帶傾斜角度的鋼管混凝土柱鋼筋籠施工技術

梁廣都 周克 黃靚 孔祥武 阮蒙

0 引言

目前鋼管混凝土柱施工中，鋼管柱一般工廠加工為成品，鋼筋籠需要現(xiàn)場安裝，在鋼管混凝土柱帶傾斜角度時，鋼筋籠施工難度極大。查閱國內(nèi)外文獻資料，無相關施工方法的描述。通過采用固定環(huán)板+鋼絲繩滑道施工工藝和鋼筋籠變徑+滑槽施工工藝，實現(xiàn)了鋼筋籠的安全高效施工。

1 工程概況

天津周大福金融中心項目地下4層，地上96層（不含屋面層），塔冠頂高度為530m，結構形式為框架－核心筒形式，鋼結構總量約56 800t，其中外框為32個鋼管混凝土柱。鋼管柱截面直徑范圍Φ1 200～Φ2 300，鋼管混凝土柱最大傾斜角度19°，最小傾斜角2.4°，鋼管柱內(nèi)部通長設置栓釘，鋼梁節(jié)點位置設置內(nèi)環(huán)板，鋼柱內(nèi)部設置鋼筋籠[2]，如圖1所示。

圖1 天津周大福金融中心項目典型鋼管柱效果圖

埃及新行政首都CBD標志塔項目地下室2層，地上結構79層，建筑總高度為385.5m，結構形式為混凝土核心筒+鋼結構外框，其中外框為16個鋼管混凝土柱。工程鋼結構總量約18 000t，鋼管柱噸位約7 800t，鋼管柱底部截面φ1 600×80，頂部截面為φ750×25，主要材質(zhì)為Q345C、Q355B。鋼管混凝土柱內(nèi)傾斜角度約1.5°，鋼管柱在與鋼梁連接節(jié)點位置設置栓釘和外環(huán)板，鋼柱內(nèi)部設置鋼筋籠[1]，如圖2所示。

圖2 埃及新行政首都CBD標志塔項目典型鋼管柱效果圖

本文通過對兩個項目不同的施工方法進行對比闡述分析，為今后類似項目提供借鑒。

在進行鋼管混凝土柱施工時，需要首先確定鋼筋籠的安裝方案，保證鋼柱和鋼筋籠均能夠安裝到位；其次要考慮對接方案，保證鋼筋籠與鋼柱分別對接就位。

2 固定環(huán)板+鋼絲繩滑道施工工藝

天津周大福金融中心項目利用鋼筋籠頂部設置的固定環(huán)板及套筒，實現(xiàn)鋼筋籠上下的對接，利用柱內(nèi)設置的鋼絲繩滑道，實現(xiàn)鋼筋籠與鋼柱的地面拼裝和吊裝。

2.1 技術措施

鋼筋的連接采用綁扎搭接。鋼筋籠吊裝采用固定環(huán)板，以保證鋼筋的位置，方便鋼筋的連接。固定環(huán)板與鋼筋籠使用直螺紋套筒固定，如圖3所示。

圖3 鋼筋籠吊裝固定環(huán)板

圓管柱內(nèi)采用鋼絲繩卡及8#鋼絲繩制作鋼絲繩滑道，便于鋼筋籠在鋼管柱內(nèi)滑動，如圖4所示。

圖4 柱內(nèi)鋼筋籠滑道

分析鋼結構斜柱的安裝過程，初步固定是容易出現(xiàn)安全問題的第一個步驟，根據(jù)相關經(jīng)驗，在鋼柱傾斜的反方向增加連接耳板。

鋼柱精確校正過程中，由于鋼柱重心偏心，為防止鋼柱校正時滑移，影響校正效果，臨時卡件對鋼柱進行固定，使用靈活，且能有效保證連接剛度，如圖5所示。

圖5 鋼柱臨時固定措施

2.2 施工工藝流程

鋼筋籠地面綁扎成型，與鋼柱地面拼裝到一起后整體吊裝，到位后鋼筋籠先進行對接，然后進行鋼柱的對接，過程中鋼筋籠順著鋼柱內(nèi)部滑道上下移動，保證對接要求，如圖6所示。

圖6 鋼管柱鋼筋施工流程

鋼筋籠與鋼柱整體吊裝至對接位置上部后，上部鋼筋籠沿滑道向下移動，與下節(jié)鋼筋籠搭接綁扎。鋼筋籠搭接完成后鋼柱繼續(xù)向下移動，此時鋼筋籠相對鋼柱沿滑道向上移動，鋼柱安裝就位后采用臨時連接耳板進行固定。

