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1、深圳*大廈鋼管混凝土柱的施工工藝摘要 結合工程實際介紹鋼管混凝土柱的施工方法，其中包括柱與梁板的接點形式，鋼管柱的安裝、焊接及鋼管混凝土泌水、空鼓問題的控制方法。關鍵詞 鋼管混凝土柱、垂直度控制、焊接變形、混凝土澆灌、泌水控制鋼管混凝土作為鋼-混凝土組合結構之一，就是在鋼管中充填素混凝土制成的建筑構件。它具有承載力高、抗震性能好、節約鋼材和施工簡捷等突出優點，因而在高層和超高層建筑中得到了日益廣泛的應用。鋼管混凝土柱因其結構特征，同時具備了鋼管和混凝土兩種材料的性質。即管柱外部包裹鋼管材料，管柱內部充填混凝土材料，因鋼管壁對管內混凝土形成的剛性約束作用，防止了管內混凝土的脆性破壞。實驗和理論分2、析證明，鋼管混凝土在軸向壓力作用下，鋼管的軸向和徑向受壓而環向受拉，混凝土則三向皆受壓，鋼管和混凝土皆處于三向應力狀態。三向受壓的混凝土抗壓強度大大提高，同時塑性增大，其物理性能上發生了質的變化，由原來的脆性材料轉變為塑性材料。正是這種結構力學性質的根本變化，決定了鋼管混凝土的基本性能和特點，并作為新型建筑組合結構顯示出巨大的生命力和發展前景。在高層建筑中，鋼管混凝土的特征與優勢如下：1、鋼管混凝土柱的抗壓和抗剪承載力高，相當于鋼管和混凝土二者之和的2倍以上；2、鋼管混凝土柱截面比鋼筋混凝土柱可減少60%以上，輪廓尺寸也比鋼柱小，擴大了建筑物的使用空間和面積；3、柱子截面減小，自重減小，有利于3、結構抗震，相當于設防烈度下降一級；4、鋼管壁薄便于選材、制造與現場焊接，是施工最為快捷的建筑結構之一；5、鋼管混凝土柱內的混凝土可大量吸收熱能，其耐火性優于鋼柱，從而比鋼柱可節省耐火涂料50%以上；6、鋼管混凝土具有的核心混凝土三向受壓特性，利于剛剛問世的C6080高強度混凝土安全可靠地推廣應用。由于上述各項優點， 深圳*大廈地下室設備房為了更充分地利用空間，設備房部分豎向受力結構為鋼管混凝土柱，本工程位于深圳市福田區*數碼城內，地下二層（局部一層），地上主樓26層，副樓8層，總建筑面積112263平方米，由深圳*有限公司開發，廣東省*研究院設計，深圳市*建設監理有限公司監理，深圳市*建筑工程4、有限公司施工。1、 鋼管混凝土柱結構概況*大廈為框剪結構，總高109m，電梯井筒體為鋼筋混凝土筒體結構，其余為框架柱加局部單肢剪力墻，部分框架柱為鋼管混凝土柱，分布于地下一、二層的設備房，共12根，直徑為720mm， 鋼管壁厚14mm，采用Q235A鋼板卷制，柱高均為4.5m。2、 鋼管柱的制作鋼管柱要求各部件的制作、焊接尺寸、位置、標高準確。為了保證鋼管柱的制作質量，鋼管及各部件的制作、組焊委托工廠完成，經檢驗合格后再運至施工現場安裝。3、 鋼管柱的現場施工3.1鋼管柱與基礎底板的連接 柱基礎設計為在混凝土底板面下300mm預埋外徑1700mm、內徑620mm的鋼板圓環（見圖1）。為保證位置5、標高的準確及平整度小于2mm的要求，先在夯實平整后的地基上根據柱位和預埋環打上打8根錨筋，再澆筑混凝土墊層，在墊層上放柱位線和檢查基線，然后在底板鋼筋綁扎完成后，按預埋鋼板做成一個穩定的支架，按墊層上放線位置直接落在墊層上并與錨線焊接牢固，再在預埋鋼板上鉆洞，讓支架鋼筋穿過孔洞，調整標高及板面平整度后，進行塞焊焊接。底板混凝土澆筑時，兩側對稱澆筑，防止發生位移。