钢管混凝土叠合柱施工技术

钢管混凝土叠合柱施工技术

摘要:钢管混凝土组合柱是一种混凝土承载力刚度好、截面尺寸小、经济性

好的组合结构。首先，系统地讨论了各种钢管混凝土组合柱的应力特性，然后从

同时施工和非同时施工的角度，对我国建筑工程领域常用的钢管混凝土组合柱构

件的各种施工方法进行了详细的分析和探讨。

关键词：钢管混凝土；叠合

钢钢管混凝土组合柱是一种新型结构的主要构件,具有承载力好、抗震设计

性能好的独特优势,特别适用于大型(超高层)建筑。结合以上相关设计理论和分

析理论以及国内外工程实际工作经验,钢管混凝土组合柱法有利于适当减小柱截面,增加混凝土层面积。非开挖同步混凝土施工技术方法的广泛应用,可以在一定

程度上显著加快施工进度。后期施工期不应占总工期的主导地位,具有很大的技

术推广和示范潜力[1]。

1钢管混凝土叠合柱特点

钢管混凝土组合柱是指预应力混凝土结构中由钢构件和混凝土组成的构件。

目前

根据钢管混凝土组合方柱截面型式的不同要求,可大致分为以下三类,即圆管柱、圆管方柱和方管方柱。

目前，钢管混凝土组合柱体系充分发挥其设计承载力高、抗震设计性能好等

显著优势，已成功广泛应用于一些大型现代公共住宅和大型高层超高层建筑工程

领域，大大改善了周边建筑的空间条件。

与世界上其他最常见的钢筋混凝土柱组合结构和钢管混凝土柱组合结构相比，钢管混凝土柱组合钢柱结构的其他主要经济性能特点如下。

（1）核心钢管混凝土组合柱体系应具有强大而稳定的结构总压缩曲线比和承载力，这有利于尽可能显著减小受压部分的总最小有效受压截面尺寸，并降低整个结构的自重。同时，由于组合构件承受的最大外力是二次扭转应力，核心钢管混凝土部分只能承受结构总扭转轴向力矩的相当一部分，钢筋混凝土部分应尽可能只考虑弯矩。柱钢具有极高的强度和超延性,有利于快速提高组合结构体系的整体抗震性能。

（2）组合柱和梁构件的外部由高强度钢筋混凝土材料保护，这提高了混凝土构件的整体隔热和耐火能力以及工程耐久性。此外,基于内部钢筋和外部预应力混凝土系统的双重约束,有效控制了核心钢管壁的内部局部应力屈曲和外部膨胀。

(3)钢管混凝土组合柱占截面的1/3~1/2。接头的结构细节相对简单,内力传递可靠。

2建筑工程钢管混凝土叠合梁柱的施工方法

目前,建筑工程实践中采用的钢管混凝土组合柱体系的主要施工管理方法主要有以下两种形式:同步连续施工法;非同步施工法[2]。

难点:由于工程桩的垂直度误差为不超过10‰,而钢的垂直度误差则为不超过1‰,因此工程桩的垂直度偏低,对钢柱所插入的垂直角度造成影响困难,采取何种措施保证钢管和工程桩部位的平面误差是本工程的一大难点。

措施:本次工程建设首先引入了现代化的建筑施工设备和技术资深的作业技术,在设备上使用了全套管全回转钻头配合SR四百二十五以上的大功率旋挖钻机成孔,所使用旋挖钻机的最高扭力均在四百二十五kN.m以上。同时把工程桩的垂直率提高至不超过3‰,以尽量为钢柱垂直度调整提供良好基础。

3实例分析

3.1工程概况

新塘站综合交通枢纽一体化工程（含地铁预留工程）施工总承包项目（1标）位于增城区新塘站，新塘站东临新新大道，南接新塘镇环城路，西临穗莞深城际

铁路，北接车城大道。

车站范围内地形变化较大，大铁轨行区范围内基坑采用盖挖法施工，其余位

置采用明挖法；主体基坑标准段最大深度23.5m，主体基坑西侧城市通廊开挖深

度13.174m，主体基坑东侧开挖深度12.874m。基坑支护采用800mm厚钢管柱+内

支撑、外锚的支护型式。

3.2.1施工技术难点与措施

难点：由于工程桩的垂直度偏差为不大于10‰，而钢管柱垂直度偏差为不大

于1‰，由于工程桩的垂直度偏低，对钢管柱插入的垂直度造成困难，采取何种

措施保证钢管和工程桩部位的平面误差是本工程的一大难点。

措施：本次首先采用先进的施工设备和技术经验丰富的操作人员，在设备上

采用全套管全回转钻机配合SR425以上的大功率旋挖钻机成孔，采用旋挖钻机的

最大扭矩在425kN.m以上。并且将工程桩的垂直度提高到不大于3‰，尽量为钢

管柱垂直度提供良好基础。

3.2.2钢管柱

钢管柱吊装采用双机抬吊，东西方向上，先完成靠近铁路线路4根钢管柱的

吊装的吊装，降低对既有线施工的影响。

主吊型号为神钢260，最大起重量：*********；标准臂长度：91.4m；最大

起重力矩：980t·m，最大提升高度，67.1m，整机重量214t。

副吊型号为神钢135，最大起重量：135t@5m；标准臂长度：76m；最大起重

力矩：667.8t·m，最大提升高度，48m，整机重量184t。

3.3.2施工技术要点

(1)施工前准备。钢管柱使用自密实水泥,在安装钢管柱前应凿除墙内水泥表

面的浮浆。

(2)双层钢柱装置。将钢柱机械加工并钻孔后,用塔式起重机吊,或用联接板联接柱端耳板,以暂时固定钢柱;经临时加固后,检查钢管位置和CO二永久连接;连接后,切断临时固定耳板。

（3）混凝土施工。1）钢管柱完成后，安装第一层模板和钢筋，浇筑第一层结构混凝土（钢管柱内混凝土除外）。3）二层框架和楼板完成后，即可浇筑其余混凝土，完成下一次循环浇筑。

3.4型钢与砼叠合墙的质量控制措施

在施工钢管砼组合墙浇筑过程中主要采用的安全控制方案。

(1)检查并验收钢管柱。

(2)钢管立柱架设过程中,应当通过检测仪表实施跟踪检测,合理调节钢立柱的垂直度、标高和位移误差。

(3)钢的现场焊缝要做好安全管理,包括加热和保温温度控制,并有效减少焊缝应力。安装完毕后,应进行焊接缺陷检测。

(4)对钢管中的砼缺陷,宜采取复合柱混凝土的埋管法进行检查,但检测总量不能低于复合柱子总量的百分之十。

4结束语

在各类大型、高层结构和各类超高层建筑的框架结构体系设计工程中，采用组合柱结构作为主体外框柱也是一种相对合理、经济合理的建筑设计方案，在很大程度上具有其空间实用性特点和经济优势。

参考文献

[1]黄登，黄远，陈桂榕，等 . 钢管混凝土叠合柱受力性能研究 [J]. 地震工程与工程振动，2017，37（4）：129–137.

[2]黄登，黄远，陈桂榕，等 . 钢管混凝土叠合柱的抗震延性研究 [J]. 地震工程与工程振动，2016，36（6）：207–214.