2.3 優(yōu)缺點分析

（1）鋼管柱首先吊裝豎直，再將鋼筋籠吊到鋼柱內(nèi)，增加了地面工作量，大噸位鋼柱地面豎直放置對現(xiàn)場相關技術措施和安全措施的要求較高[3]。

（2）固定環(huán)板的使用保證了鋼筋籠的豎向連續(xù)性及鋼筋籠的定位準確性，但由于對接難度較大，因此單鉤吊裝時間較長，吊裝效率較低。

（3）套筒對接過程中，吊裝鋼筋籠豎直與已安裝就位斜向鋼筋籠對接角度存在差異，因此存在一定安裝難度。

3 鋼筋籠變徑+滑槽施工工藝

埃及新行政首都CBD標志塔項目將鋼筋籠對接位置設置為變徑，新吊裝鋼筋籠將已安裝鋼筋籠包到柱頭內(nèi)部，完成對接。鋼管柱水平放置，設置鋼板滑槽，將鋼筋籠滑移到鋼柱內(nèi)部，調(diào)整鋼筋籠位置，焊接固定后形成吊裝單元。

3.1 技術措施

每節(jié)鋼管柱頂部鋼筋籠做變截面，直徑縮小200mm，長度為1 000mm，與上部鋼管柱內(nèi)鋼筋籠形成搭接[4]，如圖7所示。

圖7 鋼筋籠變截面做法

圖8 鋼筋籠滑槽做法

由于鋼柱樓層位置存在栓釘，為保證鋼筋籠穿過鋼柱，設置半圓形滑槽，如圖8所示。

為保證鋼筋籠位于鋼柱正中心位置，確保鋼筋籠對接。鋼筋籠地面拼裝完成后，利用定位筋對鋼管柱兩端的鋼筋籠進行固定，如圖9所示。

圖9 鋼筋籠定位筋做法

3.2 施工工藝流程

鋼筋籠地面綁扎成型，鋼管柱水平放置，將鋼筋籠拼裝到鋼柱內(nèi)，焊接固定到一起后整體吊裝就位。施工流程如圖10所示。

圖10 鋼管柱鋼筋施工流程

3.3 優(yōu)缺點分析

（1）鋼管柱與鋼筋籠地面水平拼裝到一起，保證施工安全的同時也提高了施工效率。

（2）盡管鋼筋籠兩端定位固定，保證了鋼筋籠位于鋼柱中心，鋼柱內(nèi)部鋼筋籠由于重力變形存在偏心。本項目鋼管柱傾斜角度不大，鋼筋籠偏心較小，如傾斜角度增大，鋼筋籠內(nèi)部需要額外增加固定措施保證鋼筋籠居中。

（3）上下節(jié)鋼筋籠采用插接的方式連接，只保證了搭接長度，盡管將搭接間距做到了最小，未能將上下節(jié)鋼筋籠連接到一起。根據(jù)埃及規(guī)范，鋼筋之間間距小于4D，保證搭接長度情況下鋼筋可以不綁扎，但一定程度上影響了鋼筋豎向受力。

（4）本項目嘗試將鋼柱就位后，采用單獨吊裝鋼筋籠的施工方法，雖然鋼柱傾斜角度很小，但因為鋼柱栓釘影響導致鋼筋籠無法就位；采用整體鋼護筒雖然解決了鋼筋籠的安裝問題，但由于安裝危險性高、安裝進度慢、且塔吊占用時間長等問題最終未采用此方案。

（5）本項目鋼管柱截面較小，概念設計階段鋼筋籠方案與柱內(nèi)側(cè)加勁板+通長栓釘設計方案對比，最終選定鋼筋籠設計方案。

4 結論

通過固定環(huán)板+鋼絲繩滑道施工工藝和鋼筋籠變徑+滑槽施工工藝，解決了帶傾斜角度圓管混凝土柱鋼筋籠施工難題，可為類似項目提供借鑒。但兩種施工工藝仍存在效率偏低或不能滿足更大傾斜角度圓管混凝土柱鋼筋籠施工的問題。隨著建筑工業(yè)化的不斷推進，在實現(xiàn)鋼管柱與鋼筋籠的工廠化作業(yè)后，下一步重點研究圓管混凝土柱的現(xiàn)場對接節(jié)點設計與施工問題。