淺談高層建筑中鋼管混凝土柱的施工技術(shù)

戴五林 陳云華

（1.邵陽市建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督站，湖南 邵陽 422000；2.湖南視點(diǎn)建筑設(shè)計(jì)有限公司，湖南 長沙 410000）

鋼管混凝土柱的零件較少，焊縫少，構(gòu)造簡單，柱腳常采用在混凝土基礎(chǔ)上預(yù)留杯口的插入式柱腳，因而工廠制造比較簡單，同時(shí)構(gòu)件自重較小，運(yùn)輸和吊裝也較易，施工很簡便，而且鋼管混凝土柱采用板材卷制，板材厚度都不大，一般在40mm以內(nèi)，無論工廠焊接和現(xiàn)場進(jìn)行對(duì)接，都沒有什么困難。同時(shí)，與鋼筋混凝土柱相比，鋼管混凝土柱的外皮鋼管具有鋼筋的功能，兼有縱向鋼筋和橫向箍筋的作用，所以管內(nèi)沒鋼筋，省了鋼筋下料和綁扎鋼筋等一系列工藝，又由于柱外皮鋼管本身就是耐側(cè)壓的模板，同時(shí)也省了支模和拆模等工序。近年來，泵送砼相當(dāng)普遍，現(xiàn)場澆灌并無困難，我國創(chuàng)造并廣泛使用的高位拋落不振搗混凝土的施工方法，更簡化了現(xiàn)場灌混凝土的工序，簡便了施工。也有在管柱下部開臨時(shí)澆灌孔，用混凝土泵自下而上灌注混凝土的方法，既快，又保證澆灌質(zhì)量。而且，在澆筑后，鋼管內(nèi)處于相當(dāng)穩(wěn)定的濕度條件，水分不易蒸發(fā)，省去澆水養(yǎng)護(hù)工序，簡化了混凝土的養(yǎng)護(hù)工藝。

根據(jù)實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)，本文就高層建筑商業(yè)綜合樓-中馳國貿(mào)大廈中的鋼管混凝土柱施工技術(shù)進(jìn)行探討實(shí)施。

1 工程簡介

中馳國貿(mào)大廈超高層商業(yè)、辦公綜合樓，地上主體為46層，其中裙樓8層，地下3層，總建筑面積112886m2，建筑總高度168m，本綜合樓外墻應(yīng)用淺藍(lán)色全玻璃幕墻，屋面平臺(tái)設(shè)有直升機(jī)停機(jī)坪。工程為外鋼框架-核心筒混凝土結(jié)構(gòu)，外圍柱應(yīng)用16根直徑d=1150毫米、壁厚t=16毫米的鋼管柱，鋼管柱內(nèi)填充C60高強(qiáng)度混凝土，型鋼柱外側(cè)應(yīng)用C30的混凝土外包作為鋼管柱保護(hù)層，柱大小為1.1m×1.1m，核心筒應(yīng)用450-550mm厚的鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)。工程結(jié)構(gòu)抗震等級(jí)為一級(jí)，耐火等級(jí)一級(jí)，安全等級(jí)一級(jí)。地面粗糙度為B類，基本風(fēng)壓取0.35kN/m2，基本雪壓為0.30kN/m2。

2 鋼管混凝土柱的特點(diǎn)

我們都知道，混凝土的抗壓強(qiáng)度高。但抗彎能力很弱，而鋼材，特別是型鋼的抗彎能力強(qiáng)，具有良好的彈塑性，但在受壓時(shí)容易失穩(wěn)而喪失軸向抗壓能力。而鋼管混凝土在結(jié)構(gòu)上能夠?qū)⒍叩膬?yōu)點(diǎn)結(jié)合在一起，可使混凝土處于側(cè)向受壓狀態(tài)，其抗壓強(qiáng)度可成倍提高.同時(shí)由于混凝土的存在，提高了鋼管的剛度，兩者共同發(fā)揮作用，從而大大地提高了承載能力。鋼管混凝土作為一種新興的組合結(jié)構(gòu)，主要以軸心受壓和作用力偏心較小的受壓構(gòu)件為主，被廣泛使用于框架結(jié)構(gòu)中(如廠房和高層)。鋼管混凝土結(jié)構(gòu)柱的主要優(yōu)點(diǎn)為：

（1）鋼管混凝土柱截面比鋼筋混凝土柱可減少60%，擴(kuò)大了建筑物的使用空間。

（2）承載力高、延性好，抗震性能優(yōu)越。

（3）施工方便，工期大大縮短。

（4）鋼管混凝土柱內(nèi)的混凝土可大量吸收熱能，其耐火性優(yōu)于鋼柱。

（5）鋼管柱內(nèi)側(cè)應(yīng)用C60高強(qiáng)度混凝土填充，外側(cè)應(yīng)用C30混凝土保護(hù)層保護(hù)，有利于鋼管柱的防火處理。

（6）耐腐蝕性能優(yōu)于鋼結(jié)構(gòu)

3 鋼管柱混凝土施工特點(diǎn)

46層中，標(biāo)準(zhǔn)層39層，標(biāo)準(zhǔn)層施工要求6天一層，工期緊，鋼管柱內(nèi)高強(qiáng)度C60混凝土的施工與鋼管柱吊裝和標(biāo)準(zhǔn)層梁板模板結(jié)構(gòu)施工交叉配合進(jìn)行，其主要的施工特點(diǎn)有：

