高层建筑工程钢管混凝土施工工艺分析

凌秀德

（贵州铜仁地区建筑公司）

高层建筑工程钢管混凝土施工工艺分析

凌秀德

（贵州铜仁地区建筑公司）

在人们生活水平不断提高的影响下，建筑物的高度也得到了明显的增加，放眼展望，在城市中高层建筑比比皆是，已然成为当代城市建设的主要形式，而且还存在向超高层方向发展的趋势。在高层建筑工程的施工过程中，往往会运用到钢管混凝土施工技术，这项技术是近几年得到大力推广的新型组合结构，并在实际的应用中取得了十分显著的效果。本文以华夏数码中心作为主要研究对象，对钢管混凝土施工工艺进行了全面的分析，为我国高层建筑工程的进步和发展打下坚实的基础。

高层建筑；工程施工；钢管混凝土；施工工艺

钢管混凝土组合结构具备重量小、强度大、耐腐蚀、抗冲击能力强等诸多优点，在大跨度或高层建筑中得到了十分广泛的应用。在一般的钢管混凝土组合结构中，承担剪力的主要对象是钢牛腿，而梁柱连接位置的弯矩或传递，通常运用平行双梁的形式予以承担。钢管混凝土组合结构是在以往结构体系基础上的创新，象征着我国高层建筑工程施工技术的全面发展。施工期间，将具有一定抗剪能力的环筋安装在钢管混凝土柱中，使环筋承受一部分剪力，而环梁则承受一部分弯矩。

1　工程案例

华夏数码中心坐落于山西省太原市平阳路。本工程项目共30层，总建筑面积约70000m2，建筑高度达百米。项目中钢管柱的直径为700mm，在钢管柱中，浇筑了其强度为C60的混凝土，在钢管柱的最上端，装焊了具有一定抗剪能力的环筋，并在其外部还安装了一定尺寸（约为0.3m2）的环梁。最后将框架梁钢筋按照实际要求装在环梁上，形成该建筑的钢管混凝土组合结构。具体的施工工艺如图1所示。

2　钢管柱的制备及其组装

2.1钢管柱的制备

在制备钢管柱的过程中，应确保焊接的尺寸、位置等参数符合标准。为了有效缩减施工量，提高施工质量，钢管、顶板、环箍以及柱脚等所有部件，均统一在加工工厂内进行制作，制作成品经检验合格以后方可进入现场使用。

2.2钢管柱的组装

①需根据实际的运输和吊装能力选取最佳的钢管长度，通常不会超过12m。②钢管进行对接的过程中，应使焊接以后的肢管保持平直，进行焊接时，不仅需要对几何尺寸进行严格的控制，还要密切注意高温变形可能对肢管造成的影响，分段焊接时，应注重其对称性。焊接之前，直径较小的钢管可运用点焊对其进行定位，而直径较大的钢管则应运用其他钢管焊接在其外侧，从而起到固定的作用，每个固定点应保持恒定的间距，以300mm为最佳，而且固定点的数量不能少于三个。如果在焊接时发现焊点存在细小的裂缝，则需将存在裂缝的部分全部去除，然后重新焊接，以免发生危险。为了切实提高钢管柱的组装质量和稳定性，可在钢管柱内加设衬管，宽度和厚度分别为20mm和3mm，在加设时应预留出一定膨胀间隙。

3　吊装及安装钢管柱

3.1吊装所需设备和方法

本工程施工现场运用5013塔吊，钢管柱的实际最大重量为2.20t，该塔吊的起重条件满足实际要求，吊装方法选为运用钢丝绳对抗剪环箍进行捆绑，最后将其垂直吊起。

3.2柱脚定位和安装

安装之前，将预埋的钢板面清理干净，然后按照一定安装顺序，在钢板面上标记出十字线和钢管柱的半径，当底面的钢筋板安装完成且各项检验均已确认无误之后，使用塔吊把定位器吊装至安装区域，之后进行粗略定位。在定位器到达指定位置以后，定位器上的轴线需要与地面上标出的轴线进行对齐，在高度符合标准之后，使用螺纹钢将其进行固定，固定完成之后，还需运用调节螺栓对定位器的高度进行细调，确保高度检验线重合在预定标高处，然后移动定位器，等到定位器上轴线和地面上的轴线真正吻合时，上紧螺母，确认无误之后，还需使用几个短小的钢筋将其进一步的固定，确保其纹丝不动。

