钢管混凝土叠合柱施工要点及技术措施分析

钢管混凝土叠合柱施工要点及技术措施分析
摘要：钢管混凝土叠合柱是我国自主研发的一种新型建筑结构体系，具有优良
的抗压性能和抗震性能，在我国建筑施工中被广泛的应用。

本文结合具体工程实例，对钢管混凝土叠合柱中钢管的制作、焊接、安装和钢筋绑扎以及柱模板加固、混凝土浇筑等施工要点及技术措施进行分析论述，供类似工程实践参考。

关键词：钢管混凝土；叠合柱；施工；技术措施
引言
在建筑施工工艺中，钢管混凝土的叠合柱施工是一项新兴的施工方法，也是
近些年来我国自主研发的建筑结构体系。

钢管混凝土叠合柱是在钢筋混凝土柱中
部设置钢管混凝土的一种叠合构件，与传统的混凝土施工相比，具有承载力高、
抗震性能好和施工较方便等优点，因此得到广大建筑师的欢迎和青睐。

基于此，
本文对建筑施工中的钢管混凝土叠合柱技术进行了探讨，对其施工要点及技术措
施进行总结。

1.工程概况
某工程整体2层地下室、主楼地上12层、裙房地上4层，最大建筑高度
53.7m，工程总建筑面积约37800m2。

工程主楼地下室为桩承台筏板基础，工程
桩为 1400、1500嵌岩钻孔灌注桩。

主塔楼结构形式为框架－筒体结构，由筒体
及四周共20个钢管混凝土叠合柱组成。

工程地下2层至地上7层框架柱为钢管
混凝土叠合柱，混凝土强度为C70；钢管混凝土柱截面尺寸为1400mm×1400mm，钢管柱截面尺寸为Φ1000mm×28mm，钢管总用量约为720t。

劲性钢管柱安装于
主楼地下室桩承台筏板基础顶面，上部根据楼层高度每两层一节，逐节接至第7
层（31.9m）。

在楼层框架梁钢筋绑扎完成后，钢管内的混凝土浇筑至楼层结构
面标高以上1000mm，钢管外侧混凝土与楼层梁板混凝土同时浇筑至楼层结构面
标高。

2.工程设计特点及施工难点
（1）本工程钢管混凝土叠合柱截面尺寸为1400mm×1400mm，混凝土为C70
高性能混凝土，其强度高、延性大、抗震性能优异；外包普通钢筋混凝土，既提
高柱的承载力和减少柱的截面尺寸，又无须再对钢管柱进行防火处理，减少了工
程造价。

（2）该结构类型配置中心混凝土是关键，中心混凝土量占整个混凝土量的
1/3，所承担的轴力为3/4。

配置C70高性能混凝土难度较大，并且对混凝土密实度、收缩性要求较高。

所以，在此高强度混凝土施工时，试块、试模、验收等方
面均非常重要。

（3）结构梁跨度大，钢筋直径粗，须在钢管柱上开孔，钢管柱开孔的标高、位置、洞口大小等须严格按要求控制，并且应尽量减少钢筋根数。

（4）本工程设计钢管柱两层一节，混凝土浇灌高度大；钢管柱内及外侧混
凝土下料、振捣难度大。

工程结构平面及叠合柱配筋见图1。

图1叠合柱配筋
3.施工顺序
本工程施工流程如下：基础埋设高强螺栓→钢管起吊→钢管就位螺栓初拧→
垂直度初步校核→螺栓终拧、垂直复核→会审安装测量记录、确定焊接顺序→焊
接完成垂直度测量校对→校正验收→钢管外柱筋绑扎及框架柱模板安装→安装梁
底模→绑扎梁钢筋→安装梁侧模及楼面模板→绑扎楼板钢筋及上部结构插筋→钢
管内C70混凝土浇筑→浇筑钢管外框架柱及梁板混凝土[1]。

4.施工要点及技术措施
4.1钢管柱的制作及安装
4.1.1钢管的制作
（1）本工程钢管采用Φ1000mm×28mm，钢管在专业厂家制作，并经检验合格。

钢板必须平直，并有出厂证明及试验报告，卷制钢管的钢板焊接采用CO2气
体保护焊。

钢管卷管方向前应与钢板压延方向垂直，Q345钢卷管内径不应小于
钢板厚度的40倍[2]。

卷制钢管前应根据要求将板端开好坡口，坡口端应与管轴
严格垂直。

卷管过程中，应保持管端平面与管线垂直。

考虑到现场安装的实际要求，在钢管柱的连接端头设有临时连接件，临时连接件采用Q235钢，具体做法
见图2。

图2钢管柱连接端头临时连接
（2）钢管穿筋孔的开设：开设钢筋孔时，需要采用CAD精确定位放样。

钢
管管壁上开孔位置应考虑节点不同主向梁纵向钢筋标高的差异，同时应满足：开
孔孔径D=d+13mm（d为钢筋直径），钢管上下排之间的预留孔中心距离为2D，
预留孔之间的水平距离一般大于3D，预留孔边距钢管边大于3D。

