1钢管混凝土叠合柱结构施工技术

Abstract: Steel pipe concrete composite column is composed of steel pipe concrete at middle part of cross section and reinforced concrete outside the steel pipe. The two super -high office buildings of East Ocean Business Center （Phase I） engineering adopt composite column structure system, using the following three connection methods, including steel pipe connection, fin plate connection and steel pipe steel bar, as well as RC ring beam node. The engineering adopts advanced technologies and fast construction schedule, successfully realizing favorable social and economic benefits.
工 程 两 栋 超 高 层 办 公 楼 为 叠 合 柱 结 构 体 系 ， 采 用 钢 管 贯 通 、 翅 片 连 接 、 钢 管 钢 筋 3 种 连 接 方 式 及 RC 环 梁 节 点 ， 技
术先进，施工快捷，取得了较好社会和经济效益。
关键词： 超高层；钢管混凝土；叠合柱；翅片连接
中图分类号：TU 755;TU 398.9
钢管外径D
10 40
三级焊缝
80 8×12厚耳板
120 150150 120 2 200
70 5
4×12 厚 临 时 连 接 件 16×M16安 装 螺 栓
图 3 钢管对接节点示意
3.2.4.2 钢板翅片连接 该节点构造是上下层钢管在节点核心区不贯通，采
用小直径厚壁核心钢管和4块钢板全长双面角焊缝焊接 形成的翅片构件连接。 钢管上、下端事先各割出4个安装
一期红线
38 000
办公楼1
33 000 裙楼
广场 33 000
办公楼2
38 000
图 1 东海商务中心（一期）工程平面示意
2 钢管混凝土叠合柱柱管制作
2.1 工艺流程 详图深化→下料→开坡口→卷管（点焊）→焊接直
缝→矫圆→组焊钢管（环缝）→构件及焊缝外观检查→ 焊缝超声波检测→合格交验。 2.2 操作要点 2.2.1 柱管制作
Key words: super-high building; steel pipe concrete; composite column; fin plate connection
钢管混凝土叠合柱是由截面中部钢管混凝土和钢 管外侧钢筋混凝土叠合而成的柱，它具有强化（采用高 强高性能建筑材料）、组合（将不同材料组合到一个构 件中）、约束（通过对材料间的相互约束、或对弱性材料 的约束改善性能）、叠合（使内力在截面中的分布更趋 合理、增强抗力与 延 性 ）四 种 增 强 理 念 ［1］，通 过 有 效 组 合增强结构承载能力和抗震性能， 且截面积比普通混 凝土柱明显减小， 是一种具有广阔发展前景的结构体 系。 深圳东海商务中心（一期）工程大量采用了叠合柱 结构，且基本涵盖了规程所含的各种节点构造，在此与 各位同行进行交流。
采 用 X-Steel 软 件 进 行 详 图 深 化 与 结 构 分 解 ， 包 括 节点拼装总图、节点拼装顺序图、杆件图、节点图及材
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建筑技术
第 42 卷第 8 期
料明细表等，并对复杂节点进行计算机拼装模拟，通过 数据文件发送至数控精密切割设备切割板材， 进行开 坡口、卷管与组焊工作，柱管内侧纵缝为自动埋弧焊， 内环缝为CO2气体保护焊，外环缝扣槽为埋弧自动焊。 2.2.2 连接翅片芯
图 9 钢筋混凝土柱与钢管混凝土叠合柱连接示意
4.3 钢筋混凝土环梁连接节点 钢筋混凝土环梁节点在钢管混凝土结构中应用较
