大截面现浇型钢混凝土斜柱结构施工技术

吴忠强

（上海建工七建集团有限公司，上海 200050）

在超高层建筑施工中，主体结构施工需要严格保证施工质量，特别是特殊结构的施工，既应当保证特殊结构的施工质量，也应当考虑其施工方法，保证施工方法操作上的可行性。本工程在大截面混凝土现浇型钢混凝土斜柱结构的施工过程中，对传统施工方法中的混凝土施工、模板排架施工以及脚手架施工等工艺进行了优化，使得更加适用特殊结构施工过程，保证施工质量，也在施工工艺上进行了创新，如增设钢骨临时支撑，使得其在施工过程中的稳定性得到保证，同时也保障了施工人员的安全。

1 工程概况

张江中区单元57-01 地块项目为集办公、配套商业功能为一体的核心商务区城市综合体项目。地上包括1 栋超高层办公塔楼，其两侧有两栋3～4 层裙楼（商业楼及交易中心）。办公塔楼及商业裙房地下设整体满铺3 层地下室，局部地下一层设置夹层，用地面积17 252m2，建筑面积264 030m2，其中1#超高层办公塔楼地上59 层，建筑高度320m，结构形式采用型钢混凝土-框架核心筒结构。

如图1 所示，外框含有16 型钢混凝土柱，其中8 根边柱为型钢混凝土斜柱，内置H 型钢，斜柱尺寸为1 400mm×2 000mm，倾斜角度为76°，F1～F2 层斜进3 471mm，F3～F10 均斜进1 116mm，共计13 140mm。斜柱F2 层外框楼面挑空，即斜柱竖向无水平支撑的高度范围达14m。

图1 塔楼外框斜柱示意图

2 工程难点

1）由于塔楼F2 层无水平结构，故斜柱F1～F2 层整体长达14m，其钢骨施工、模板排架支设、混凝土施工是施工难点。

2）由于F1～F2 层斜柱内型钢为一整体，故型钢放置后，混凝土浇筑前及浇筑时，其稳定性难以保证。

3）由于斜柱整体长度过长，需进行分段施工，导致施工工期延长，钢骨裸露时间变长，增加了施工安全的不确定性。

4）斜柱不同于普通的结构柱，造成其混凝土浇筑后振捣难度大大增加，难以保证混凝土的施工质量。

3 斜柱型钢施工

3.1 临时支撑

本工程斜柱内型钢为双H 型钢，其截面形式 为H600mm×1 000mm×70mm×70mm，长14m，吊装重量为23.3t。

由于型钢安装后，柱体本身并未浇筑混凝土，还需进行钢筋及模板等施工工序，为保证型钢的结构稳定性，以及保证施工人员的安全，斜柱内型钢安装时采用□400mm×400mm×20mm 型钢柱作为临时支撑（图2），临时支撑的上部通过两块钢板与斜柱内型钢牛腿焊接固定。临时支撑的下部需预先设置埋件固定在首层底板上，钢柱吊装到位通过临时支撑进行临时固定，边吊边校，满足精度要求后进行钢梁的吊装形成稳定结构体系。

图2 临时支撑示意图

3.2 钢柱吊装

钢柱采用四点吊并通过神仙葫芦进行调整，钢柱吊装到位通过临时支撑进行临时固定。钢柱上预先设置上操作平台。待钢柱吊装到位后，及时进行柱间钢梁与临时支撑钢柱的焊接永久连接，形成稳固的结构体系，钢梁上设置有焊接吊笼和生命绳作为梁上行走和作业安全措施。具体施工流程如下。

1）流程一如图3(a)所示：外框先吊角柱，再斜柱分段为两层一节，钢柱采用四点吊并通过神仙葫芦进行调整，钢柱吊装到位通过临时支撑进行临时固定。钢柱上预先设置上操作平台。

2）流程二如图3(b)所示：外框斜柱吊装到位后，及时进行柱间钢梁与楼层钢梁的安装，形成稳固的结构体系，钢梁上设置有焊接吊笼和生命绳作为梁上行走和作业安全措施。

3）流程三如图3(c)所示：待F1～F2 钢柱和钢梁施工完成后，进行临时支撑的拆除。然后进行劲性柱钢筋绑扎、模板支设加固、排架脚手搭设及混凝土浇筑施工。

图3 钢柱吊装施工流程示意图

4 斜柱支撑体系

本工程劲性斜柱主要规格为1 400mm×2 000mm，采用黑模+定型化卡箍进行加固，并在周边采用∅48mm×3.0mm 钢管满堂设置落地钢管扣件排架体系，高度23m(图4)。