应在钢管外壁
准确定出钢管十字中心线，弹出墨线作基线，根据图中尺寸用钢皮尺沿钢管壁上
下定出各钢筋中心点，两点连线。

再根据立面图中各排钢筋中点距梁上下边线的
尺寸，在钢管外壁上定出各钢筋中点，复核无误后打眼。

4.1.2钢管柱的吊装及就位
（1）柱吊装前准备：待现场检验合格，堆放及行车路线确定后，即检查预
埋板、预埋螺栓的轴线位置（允许偏差5.0mm）、平整度、标高，待检查、测量
合格后，用基础螺母（柱底下）拧到预埋螺栓上，用水准仪或经纬仪把基础螺母
调平至同一水平，并加以适当固定。

柱按编号分别运至确定位置并按规定摆放，摆放位置是其柱脚中心应基本与
基础面中心形成一个同心弧，柱应适当垫高200～300mm并准备好适当规格的方木。

柱吊装前应再次检查柱的各种基准点，吊（捆扎）点以及表面是否有损坏和
污垢，确认无误后才能捆扎和吊装。

（2）钢管柱的吊装就位：钢柱由专业钢构公司经过分段制作后运到现场，
采用主塔楼核心筒内安装的QTZ315内爬式塔式超重机进行单机回转法吊装，能
够满足现场钢管柱卸车及安全吊装要求（本工程单根钢柱最大重量约为8.3t）。

钢柱吊装前应先将钢爬梯临时固定在柱顶，并且将爬梯底部用绳索固定在钢
管柱底部。

吊点绑扎方式为两点绑扎，绑扎位置为通过卡环连接在耳板上，钢柱
吊装用的两根短头应挂设在两个基本处于水平面的吊耳上，以免起吊过程中一根
吊索受力引起柱身翻滚。

现场采用单机回转法起吊，起吊前钢柱应横放在枕木上，起吊时不得使钢柱在地面上有拖拉现象，钢柱起吊必须距地面2m以上才可以回转。

钢柱吊装示意图见图3。

图3钢柱吊装示意图
钢柱提升就位后，利用连接板连接柱段端头的耳板进行钢柱临时固定。

钢管
柱就位以后操作人员通过钢爬梯上至钢管柱顶端进行摘钩，摘钩人员安全带应挂
在钢柱耳板之上，不允许将安全带直接挂在吊钩上。

吊装过程中，要尽量避免钢
柱在地面拖动，不得歪拉斜吊。

（3）钢管柱现场对接焊接
连接件安装校正完毕后，应根据实测垂偏结果来确定焊接顺序，并按设计要
求（全熔透坡口焊）进行焊接。

本工程柱与柱的对接焊接采用两人对称焊接，焊
接的形式为CO2气体保护焊，焊丝采用LXQ－506，焊机为2台KＲ（Ⅱ）－500（CO2）。

气体保护焊的焊缝引出长度应大于25mm，在保证焊透的前提下采用
小角度、窄间隙焊接坡口，采用小焊缝、多道多层的方法以减小收缩量，同时保
证焊缝的长度和焊脚高度以符合设计要求，做到边焊接边检查。

焊完板厚的1/3
方能停焊，且严格做好后热处理，再进行保温处理。

焊接完成后，首先清理表面的熔渣及两侧的飞溅物，随后进行焊缝检验，检
验方法按照《钢结构工程施工质量验收规范（GB50205—2001）》进行。

本工程
钢管柱连接焊缝为全熔透焊缝，要求达到一级焊缝的规定。

4.2钢管叠合柱钢筋、模板及混凝土施工
4.2.1钢筋施工
柱钢筋安装设计柱纵向钢筋为Φ25～32的HＲB400级钢筋，均采用机械直
螺纹接头，这种连接方式不受天气、环境影响，施工速度快且连接可靠；箍筋为
Φ14HＲB335级钢筋，钢管外侧焊有栓钉，且柱弧形箍筋末端设有135°弯钩。

柱纵筋连接接头以下拉筋制作时一端弯钩为135°，另一端弯钩为90°，绑扎
时交错设置，最后用钢筋扳手将90°弯钩调整到135°。

连接接头以上部位，先将
4个柱角部位及每个弧形拉筋一端的柱筋进行机械连接接长，箍筋安装时一端勾
住已连接好的纵筋，另一端绑扎定位到待安装主筋位置，拉钩筋交点用扎丝绑扎，保持后安装纵筋部位弯钩上下一致。