多， 因钢管混凝土叠合柱在管外仍有钢筋混凝土，因 此叠合柱结构采用钢筋混凝土环梁节点更有利。 本 工程环梁外围直径为2.1 m，梁高1.5 m，环筋、箍筋布 置 先 进 行AutoCAD放 样 ，确 定 各 种 尺 寸 关 系 ，并 做1∶1 足尺模型，确认无误后再大面积下料。 在现场首层设 环梁加工区，环梁预先绑扎完成，其中环筋采用焊接 封闭方式，当环梁底模完成后吊装钢筋笼定位，再施 工四周其他框架梁。 当环梁、框架梁钢筋绑扎验收完 成 后 封 闭 环 梁 侧 模 （ 图 10 ） 。
本工程采用端承式柱脚， 于地下室底板预埋连接 件； 为保证埋设精度， 安装前先测设标高与平面控制 线，预埋采用型钢制作的安装支架固定，确保连接件定 位准确；底板混凝土浇筑时从四周向中间进行，振动棒 不得触及螺栓预埋件，设专人对预埋件进行监测，发现 偏移及时处理。 3.2.2 首节柱吊装
安装前在已浇筑完成的地下室底板上进行放线， 并对预埋件进行复测与校正；确认无误后用塔式起重 机将首节钢管柱吊升到位， 将其底板穿入地脚螺栓， 放置在调节好的螺帽上，柱四周中心线应与基础中心 线对齐吻合，穿上压板，将螺栓拧紧，完成钢管柱就 位。
3.2.3 逐节钢管柱吊装 起吊前在柱底板向上1 m处画水平线，管外壁每隔
900 mm沿纵向弹一条竖线用于对接复核；钢管柱采用 4吊点对称起吊，起吊时吊点另一端下设橡胶垫，吊索 在钢管焊接完成后方可解除； 钢管柱吊起当柱身划线 与下节柱控制线基本吻合后调整就位固定， 在垂直方 向各架设1台水准仪和经纬仪，通过水准仪观测钢管柱 上的水平线来控制钢管柱的标高， 用经纬仪观测钢管 柱的两条母线并通过设置在钢丝绳中间的法兰螺栓调 节其垂直度。 3.2.4 柱管连接
梁部分纵筋绕过钢管布置（贴近钢管处钢筋稍弯 折），其余纵筋穿过钢管；单根钢筋穿过开圆孔，直径 为d+13 mm （d为 梁 纵 筋 直 径 ）；并 排 双 筋 穿 过 的 在 钢 管管壁上开长圆形孔。 核心区的钢管壁外表面焊接 16钢 筋 环 箍 ，以 加 强 钢 管 与 管 外 混 凝 土 的 粘 结 ，环 箍 设置于核心区中下部位置，与钢管采用单面角焊缝焊 接（图5）。 4.1.2 钢板翅片转换连接
文 献 标 识 码 ：B
文 章 编 号 ：1000-4726 （2011）08-0733-04
CONSTRUCTION TECHNIQUE OF STEEL PIPE CONCRETE COMPOSITE COLUMN STRUCTURE
WANG Xu-feng, YANG Cheng
（Shenzhen First Construction Engineering Co., Ltd., 518029，Shenzhen, Guangdong, China）
第 42 卷第 8 期 2011 年 8 月 Vol．42 No．8 Aug． 2011
建筑技术 Architecture Technology
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钢管混凝土叠合柱结构施工技术
王旭峰， 杨 程
（深 圳 市 第 一 建 筑 工 程 有 限 公 司 ，518029 ，广 东 深 圳 ）
摘 要： 钢管混凝土叠合柱由截面中部钢管混凝土和钢管外侧钢筋混凝土叠合而成，东海商务中心（一期）
2.2.3 构件开孔 钢管叠合柱钢结构制孔主要为螺栓及钢筋穿过
孔，采用数控机床钻制加工；开设钢管穿筋孔前进行计 算机精确放样，并在钢管上设置安装定位线，避免安装 误差造成穿筋困难。
3 钢管混凝土叠合柱柱管安装
3.1 工艺流程 地脚螺栓预埋→安装首节柱→逐节吊装连接。
3.2 操作要点 3.2.1 地脚螺栓预埋
14＠50 焊 接 封 闭 环 箍 （翅板高度范围内）
图 4 钢板翅片连接示意
4 钢筋混凝土梁柱与钢管混凝土叠合柱连接 技术
4.1 钢筋混凝土梁与钢管混凝土叠合柱连接 本工程钢筋混凝土梁与钢管混凝土叠合柱的连接
采用了钢管贯通、钢板翅片转换和钢管钢筋转换3种连 接方式。 施工图节点大样深化时，采用CAD软件对梁纵 筋穿越钢管壁、 钢板翅片开孔或与翅板焊接定位进行 计算机放样模拟， 详尽考虑节点不同方向梁各排纵筋 的排布位置造成标高上的差异， 确保钢管壁及翅片开 孔位置与大小及翅板定位角度符合梁筋穿插、 焊接定 位要求。 4.1.1 钢管贯通连接
收稿日期： 2011-07-18 作者简介： 王 旭 峰 （1972-），男 ， 浙 江 湖 州 人 ， 高 级 工 程 师 ， 总 工 程 师 ，
e-mail：hll2118@126.com.