图4 斜柱支撑及模板体系示意图

待钢筋验收通过后，即可对柱体进行封模工序，封模的模板为厚15mm 的优质黑模板，并采用40mm×90mm 方木作为竖龙骨采，间距250mm，横向龙骨采用定型化卡箍@350，并相错随着双拼∅48mm×3.0mm 钢管抱箍形式与斜撑连接，间距900mm，具体数据均依据计算书验算通过后所得。

柱体模板安装施工时，需先在结构顶板板面上进行弹线施工，纵横轴线立柱边线应保证位置精确，随后柱体钢筋绑扎施工，最后再进行封模，且立柱模板与钢筋间应设置砂浆保护层垫块，以避免钢筋与模板相碰，从而导致露筋等缺陷。柱模板外侧采用∅48mm、壁厚3.0mm 的钢管、40mm×90mm 的方木及M16 止水对拉螺栓进行拉结，各立柱模板箍间采用钢管与平台排架相互连接，以增强稳定性。

在柱子模板的底部设置1 个300mm×300mm的清扫孔，将柱模内清理干净，封闭清扫口，办理柱模预检。

柱钢筋绑扎高处作业应设置临时脚手架，脚手架应满足相关技术及安全要求，可由周边排架体系兼顾。

斜柱共计分为3 段施工，第一段与第二段长4.5m，第三段长5m，斜柱砼等级为C70。

5 斜柱混凝土施工

5.1 斜柱钢骨内振捣

由于柱体倾斜，从而使得混凝土浇筑施工时振捣难度大大增加，故在混凝土浇捣前，需将1根直径为150mm 的硬质胶提前插入斜柱柱体内，并且提前在胶管表面开设一道凹槽，凹槽的宽度应为100mm，随后将振捣棒插入凹槽内（图5）。为加强振捣效果，选用作用半径较大的R70 振捣棒，待混凝土浇筑时，应当随浇随捣，振捣时应将振捣棒放在槽内，并且随着混凝土浇筑的进行，振捣棒应与胶管一同提升，从而使振捣棒始终处于胶管内。同时胶管作为串筒，向下输送座底砂浆和底部混凝土。

图5 斜柱型钢内振捣棒布置示意图

根据以往工程经验，为保证斜柱施工质量及外表的美观，应当将混凝土拌和物的坍落度严格控制在210～230mm 间，同时其扩展度也应当严格控制在 370～450mm 间。混凝土运输至施工现场后，应当在浇筑前对其落度和扩展度进行检测，须符合要求方可进行浇筑施工。

斜柱的顶面模板应当开设高0.03m、宽0.2m、间距2m 的通气槽。通气槽内衬快易收口网。当混凝土浇筑施工时，应派专人持续轻振顶面模板，同时观察通气槽排出气泡的情况。

5.2 斜柱钢骨外振捣

由于受到重力的影响，插入式振捣器容易偏向内侧，而使得另一侧振捣不充分。为此可以在同一界面内插入两个振动器，从而扩大振捣面积，使混凝土受到充分振捣；或者采用拨子（图6）拨动振捣棒到另一侧使其能振捣充分。

图6 振捣棒拨子示意图

拨子可利用钢管焊接铁条，与振捣棒绑扎连接或拨动。混凝土振捣时，应当遵守“快插慢拔”的原则；振捣棒在混凝土内振捣时间，每插点约20～30s，知道混凝土不再显著下沉，不出现气泡，以及混凝土表面泛出水泥浆和外观均匀为止。振捣时应将振捣棒上下抽动50～100mm，使混凝土振实均匀。

混凝土浇筑及振捣施工时，要让振捣棒自然下沉，宜垂直拔出及插入，切忌用力猛拔或猛插，也不可将振捣棒插到50～100mm 尚未初凝的最下层混凝土中。

5.3 斜柱养护

在混凝土浇筑施工结束后，为保证柱体混凝土在规定龄期内达到设计图纸要求的强度，同时防止由于天气、温度等因素而产生膨胀或收缩，应当在浇筑完毕后的12h 以内对混凝土加以覆盖塑料薄膜并保湿养护。

6 结语

本文结合实际工程，对大截面现浇型钢斜柱混凝土结构相应的施工技术措施进行了阐述，在原有传统施工工艺上进行了创新，增设了临时钢柱支撑，并对这种大截面型钢混凝土柱的钢筋连接及施工进行了优化，即使施工操作工艺更加便利，各施工工序直接搭接更加流畅，也使施工质量与施工过程中的结构稳定性得到提升，并且也保证了施工过程中人员的安全，使得施工现场更井然有序。此类大截面现浇型钢斜柱混凝土结构相应的施工技术，可在今后类似的大截面斜柱施工中进行推广应用。