将后安装的纵筋由拉勾内侧自上而下穿过每
道拉勾钢筋，用扳手将丝头拧紧，将所有纵筋、箍筋位置整理后用扎丝绑扎固定。

梁钢筋安装梁钢筋采用Φ22～36HＲB400级钢筋，所有接头均采用滚轧直螺
纹机械连接。

根据设计要求，接头位置设置在受力较小的部位，不宜设置在框架
梁端的箍筋加密区范围内。

同一连接段的接头面积率小于50%。

本工程主框架梁
截面较大，梁宽为400～1200mm，梁高1000～1600mm，梁底模支设后即进行梁
钢筋的绑扎安装工作，最后支设梁侧模。

梁钢筋施工工艺为：梁底筋自下而上穿
钢管孔、直螺纹机械连接→梁面筋自下而上穿钢管孔、直螺纹机械连接→梁箍筋
就位→穿梁腰筋→绑扎梁底筋、腰筋、面筋→拆除梁钢筋支承架体。

4.2.2模板施工
柱模板安装与普通墙柱、梁板安装基本相同，只是由于框架柱内有钢管，不
能随意采用对拉螺杆的办法在型钢上开孔对模板进行加固。

本工程柱外围最大尺
寸为1400mm×1400mm，支撑高度最大为6.3m。

柱模采用18mm厚胶合板，外
竖楞为50mm×100mm木方，间距200mm，围檩采用Φ48mm双钢管，沿柱高度
布置，间距400mm，每道围檩中间设2根Φ14对拉螺栓，螺杆两头均设螺纹
（图4）。

在加工厂按规定间距在钢管外侧壁上焊接加长螺母，模板相应位置留孔。

模板安装前用扳手先将螺杆拧进螺母，调整方向，模板套装后背木方次楞和
钢管主楞加固。

混凝土浇筑完成拆模后用切割机切除外露螺丝。

图4柱模板安装示意图
4.2.3柱混凝土浇筑
本工程钢管内外混凝土均为高强C70混凝土，钢管柱混凝土浇筑分两次进行：第一次先浇筑管内混凝土；第二次将箍筋柱纵向主筋安装完毕，外侧模板支设完
毕后，再浇筑钢管外混凝土。

钢管现场就位安装校核（对接焊接）完成即可进行钢管内混凝土浇筑。

钢管
内的混凝土应具有高强、低收缩、低徐变、高弹性模量及良好的泵送性，不发生
泌水现象。

钢管内混凝土采用补偿收缩混凝土，钢管柱的混凝土采用立式手工浇
捣法，采用专用移动式钢制活动操作平台，安装于钢管柱顶，即混凝土采用料斗
利用塔吊吊至空中，由钢管上口灌入，采用混凝土内部振捣器（振动棒）捣实[3]。

混凝土振捣采用定制加长管（14m）振捣棒，采用商品混凝土，混凝土配合比中
掺入适量的HEA混凝土膨胀剂和减水剂（控制在7～10h），混凝土坍落度不小
于150mm，混凝土的现场运至采用泵送输送或用塔吊运至浇筑点，混凝土浇灌高度为5～6m，按每次下料500mm控制，每次振捣时间不少于30s，混凝土浇灌工作连续进行，必须间歇时，间隙时间不应超过混凝土的初凝时间，留设施工缝时，应将管口封闭，防止水、油和异物等落入管内。

为避免混凝土离析，钢管内混凝土不能直接采用高抛方式下料，需设
Φ200mm的串筒下料，管内混凝土浇筑到楼面结构标高向上1000mm处。

钢管外
混凝土采用免振自密实混凝土，为确保施工质量，浇筑时采用专用（定制）振动
棒进行插捣。

5.结语
综上所述，钢管混凝土叠合柱施工技术的应用，对主体结构的质量以及工程
的效益具有重要的意义。

实践证明，采用本工法进行施工，主体结构的施工质量
不仅满足了要求，且取得了良好的社会效益和经济效益。

希望通过本文的研究，
可以在钢管混凝土叠合柱施工技术的使用方面，为今后的建筑施工的提供科学的
借鉴。

参考文献
[1]黄树民.浅谈钢管混凝土叠合柱结构施工技术[J].科技与企业，2014（16）：175-175.
[2]刘红燕，李丹.浅谈建筑钢管混凝土叠合柱施工工艺[J].工程技术：引文版，2016（7）：00166-00166.
[3]王光武，陈帆，刘刚，等.钢管混凝土叠合柱结构施工技术[J].工程技术：
引文版，2016（9）：00150-00150.。