浅谈钢管柱混凝土的施工

浅谈钢管柱混凝土的施工

王世雄

中信建筑设计研究总院有限公司 ,湖北省武汉市 430014

摘要：目前，钢管混凝土结构在工程建筑中的应用越来越广泛，尤其是近几年来，钢管混凝土结构作为一种新型的钢混结构已经被广泛应用到桥梁工程、单层工业厂房、高层建筑等领域中。本文基于浅谈钢管柱混凝土的施工展开论述。

关键词：钢管柱；混凝土；施工

引言

钢管混凝土结构使得钢材和混凝土的材料特性得到充分利用，相比钢筋混凝土具有承载力高、自重小、施工速度快等优点。在大跨结构、高层建筑等结构中得到了广泛的应用。近十几年钢管混凝土凭借自身的优势进入到人们的视野，研究者也对钢管混凝土做了大量的试验并得到了许多有价值的研究成果。

1荷载取值

混凝土柱—钢梁结构的风荷载和雪荷载可以按照GB50009—2012建筑结构荷载规范取值。由于轻钢屋盖结构属于对雪荷载敏感的结构，雪荷载经常是控制荷载，极端雪荷载作用下容易造成结构整体破坏，所以混凝土柱—钢梁结构的雪荷载应采用100年重现期的雪压。此外，混凝土柱—钢梁结构在檐口、山墙处一般都设置女儿墙，在女儿墙附近积雪容易堆积，造成局部雪荷载增大，因此雪荷载还应参照GB50009—2012建筑结构荷载规范、GB51022—2015门式刚架轻型房屋钢结构技术规范考虑屋面积雪的不均匀分布对钢梁及檩条的影响，靠近檐口女儿墙处的檩条应加密，端开间靠近山墙处的檩条应加强。

2超高层钢管混凝土结构建筑的施工技术

超高层钢管混凝土结构建筑施工的过程中，自密实混凝土的配合比，施工人员应该保证能够满足整体的免振及泵送的需求，还应该与钢管混凝土施工标准技术操作的步骤有机地结合，从而使施工操作工作能够更好地进行。其一，针对钢管柱施工而言，施工者在操作上，安全钢管施工的平台必须要构建起来，并且钢管中混凝土表面的一些清理工作必须做好，吊装钢管柱在中间设置好，将半整体倾斜角度和平面的位置进行调节，然后钢管柱连接必须焊好，使钢管混凝土浇筑后期的施工有序地开展。浇筑钢管混凝土进行施工中，前期浇筑施工，必须有效地清除内部的杂物，以防混凝土下落的过程中，能够更好地排出管内的空气。其二，无论是维护自密实混凝土的开展，还是检测工作的进行，必须混凝土凝结完毕以后，注水应该维护好，以水深200ml这宜，浇筑钢管外表进行施工中，相关人员应该将湿润的麻袋遮盖到钢管外表上，对钢管进行降温处理。并且现场施工者应该运用敲击方式，钢管内部浇筑混凝土的质量认真地进行核对和检查，利用超声波对有问题的地方进行检查，相对于整体，检查构建数目必须高于25.2%，负钢管数量＞3根。针对不密实空鼓所处地方，利用钻孔压浆方式将进行加强，再补充焊接孔镶，从而使器密实度得以增强。

3原材及配合比设计

结合本工程矩形钢管柱的内部结构及浇筑高度，自密实混凝土设计采用双掺粉煤灰和矿粉，以提高胶凝材料的用量，达到较理想的扩展度、流动性，实现良好的填充效果。水泥：自密实混凝土水泥宜采用普通硅酸盐水泥或硅酸盐水泥，并符合现行国家标准，本工程采用金隅北水生产的P·O42.5水泥，质量稳定，进场复试合格。粉煤灰选用F类Ⅱ级，矿渣粉选用S95，性能符合现行国家标准，且均是搅拌站长期固定厂家供货，质量稳定，进场复试合格。粉煤灰烧失量1.06%，细度20.3%，需水比98%。矿粉比表面积430m2/kg，7d活性指数88%，28d活性指数105%。砂：滦平Ⅱ区中砂，细度模数2.8，含泥量2.0%；石：威克冶金5～25mm天然砂，连续级配，含泥量0.5%。砂石料供货厂家稳定，进场进行抽查，并进行周检查，均符合现行标准的要求。外加剂：天津冶建聚羧酸减水剂，含固量14.73%，减水率27%，pH值4.4。对配合比进行试配，混凝土出机状态符合要求，和易性良好，无离析现象，扩展度可达670mm。

