钢管－型钢混凝土组合立柱结构施工技术

张其将

（安钢工程技术分公司）

钢管－型钢混凝土组合立柱结构施工技术

张其将

（安钢工程技术分公司）

介绍钢管－型钢混凝土组合立柱结构施工优势、劣势，结合施工实例，对钢混组合结构施工过程中应注意的问题及施工技术难点进行了讨论，并提出解决措施，以期指导实践。

钢管－型钢混凝土组合结构 施工技术 控制要点

0 概述

钢管－型钢混凝土组合结构是指在钢管内填筑混凝土与型钢混凝土相互组合在一起的，钢结构与混凝土有机结合的一种组合结构。由于结构钢与混凝土两种材料在受力过程中具有相互制约、相互补充、相互保护的特性，从而使其具有相对较高的承载能力和刚度，较好的塑性和韧性，具备了良好的防火性能和抗震性能，应用于重要结构工程时有无法比拟的优越性。同时，采用钢管－型钢混凝土框架结构能充分利用混凝土承受压力和钢结构承受拉力的材料特性，可大幅度地提高组合结构的极限承载能力、刚度和局部稳定性。这些优点使钢管－型钢混凝土组合结构在越来越多的结构工程中被广泛采用，并取得了良好的经济效益和显著的社会效应。

钢管－型钢混凝土组合结构与传统钢结构相比：（1）与钢结构比，可节省钢材50%；（2）强度在任意方向都是相等的，对于抵抗方向不确定的地震作用力，是很有效的；（3）应用高强混凝土的一种最有效和最经济的结构形式。其承载力可高出同样横截面的钢筋混凝土的一倍以上，是大跨、高层、重载和抗震、抗爆结构的受压比较理想的杆件；（4）综合经济效益好。型钢混凝土组合结构较钢结构在耐久性、耐火等方面均胜一筹，型钢混凝土框架较钢框架可节省钢材50%或者更多，具有节约钢材、防止钢结构局部和整体屈曲、增加结构刚度和阻尼、具有防锈、防腐、防火等优势。

钢管－型钢混凝土组合结构与普通钢筋混凝土结构相比：（1）强度高、质量轻、塑性好、耐疲劳、耐冲击等；（2）钢管本身可兼作模板，可省去支模和拆模的工作；（3）钢管兼有钢筋和箍筋的作用，制作钢管比制作钢骨架省工，钢管即筋性承重骨架，可省去支撑，缩短工期，施工不受季节限制；（4）具有承载力高、构件截面小、抗剪能力高、延性好、施工时节省模板，加快施工进度。

但是，钢管－型钢混凝土组合结构也有其自身的缺点。主要表现在钢管－型钢混凝土组合结构的施工过程中，既要顾及到钢管与钢结构施工的注意事项，又要把握好混凝土结构的施工特点，并且在不同材料构件的节点处施工较为复杂。

1 钢管－型钢混凝土组合结构施工中应注意的问题

1.1 主要组织措施

钢管－型钢混凝土组合结构在施工前，要确定钢管混凝土的灌注方式和型钢构件空间段的划分、支模、及混凝土的浇注等。由于组合结构自身的特殊性，要兼顾钢结构和混凝土结构施工中的注意事项，不同结构之间在流水施工中经常会存在矛盾和冲突，一定要在施工组织设计时要进行合理的组织和安排，要有专业人员进行过程控制。在施工前，要注意如节点处、型钢上钢筋的预留孔等，要进行有关钢结构与其他构件相连接部位节点的处理。

1.2 原材料及配合比控制

钢管－型钢混凝土组合结构节点处的构造十分复杂，往往会出现钢筋密、排布困难，接头连接处需使用直螺纹。若节点处钢筋太多可以进行钢筋等强度代换，以减少钢筋根数。

钢管内浇注混凝土宜采用C40微膨胀混凝土。结合泵送施工工艺，要求混凝土具有较好的可泵性，并具备大流动性、缓凝与早强的工作性能；其次为保证混凝土凝固后与钢结构的良好密贴，应具有收缩补偿的特性。混凝土的拌和坍落度控制在2l cm～23 cm，初凝时间＞10 h，粒径 5 mm～20 mm 碎石，中粗河砂，外加减水剂、微膨胀剂及粉煤灰。混凝土水灰比为0.36。对于灌注时间较长、受外界条件影响较大的施工可结合现场混凝土浇筑施工实际，经过实验来确定掺加缓凝剂的规格及数量。