3.3钢管柱安装

运用吊线法检验钢管柱的实际垂直度是否满足标准。钢管柱完全就位且调柱的外皮重合在钢管柱的半径标点上时，将没有钉帽的铁钉安装在钢管柱和环板的中间，使其上下两端轴线保持对齐状态，然后在此对钢管柱的柱身进行调整，使其划线对齐在底板的十字线上，使用铁码将筒节壁的上下两部分整平，并预留2mm左右的膨胀空间，同时使用千斤顶对钢管柱的实际垂直度进行细微的调整，在全部安装尺寸均已完全符合标准之后，工作人员遵循一定对称的原则，沿着点焊的分布固定钢管柱。

4　环梁钢筋的制备及安装

4.1骨架成型

环梁钢筋在完成搭建以后，为了提高实际的工作效率，通常会使用钢管作为主体完成加工架的搭设工作，以此选定环梁钢筋的实际位置。将焊接完成且质量合格的环箍钢筋安装在马凳或加工架中，按照实际大小将环箍钢筋进行放置，为了使后续的钢筋锚入顺利进行，环梁腰钢筋通常在此时不进行绑扎和就位。实际情况中，应首先对上层环筋进行绑扎，绑扎牢固以后在绑扎下层钢筋，使用塔吊将环梁腰钢筋就位。制备完成之后的环梁钢筋还需得到进一步的加固处理，而且要合理确定吊点，确保吊装过程不会使环梁钢筋发生形变。

4.2制作模具

环梁环形钢筋使用的模具一般都是在10mm左右的钢板上放出钢筋的具体大样，如图1所示，在半径均不相同的圆环钢筋周围装焊多个长度较短的钢筋。此模具可在一定条件下支持多种半径圆环钢筋的制作。

图1　钢管混凝土节点大样图

4.3安装骨架

借助塔吊，将环梁的骨架按照一定规则安装在钢管柱和环梁底模的上端，与此同时，应在环梁底模上放置好垫层，以此起到保护钢筋的作用。为了保证抗剪环箍可以与环梁之间预留20mm左右的空间，可将四个木楔打到二者之前。

5　混凝土浇筑

混凝土从钢管的上端口灌入，并用振捣装置将其捣匀。当管径在350mm以上时，应使用内部振捣装置。实际振捣时间每次都需维持在30s以上，每次混凝土浇筑的高度不能超过2m。当管径在350mm以内时，应使用外部振捣装置。该装置的作业位置应根据施工的具体进展进行适当的调整。振捣时间应保持在1min以上，每次混凝土浇筑的高度不能超过2～3m。采用此类振捣方法，其混凝土坍落度的最佳区间为20～40mm，而水灰比则不得超过0.4，骨料的粒径以10～40mm为最佳。

对于任何一种混凝土施工而言，其配合比的意义十分重大，不仅要满足基本的强度要求，还要密切注意其坍落度的选取。配合比往往是根据等级计算得到，并在多次试验之后确定的。

混凝土浇筑需持续进行，如果没有特殊情况一般是不允许间歇，但如果无法持续进行，应尽量控制间歇的时间，使其在终凝时间以内。在浇筑的过程中，还需预留一定宽度的施工缝，完全封闭管口，以免水、油等杂质混入其中。

在进行浇筑施工之前，应事先在浇筑面摊铺一层水泥砂浆，厚度根据具体要求确定，一般在100～200mm之间，而且所用水泥砂浆的强度等级应与混凝土保持一致，这样做的目的是防止混凝土中粗粒骨料在下落的过程中发生弹跳现象。当混凝土缓缓到达钢管柱的顶部时，应使混凝土少量溢出，然后再将隔板放置在管口处（隔板上需留有排气孔），隔板按压紧实之后，对接缝处进行点焊，当混凝土的实际强度达到预期值半数时，在此对接缝进行焊接。在实际的浇筑过程中，也可以不将钢管筑满，当混凝土的实际强度达到预期值半数时，用前文中所提到的水泥砂浆进行封口，安装隔板，此时隔板与管柱的焊接可一次性完成。混凝土浇筑完成之后，可使用敲击的方式验证浇筑的情况，如果运用这种检验方法发现其存在一定问题，则需立即使用超声波对其进行深度的检测。对于钢管柱中密实程度没有满足标准的部位，可使用钻孔压浆法对其实施补强。

6　总结

如今，在我国高层建筑工程施工建设中，钢管混凝土占据着十分重要的地位，也是我国建筑工程正向新型材料逐渐发展的重要体现。其特有的各项性能是以往结构和技术无法比拟的，所以运用该技术进行施工建设是高层建筑发展的必然趋势。尽管如此，但钢管混凝土的施工工艺却是比较复杂的，还有待于得到进一步的简化和创新，相信通过不断的努力，钢管混凝土将在高层建筑工程中发挥出更为重要的作用。

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TU974

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2014-12-25