高層建筑鋼管混凝土柱施工技術(shù)探討

摘要：在圓形鋼管內(nèi)澆灌混凝土形成了鋼管混凝土柱，其主要特點(diǎn)是抗壓性和鋼管韌性以及塑性強(qiáng)，利益這些特點(diǎn)能使管內(nèi)混凝土受三向約束，混凝土作用發(fā)揮至最佳，增強(qiáng)了結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載與抗震能力。文章分析鋼管混凝土的設(shè)計(jì)相關(guān)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(zhì)量控制對策，并給予解析。

關(guān)鍵詞：鋼管混凝土柱；施工技術(shù)

引言

近幾年，研究應(yīng)用多元化結(jié)構(gòu)很多，鋼管混凝土柱是形式之一，而研究成功的應(yīng)用也被建筑界專家有所關(guān)注。它使用梁鋼筋和鋼牛腿與節(jié)點(diǎn)環(huán)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(jié)構(gòu)，提現(xiàn)出鋼管柱的優(yōu)點(diǎn)，所以在建筑工程中逐漸被應(yīng)用起來。

1、工程概況

某大廈位于市區(qū)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(jié)構(gòu)，本大廈外圍柱選用16根1100film壁厚16mm的鋼管柱，將C60高強(qiáng)度混凝土往鋼管柱里填充，選用C35的混凝土在鋼管柱外側(cè)進(jìn)行外包，有效的保護(hù)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(jié)構(gòu)。

2、鋼管混凝土的設(shè)計(jì)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(nèi)。而采用設(shè)置附加插筋的方式；

b.鋼筋端部配置密封環(huán)形板，環(huán)形板和下部預(yù)埋的鋼板進(jìn)行焊接；

c.在預(yù)埋鋼板下設(shè)置局部抗壓鋼筋網(wǎng)；

d.控制密封環(huán)形板內(nèi)徑，盡可能確保鋼管內(nèi)的混凝土和下部融匯（見圖1）

圖1柱腳節(jié)點(diǎn)詳圖 圖2 梁柱節(jié)點(diǎn)詳圖

2.2梁柱節(jié)點(diǎn)處的構(gòu)造措施

在梁柱節(jié)點(diǎn)的地方選用由上下增強(qiáng)環(huán)，與在梁寬范疇內(nèi)配置的腹板聯(lián)合組成的\"托盤\"傳達(dá)梁端剪力。為了確保\"托盤\"范疇內(nèi)混凝土澆搗密實(shí)，有意識的減少上下強(qiáng)化環(huán)外徑。同時(shí)，在梁端剪力作用下腹板及上加強(qiáng)環(huán)達(dá)到防備\"撕裂\"現(xiàn)象的發(fā)生。要求上下強(qiáng)化環(huán)和腹板均嵌入鋼管內(nèi)5em，通過鋼筋貫穿形式傳達(dá)彎矩，相關(guān)手法如下：

a.梁端面直接采取粗直徑高強(qiáng)鋼筋貫穿鋼管，并且在鋼管制作時(shí)預(yù)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(shù)少于3根（間距> lOOmm）。

c.根據(jù)設(shè)計(jì)要求僅部分梁底縱筋貫穿鋼管。其余縱筋均在鋼管柱邊截?cái)啵ㄒ妶D2）。

2.3與轉(zhuǎn)換厚板的連接措施

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

b.在鋼管混凝土柱頂端設(shè)置封I21環(huán)形板。并與轉(zhuǎn)換厚板板底縱筋焊接，起加強(qiáng)嵌固作用（見圖3）。

圖3柱與厚板節(jié)點(diǎn)詳圖

c.限定封口環(huán)形板內(nèi)外徑，以保證軸向力盡可能直接向鋼管內(nèi)的核心混凝土傳遞。

d.在轉(zhuǎn)換厚板與鋼管間設(shè)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(zhuǎn)換厚板內(nèi)設(shè)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(biāo)準(zhǔn)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(diǎn)預(yù)留在樓層以上1.5 m處，鋼管柱標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)行，16根鋼管柱吊裝分兩批進(jìn)行，每次吊裝8根，每次吊裝時(shí)間半天。

4.2鋼管柱的吊裝定位

柱定位選用外側(cè)垂線和內(nèi)部軸線控制網(wǎng)相互組合的方式實(shí)行控制，內(nèi)部軸線控制網(wǎng)使用垂準(zhǔn)儀投點(diǎn)測繪，并且放出柱的方圓邊線以及鋼管柱吊裝定位軸線點(diǎn)，在第一層是內(nèi)部軸線網(wǎng)點(diǎn)。外側(cè)每層采用垂線，每層的垂線控制點(diǎn)在下一層的鋼管柱上，同時(shí)每隔5層進(jìn)行一次外側(cè)軸線點(diǎn)的復(fù)核，輔以經(jīng)緯儀進(jìn)行。當(dāng)出現(xiàn)外側(cè)軸線點(diǎn)與內(nèi)部軸網(wǎng)控制偏差1mm時(shí)應(yīng)進(jìn)行軸線的復(fù)核，找出原因，進(jìn)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(jìn)行超聲波檢測自檢，自檢合格后邀請第三方檢測單位進(jìn)行檢測。

4.4鋼管柱高強(qiáng)度混凝土的澆筑

鋼管柱內(nèi)高強(qiáng)度C60混凝土采用塔吊吊運(yùn)的方式在鋼管柱焊接檢測合格后進(jìn)行，同時(shí)在柱內(nèi)預(yù)埋檢測混凝土密實(shí)度的超聲波管。

a.高強(qiáng)度混凝土的質(zhì)量原材料控制

水泥：選用強(qiáng)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(qiáng)度提高有特殊的作用。

減水劑：在減水劑選擇時(shí)，適合高強(qiáng)混凝土的生產(chǎn)。

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

河砂：選用東江中粗砂，該砂細(xì)度模數(shù)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(shè)計(jì)C60混凝土配合比設(shè) 計(jì)28 d 平均抗壓強(qiáng)度應(yīng)達(dá)到72 MPa，保證混凝土有足夠的富余強(qiáng)度，彌補(bǔ)生產(chǎn)及施工過程中一些不確定因素對混凝土強(qiáng)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(nèi)，要快插慢拔，振搗棒應(yīng)插入下一層混凝土中5～10cm。振搗棒插點(diǎn)按梅花形均勻布置，逐點(diǎn)移動，按順序進(jìn)行，不得漏振，每點(diǎn)振搗時(shí)間不少于60S。管外配合人工木槌敲擊，根據(jù)聲音判斷混凝土是否密實(shí)，每層振搗至混凝土表面平齊不再明顯下降，不再出現(xiàn)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(jìn)行一次，在混凝土強(qiáng)度達(dá)到100%后進(jìn)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(jìn)行。

4.6標(biāo)準(zhǔn)層鋼管柱與結(jié)構(gòu)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(shí)進(jìn)行，一天之內(nèi)完成鋼管柱的吊裝；

2d～3d：同一時(shí)間實(shí)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(jié)構(gòu)梁板模板同一時(shí)間完成。焊接過程中在鋼管柱外圍采用彩條布封閉圍護(hù)；

4d- 5d：在鋼管柱內(nèi)混凝土完成澆筑的同時(shí)，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(shè)，實(shí)行三道工序交叉；

6d：對鋼管柱外包與結(jié)構(gòu)梁板柱混凝土進(jìn)行澆筑。

5、結(jié)束語

在鋼管混凝土柱施工中，鋼管柱與基礎(chǔ)底板的連接，鋼管柱的分節(jié)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(gòu)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(gè)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。