1.3 施工顺序控制

构件空间段划分—技术要点划分—钢结构制作—节点处理—钢筋工程—支模工程—混凝土工程—拆模养护—测量—修正—现场安装。

1.4 混凝土的运输及养护

混凝土宜采用搅拌运输车运输。运输车应具有防风、防晒、防雨设施。运输过程中出现离淅或使用外加剂进行调整时，搅拌运输车应进行快速搅拌，搅拌时问不应少于120 s。

混凝土施工后进行保温、保湿养护。初凝前应进行喷雾养护，养护时间不少于14 d。拆模后安装PVC水管喷淋养护，确保14 d内混凝土表面湿润。

2 施工难点分析及解决方案

2.1 钢管－型钢混凝土立柱的安装过程

钢管－型钢混凝土立柱安装要正确选择吊具和吊点设置。立柱吊点的设置需考虑吊装简便，稳定可靠，还要避免钢构件的变形。为了便于吊装和防止起吊时耳板的变形，采用专用吊具，吊具用螺栓与钢柱连接板连接。

2.2 节点钢筋处理

钢管－型钢混凝土结构节点处的构造十分复杂（如图1所示），施工中应注意及时与设计单位沟通协调。应注意的事项包括土柱钢筋的施工与钢筋混凝土柱的施工基本一样，纵向受力钢筋不需要截断，接头连接处使用直螺纹接头。节点处，钢筋混凝土梁外侧钢筋打弯绕开钢柱，在柱外侧要留足相关规范、图集锚固长度要求；钢筋若遇到柱内型钢翼缘，若能满足锚固长度可以进行弯锚，不满足则将钢筋焊接在柱内翼缘上的连接板上；若钢筋遇到柱内型钢腹板，满足直锚长度可直锚，否则弯锚。必要时需要在腹板上预留穿筋孔，使钢筋能够贯通；若节点处钢筋太多，不能合理安排施工时，可以进行钢筋等强度代换，以减少钢筋根数。型钢混凝土柱箍筋受到型钢上栓钉的影响，宜采用开口箍筋，从侧面套绑以方便施工。

图1 钢管与型钢节点处的构造

2.3 钢管－型钢混凝土柱混凝土浇筑

在型钢混凝土柱中，因为构件内钢筋形式复杂，既有型钢又有纵筋、箍筋等与其交织一起（如图2所示），浇注工作有一定困难。在浇筑型钢柱混凝土时，宜采用内部振捣器和外部附着式振捣器相结合的方法，以保证混凝土振捣密实。另外，在浇筑混凝土的过程中要注意均匀分层下料，对称振捣，防止内部型钢变形。

图2 型钢与钢筋交织

3 现场施工技术措施及操作要点

3.1 钢柱的临时固定

钢柱安装好后应立即在四面设置缆风绳，防止立柱倾翻。设置缆风绳时，一侧要与钢柱定板相连接，另一侧与在混凝土板预埋的地锚相连接。在钢柱之间的钢梁安装好后，应及时把相应方向上的缆风绳去掉。有异型构造立柱，在安装前还要根据需要设置临时支撑。

3.2 临时支撑卸载

结构安装完毕后、卸荷前应对起拱位置进行复验，需满足设计要求，并得到监理单位的认可。卸荷前，应报请甲方、监理对桁架结构构件的连接位置验收。卸荷前对关键节点部位进行定期监控和检测，并记录数据。卸荷工作应有经过安全培训和专业操作人员进行，卸荷顺序遵照由弱到强的原则，即由中间向两边依次卸荷。