C60，钢 管 外 径 为0.7~1.1 m，壁 厚 为 16~28 mm， 采 用 Q 345B钢板制作，焊缝等级为一级。
2011 年 8 月
王旭峰，等：钢管混凝土叠合柱结构施工技术
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槽，翅片插入上下楼层钢管的安装槽内，经调整定位后 与钢管采用双面角焊缝沿连接部位全长焊接（图4）。
径不大于1.5倍钢筋直径）穿过，中间梁两 纵 筋 与 翅 片 焊接，单面焊10 d。核心区节点翅片外围加设 14＠50封 闭环箍，与翅片点焊（图6，7）。
焊缝 长 度 为5 d（图8）；钢 筋 外 设 置 14＠50闭 合 环 箍 。 钢筋混凝土梁的纵向钢筋穿过核心区构造同钢板翅片 转换连接。
图 5 钢管贯通连接
图 8 钢管钢筋转换连接
4.2 钢筋混凝土柱与钢管混凝土叠合柱连接 上下层梁柱节点处钢管柱、钢筋混凝土柱连接时，
为保证钢管柱强度， 在钢管断开处插筋并绑扎封闭环
1 工程概况
东海商务中心位于深圳市福田中心区深南大道 招 商 银 行 大 厦 西 侧 ，总 用 地 面 积 为34 805 m2， 总 建 筑 面 积 约 51 万 m2， 项 目 分 两 期 开 发 ， 其 中 一 期 工 程 由 2 栋 智能化甲级办公楼、 裙楼商场及4层地下停车库等组 成 （图1），主体采用框筒结构体系 ，1号 楼-4~25层 及2 号 楼 -4~9 层 各 设 12 根 钢 管 混 凝 土 叠 合 柱 ， 叠 合 柱 截 面 尺 寸 为0.7 m×0.7 m~1.6 m×1.6 m， 混 凝 土 强 度 等 级 为
同径钢管柱连接采用焊接与钢板翅片连接两种方 式；异径钢管柱的连接采用钢板翅片转换连接。 3.2.4.1 焊接
同径钢管接长采用等强度坡口对接焊缝， 拼接焊 缝设置在每层楼板标高1.500 m左右，连接处设置管壁 较厚的内衬管段作为现场环形焊缝的背衬。 将吊起的 上节柱按划线位置缓缓插入下节柱内 （上节柱内衬管 外壁若与下节柱钢管内壁局部存在摩擦就位较困难 时，在塔式起重机配合下利用耳板、栓钉协助就位）。钢 柱就位后将接头耳板螺栓拧紧临时固定后进行施焊， 施焊由2名焊工在对称位置以同等速度进行，相对边焊 缝首次焊接的层数不超过4层， 焊完第一个4层清理焊 缝 焊 渣 后 ，转90° 方 向 焊 另 两 个 相 对 边 焊 缝 ， 焊 完 8 层 后 再换至相对边，如此循环施焊直至完成。钢柱对接焊缝 完成后割除耳板（图3）。
连接翅片芯是在无缝钢管径向沿全长双面角焊缝 焊接4片钢板（图2），用于上下层钢管柱之间的连接，宽 度伸出钢管柱管外侧12 mm。 柱管两端沿轴线切割4处 缝槽（宽度大于翅片厚度2 mm），将翅片芯插入柱管缝 槽内并沿连接部位全长焊接，保证其同圆度，消除应力 集中，备用。
钢板翅片
钢管芯
图 2 连接翅片芯示意
梁纵筋通过钢管芯柱时，外侧从翅片打孔（洞口直
图 6 钢板翅片转换连接
梁纵筋 第1，2排穿翅板 第3排弯锚
翅片（共4片） 楼层标高
节点区纵向加劲板
焊接封闭环箍 柱加腋高度范围内
焊接封闭环箍 翅板高度范围内 翅板（共4片）
直缝焊管
图 7 钢板翅片转换连接构造示意
4.1.3 钢管钢筋转换连接 上下层钢管间于管外焊接钢筋竖向连接， 双面角
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建筑技术
第 42 卷第 8 期
1 200
1 000
箍，将其放入钢管芯内固定，管内混凝土浇至梁底，插 筋接至上一层楼面高300 mm处（图9）。
27F
12＠100焊 接 封 闭 箍
26F 12＠50焊 接 封 闭 箍
12＠100焊 接 封 闭 箍 下层混凝土浇筑到梁底
下wenku.baidu.com混凝土浇筑到此标高 3 12