4泵送+液压布料机浇筑钢管内混泥土做法

该工程是位于厦门市思明区莲花北路的磐基·莲花工程，其总建筑面积为136521.6m2，其中地上建筑面积为72159.5m2，地下面积为64362.1m2，由1#塔楼及裙楼、2#楼3#楼4#楼组成，地下四层。1#塔楼结构类型为钢框架·钢支撑34层，建筑高度147.29m，为五星级酒店及高端写字楼，2#至4#楼结构为钢筋混凝土框架，建筑高度24m，为办公及商业用房。基础型式：1#楼采用人工挖孔桩，裙房采用天然地基片筏基础。1#塔楼1～5层42根，6～屋面层39根，其中钢管柱最大截面尺寸为1810×1960。柱内采用自密实混凝土，强度等级由下至上C60、C50、C45、C35不等。根据本工程特点，竖向的泵管选择排风井且靠近钢柱，有利于泵管加固。钢柱浇筑混凝土时，楼层钢筋桁架楼板未铺设好，不便在楼层面设水平泵管。本工程确定两条泵管线路。（1）洗管的布置，采用250mm的波纹管沿操作架加固，顶端做一个漏头方便洗泵管，底层砌筑一个排水沉淀池。（2）液压布料机平台的安装，由于浇筑钢柱混凝土楼层钢筋桁架楼未铺设，需定做一个液压布料机操作平台，根据液压布料机的大小及钢梁之间的距离定做一个钢平台。本工程钢平台为5m×5m，还要能承重8t以上，且每2层柱进行浇筑混凝土，保证混凝土浇筑高度不小于4m。（2）液压布料机的工作半径根据主楼长度为70.8m，选用型号为HGY21的液压布料机，它的半径为21m。适用于本工程钢框架结构钢柱自密实混凝土浇筑。

5钢管混凝土构件承载力影响因素

（1）从钢管混凝土构件的轴压及偏压试验的破坏形态及应力应变对比曲线可以看出，偏心率对钢管混凝土极限承载力的影响是显著的：当偏心率为0.3时，构件承载力折减可达30%~40%；当偏心率为0.6时，其承载力折减可达50%~60%。建议实际工程中应采取措施避免或减小构件承受偏心力作用。（2）通过对钢管混凝土构件不同偏心率加载的试验及数值分析，发现钢管对核心混凝土产生约束效应区域是有限的，且与偏心率大小有关，当轴压时，钢管四周外壁对混凝土均有明显的约束作用，而偏压时，只有偏心加载一侧钢管对混凝土有较大约束，其它侧面钢管还未达到屈服状态，发挥的约束效应十分有限。（3）本文研究的混凝土强度、长径比和径厚比等试验因子对钢管混凝土力学性能均有较大影响。随着核心混凝土强度的增加，构件的极限承载力呈线性增长，实际工程中可采用高强混凝土以提高组合构件的承载能力；构件极限承载能力随径厚比增大而减弱，当短柱径厚比从20变化到40时，构件的极限承载力减少了21%左右，当径厚比从40变化到100时，构件的极限承载力也仅减少了21%；短柱和长柱的长径比界限为18，当长径比小于18时，构件主要发生剪切破坏，当长径比大于18时，构件主要发生压弯破坏，极限承载力不断减小。

6浇筑过程注意事项

（1）由于混凝土浇筑速度较慢，浇筑前与供应搅拌站沟通好，每车运输量不宜过多，以免造成混凝土和易性不良，无法完成浇筑。超过初凝时间的混凝土严禁用于工程。（2）夏季高温季节应避开10:00～16:00高温时段，以免矩形钢管温度过高，引起混凝土失水无法完成水化硬化。

结束语

在我国范围内大部分工程项目使用钢筋混凝土和钢材作为建筑材料，而钢管混凝土具有比钢筋混凝土和钢材更为优秀的性能和更广泛的使用空间。随着科学技术地不断发展进步和钢管混凝土的研究不断深入，在未来的几年里钢管混凝土有很大可能会取代钢筋混凝土在建筑材料上的主导地位。

参考文献

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