，并每隔十五米進行一次軸線點檢查，誤差需要控制在一毫米以內。

3.焊接鋼管柱

鋼管柱的焊接方式為氣焊，在焊接完成后使用超聲波對每個焊縫進行檢測，在檢測合格后，還要請第三方的檢測機構進行復測，確保焊接處無縫隙存在。

4.對鋼管柱進行高強度混凝土澆筑

鋼管柱中的高強混凝土在鋼管焊接復試合格后，用塔式起重機吊裝運輸，并在鋼管柱中預設可以檢測混凝土緊密性的超聲波管。高強度混凝土的水泥材料，選用強度等級為五十三的硅酸鹽水泥。摻合料使用活性較小，對混凝土后期強度提升有重要作用的一級粉煤灰，減水劑選擇適合高強度混凝土的種類，如：海達減水劑。碎石使用五毫米以上，三十毫米以下的碎石，該長度的碎石抗壓強度較高，符合高強度混凝土的使用需求。河砂則使用東江中粗砂，此砂的細度在二點八至三點五之間，顆粒干凈，含泥量低，不含有氯離子，是極其安全、好用的原材料。用振搗棒垂直插進混凝土中，快速振搗，每個點上的振搗時間不低于六十秒，在鋼管外部使用木槌進行敲擊，根據聲音判斷混凝土是否嚴實，直到不出現氣泡，表面涌出灰漿時停止。

5.標準層鋼管柱和梁板模板的配合

鋼管柱的吊裝和筒柱墻鋼筋同時進行，保證在一天內完成。焊接和梁板模板體系同時進行，使焊接檢測與模板建立同時完成。在混凝土澆注完成后，進行鋼筋的綁扎和模板的支設。

三、超高層建筑鋼管混凝土環梁施工技術流程

以某市的超高層綜合型建筑為例，該建筑地下六層，地上七十一層，總高度三百一十七米，占地面積五百二十米，總建筑面積二十一萬五千九百五十五米。

1.對環梁鋼筋進行加工

選取精度極高的彎弧機對環梁鋼筋進行加工，被加工制作的環梁主筋圓度要低于百分之零點三。環梁主筋要由兩名以上的施工人員共同操作，體積相同的主筋要在加工前進行抗彎檢測，使其圓度和直徑滿足施工要求后，按照體積大小分類處理。可以提前對二、三層的鋼筋進行加工處理，減少彎弧機的調整次數，保證加工過程的精確性。

2.綁扎環梁

為了進一步提高環梁的綁扎效率并方便工人實際操作，在進行環梁綁扎時要使用綁扎專用的操作架，將操作架和十字扣件連接固定。在兩者連接處預置四根支撐桿，支撐桿的長度需要滿足U型托的長度范圍，并小于鋼管的長度。針對體積不同的環梁，制作多個大小不一的十字架，用于環梁的綁扎。綁扎需要保證箍筋先小后大，環筋為先大后小，最后放置拉鉤。

3.將成品進行儲存

將綁扎成型的環梁通過塔吊或者吊車吊出，運送至存放地點，騰出的空間用來進行其他環梁的綁扎工作。對于綁扎完成的環梁，可以進行堆疊存放，但是數量要控制在三個以下，這樣才不會發生因環梁相互擠壓產生的變形現象。

4.環梁主筋進行焊接

在環梁存放至相應地點后，由電焊人員進行環梁主筋的焊接工作，為了優化操作流程，可以只進行單面焊接，但是要優先保證相關操作符合安全標準，并且焊縫必須密實。

5.驗收

環梁作為一個獨立構件，在綁扎完成后，可以提前組織審查機構和業主進行驗收，進而減少后期施工完成后的驗收工序，驗收的對象主要包括鋼筋的型號、數量和間距、環梁的內外徑尺寸以及焊縫。

6.吊裝環梁

環梁底模支設完成后可進行吊裝工作，吊裝時要同時使用四根鋼絲繩穿過鋼筋籠兩側進行搭扣，保證吊運時的平穩性。

7.固定環梁

為了預防工程結束后，綁扎框架出現變形現象，導致環梁的重心偏移。要對環梁和鋼管柱進行焊接，使用短鋼筋進行固定，將環梁的重心與鋼筋的重心控制在同一垂直線上。

四、結論

由此可以看出，超高層建筑鋼管混凝土柱及環梁施工技術在施工領域廣泛使用，與傳統鋼筋混凝土技術相比不僅工程耗時較短，并且工程資金較低，是值得其他建筑施工單位借鑒使用的。通過對超高層建筑鋼管混凝土柱及環梁施工技術的施工步驟具體分析，找出仍然可以優化改進的地方，進而使我國的建筑行業發展進一步向前邁進。