4 质量及安全控制要点

4.1 施工质量参照规范规定及设计文件

施工质量标准除参照规范规定外，以规范标准、设计文件为依据，对钢柱、构件的下料、焊接、安装等主要工序随时进行质量检查，发现问题及时解决，以确保质量控制。

4.2 安装质量控制标准

在制作和现场安装时，要严格按照规范标准要求进行，保证安装完成后钢柱、桁架梁轴线偏差不得大于±3 mm；垂直度偏差不得大于3 mm；标高偏差不大于5 mm。

4.3 安装焊接质量

所有焊缝达到100%探伤合格、无夹渣、无气孔，不得有弧坑裂纹、电弧探伤、咬边、未焊满、根部收缩等缺陷，焊缝表面应均匀、光滑，焊缝与母材过渡应平滑。

4.4 安装吊点的确定

吊点的设置需考虑吊装简便，稳定可靠，还要避免构件的变形。吊装时，最好利用钢柱定位连接板的螺栓孔、采用专用吊具，吊具要用螺栓与钢柱连接板连接。

4.5 各种不安全因素的防范

安装应考虑相应安全因素。尤其是多分叉构件的吊装应科学合理的设置吊点、吊耳或吊装孔，必要时应经过计算确定。

构件交汇段的安装就位应考虑偏心造成的安装稳定性问题，设置合理、可靠的支撑，防止产生滑移、倾倒。

操作脚手架、操作平台、安全防护应充分考虑构件的相互影响，做到各部分相对独立、可靠。

钢管－型钢混凝土组合结构空间分叉柱（撑）各构件混凝土拆模强度应根据试件试验确定。各项卸荷工作，应制订技术方案，经许可后进行。

严禁利用未完成永久固定的构件，作为承重结构搭设卸料平台或进行各种荷载较大的拉结作业。

［1］ 唐卫平.盖挖逆作大跨度、大截面型钢混凝土组合结构施工技术［J］.铁道标准设计，2012（6）：122－126.

［2］ 原波，洪彪，胡旭，等.型钢混凝土组合结构空间分叉柱（撑）施工技术［J］.建筑技术，2013，44（1）：41－44.

［3］ 王续东.谈型钢混凝土组合结构施工质量控制［J］.山西建筑，2013（5）：212.

［4］ 杜志娥.某体育馆超倾斜大型型钢混凝土斜圆柱的施工［J］.山西建筑， 2011（28）：105－106

［5］ 陈兴勇.高层建筑钢管混凝土施工工艺［J］.江西建材，2012（3）：83－84.

［6］ 殷博.高层建筑中钢骨—钢管混凝土组合柱与梁的连结节点处理［J］.安徽建筑，2012（1）：195－197.

［7］ 许岩剑，钟德明.钢管混凝土施工技术探讨［J］.山西建筑，2010（31）：116－118.

［8］ 刘小刚，戴耀军，顾海勇.南京南站钢管混凝土柱及叠合柱施工技术［J］.施工技术，2011（23）：5－8.

［9］ 张明星，姜华，李海洋.型钢混凝土转换结构模板支撑体系研究［J］.建筑安全，2011（1）：49－51.

［10］ 金耀.钢管混凝土立柱中的混凝土泵送顶升施工技术［J］.铁道建筑，2006（11）：33－34.

欢迎订阅《河南冶金》

《河南冶金》杂志是经国家批准、国内外公开发行的冶金科技期刊。国际标准连续出版物号：ISSN1006—3129，国内统一连续出版物号：CN41—1199／TF。《河南冶金》由河南省金属学会、安阳钢铁集团有限责任公司联合主办，双月刊。本刊发表冶金工业方面的综述评论、试验研究、问题探讨、技术创新，新工艺、新设备、新技术应用等技术论文，同时也报道有关学术动态、冶金技术信息以及省内外冶金行业的科技成果和管理经验。

《河南冶金》每册定价10.00元，全年定价72.00元（含邮寄费）。欢迎单位和个人订阅。

邮局汇款地址：河南省安阳市殷都区安钢大道安阳钢铁集团有限责任公司

技术中心 《河南冶金》编辑部

邮政编码：455004 联系电话：0372—3121484 传真：0372—3120177

CONSTRUCTION TECHNOLOGY OF STEEL PIPE－STEEL REINFORCED CONCRETE COMPOSITE STRUCTURE

Zhang Qijiang
（Anyang Iron and Steel Stock Co.， Ltd）

This paper introduces the construction advantages and disadvantages of steel－steel－concrete composite column structure construction，and discusses the problems that should be paid attention to in the construction process of steel－ concrete composite structure and the technical difficulties of construction technology， and puts forward some meas⁃ures to guide the practice.

steel pipe－steel reinforced concrete composite structure construction technology control points

联系人：张其将，助理工程师，河南.安阳（455004），安阳钢铁股份有限公司工程技术分公司；

2017—6—1