（1）鋼管柱總高達(dá)168m，垂直度控制要求高。

（2）標(biāo)準(zhǔn)層施工工期短，鋼管柱的吊裝、梁板混凝土結(jié)構(gòu)的模板鋼筋、鋼管柱內(nèi)混凝土填充、鋼管柱外圍混凝土保護(hù)層等多道工序的交叉施工，施工難度較大。

（3）鋼管柱混凝土澆筑、鋼管柱與梁交接處節(jié)點(diǎn)處理的質(zhì)量控制要求高。

（4）鋼管柱的焊接質(zhì)量控制和鋼管柱內(nèi)混凝土的超聲波檢測，應(yīng)當(dāng)滿足設(shè)計(jì)要求。

4 壓注工藝和鋼管柱的施工方法

4.1 壓注工藝

壓注工藝流程一般為：堵塞鋼管法蘭間隙——清洗管內(nèi)污物、潤濕管壁——安設(shè)壓注頭和閘閥——壓注管內(nèi)混凝土——從排漿孔振搗混凝土——關(guān)閉壓注口閘閥穩(wěn)壓——拆除閘閥完成壓注

4.2 精度實(shí)現(xiàn)

采用精度為1/200000的自動(dòng)安平投點(diǎn)儀、激光測距儀及前方交會(huì)法，確定梁、柱基礎(chǔ)的中心位置和預(yù)埋件的精確定位。

4.3 鋼管柱上口固定支架安裝

混凝土工作臺(tái)在人工挖孔之前先行澆注。即以中樁樁位為中心，自現(xiàn)況地面下挖3.5*3.5m見方、30cm深的土槽，延人工挖孔外輪廓線砌筑磚模，澆注混凝土。

施做方法如下圖1：

圖1 鋼管柱上口固定支架平面示意圖

4.4 鋼管柱的安裝

（1）施工準(zhǔn)備

施工準(zhǔn)備工作包括施工人員的到位，吊裝機(jī)具的配置，自動(dòng)定位器，鋼管柱等材料的進(jìn)場備置等。

（2）施工放線

在樁孔東西方向及南北方向各測設(shè)2點(diǎn)掛線，找到樁心位置，其水平位置誤差不大于2cm。

（3）鋼管柱的吊裝及固定

鋼管柱由加工廠根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行加工。出廠前，在鋼管柱頂對(duì)稱焊接設(shè)置一對(duì)吊耳，同時(shí)在吊耳側(cè)加焊肋板，以確保鋼管柱處于最不利位置時(shí)，吊耳不發(fā)生側(cè)翻破壞現(xiàn)象。

采用兩臺(tái)吊車相互配合作業(yè)。一臺(tái)主吊，另一臺(tái)吊車輔助吊裝，以防止鋼管柱底部戳地變形。操作時(shí)一臺(tái)吊車在鋼管柱上端兩點(diǎn)起吊鋼管柱，同時(shí)另一臺(tái)吊車起吊鋼管柱底部，使鋼管柱上端起吊過程中，其底部脫離地面。輔助吊車緩慢放繩，待鋼管柱完全垂直吊離地面，且相對(duì)穩(wěn)定后，將其與輔助吊車分離。對(duì)準(zhǔn)樁位、下放鋼管柱，慢插入孔。頂端采用型鋼作井字固定，在型鋼上焊微調(diào)器。然后對(duì)鋼管柱上端精確定位，精確校正鋼管柱頂縱軸線位置，垂直度后，定位后用工字鋼將鋼管柱頂與預(yù)埋件焊接牢固。

由于鋼管柱下端平面位置、標(biāo)高、垂直度已由定位器確定，鋼管柱上端空間位置校定后，即可認(rèn)為鋼管柱頂與管底在垂直方向投影重合，鋼管位置已精確定位。

（4）灌注杯口混凝土

杯口處混凝土與樁基混凝土同標(biāo)號(hào)（C30），當(dāng)現(xiàn)場不好灌注混凝土?xí)r，采用水泥砂漿。施工時(shí)將注漿管布設(shè)在鋼管柱管壁外側(cè)，使用綁絲、利用鋼管柱與頂板、中隔板、底板連接處的錨栓將注漿管固定，隨鋼管柱下放至杯口注漿底部。

地面設(shè)有注漿泵，注漿管為φ20塑料管，單樁布設(shè)三根注漿管。以注漿量控制杯口混凝土的灌注位置。

（5）鋼管柱安裝質(zhì)量的檢查

立柱中心線與基礎(chǔ)中心線偏差在±5mm；

立柱頂面標(biāo)高和設(shè)計(jì)標(biāo)高偏差在0-20mm；

鋼管柱垂直度為長度的1/1000，最大不大于15mm；

鋼管柱頂面不平度在±3mm以內(nèi)；

各柱之間的距離偏差7mm，各柱上下兩平面相應(yīng)對(duì)角線差允許偏差20mm；

立柱頂面不平度允許偏差±5mm。

5 結(jié)語

中馳國貿(mào)大廈超高層鋼管柱全高垂直度控制在5毫米，同時(shí)45層鋼管柱的焊縫檢測全部合格，未出現(xiàn)返工修補(bǔ)現(xiàn)象，鋼管柱內(nèi)混凝土超聲波檢測密實(shí)度全部符合要求，混凝土同條件養(yǎng)護(hù)試塊強(qiáng)度全部合格，強(qiáng)度評(píng)定滿足要求。同時(shí)成功解決了鋼管混凝土柱與結(jié)構(gòu)梁板的交叉配合施工問題，工期滿足客戶要求。

[1]建筑施工手冊(cè)[M].4版.北京:中國建筑工業(yè)出版社,2003.

[2]江正英,趙子縉,趙范.建筑施工手冊(cè)[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2003.