圖1 柱梁節點及柱與基礎連接示意圖3.2鋼管柱的現場安裝鋼管柱吊裝設備及方法 因施工總平面布置確定截吊位置時已將鋼管柱的吊裝要求考慮在內，因此現場吊裝利用塔吊已不成問題，起吊時采用兩點捆綁垂直起吊。鋼管柱的安裝 鋼管柱安裝前先清理預埋6、鋼板面，按柱安裝方向劃出十字線（應與柱劃線方向吻合），在線上標出柱半徑，焊定位板。安裝時，調整柱身劃線與預埋鋼板劃線重合，柱外皮與柱半徑標點重合后，塞緊定位板。利用頂拉桿調整垂直度，頂拉桿一端焊于預埋鋼板上，一端焊于柱身鋼管上。垂直度調整好后，將柱腳與肋板焊牢。鋼管柱現場對接 地下一、二層鋼管柱為同徑連接。按現場施工條件，確定每個樓層作為一個組合件進行對接。鋼管混凝土柱與梁連接采用暗牛腿，與密肋梁板連接采用節點筋板(見圖2)，暗牛腿部位內設襯板，外焊加強環(見圖1)，上下節鋼管連接處設內襯加強管，內襯管內焊丁字形肋板，使管壁與管內混凝土共同受力。吊裝時將吊起的上節柱按母線位置緩慢地插入下節柱內7、襯管上，上下線稍有偏移時，可采用特制厚鋼板抱箍鉗調整。上節柱插入內襯管過程中，由于內襯管與鋼管內壁局部存在摩擦，導致就位困難，可在上下柱接口處設頂拉桿，相互垂直方向各設1根，待頂拉到位后，再利用頂拉桿調整垂直度。符合要求后，焊接防變形卡板。卡板對稱設4塊，然后進行鋼管對接焊施工，防變形卡板和頂拉桿（見圖3）在對接焊完成后拆除，并將其焊點打磨平整。圖2 柱板節點示意圖 圖3 頂拉桿及防變形卡板示意圖鋼管柱的垂直度控制用2臺經緯儀在相互垂直的兩個方向觀測。為方便觀測，先行安裝角部鋼管柱。觀測時，經緯儀對中于柱軸線，十字豎絲對準柱腳處柱外邊線點，觀測者由柱腳從下向上觀測柱身母線，同時指揮安裝人員調整8、頂拉桿，直至柱頂母線與經緯豎絲重合。另外，對接環縫焊接好后，卸去卡板，對柱身垂直進行復核，并做好垂直度偏差值記錄，以便下次安裝調整，防止出現累積誤差。鋼管柱對接焊施工現場對接焊采用人工焊，接口焊縫設計為熔透二級焊縫，分次焊滿。因焊接過程中，易產生較大的焊接殘余變形而導致垂直度偏差因此，采取措施如下：(1)每根柱從下至上固定焊工，以明確責任；(2)對稱施焊，即分段反向對稱順序進行施焊；(3)嚴格控制同類型焊機及焊接電流等參數；(4)對接前根據上節柱安裝偏差值，計算后在管口實行機械打磨，保持焊縫間隙基本一致；(5)增設防變形卡板。 4、鋼管柱安裝質量控制4.1按設計圖紙繪出柱位圖，并按順序編號，核9、對土建圖紙，確定每根柱的節點標高和節點做法，然后制訂工藝方案及焊接工藝規程，指導施工。 4.2對級焊縫進行50%超聲波無損探傷，不符合要求即進行返修，同一部位返修不宜超過3次。焊角高度必須滿足焊接工藝卡規定要求，雨天嚴禁施焊。 4.3焊工必須有崗位操作證并具豐富的鋼結構焊接施工經驗，施工中建立焊接記錄卡，焊接柱與焊工編號相對應。 4.4加工好的鋼管柱運達現場后，進行尺寸、外觀2次檢驗，符合要求方可安裝。 4.5鋼管柱安裝允許偏差：(1)立柱中心線偏差5mm；(2)各立柱不垂直度L/1000；(3)立柱頂面標高+0、-20mm；(4)立柱頂面不平度5mm。5鋼管柱混凝土施工鋼管柱混凝土設計強度等10、級為C35商品混凝土。鋼管柱混凝土的澆筑采用立式手工澆搗法，振搗采用插入式加長振搗棒。5.1鋼管混凝土施工縫處理施工縫設置在距鋼管上端口30cm處，每次澆混凝土前鋪設2cm厚與混凝土等強的砂漿層，混凝土澆至管頂清除浮漿層至堅硬混凝土面加蓋養護。 5.2鋼管混凝土泌水空鼓現象的處理泌水：鋼管的密閉性使混凝土中水分無法析出，加上振搗棒在狹小管內振搗，粗骨料相對下沉，砂漿上浮，混凝土中多余水分上浮至管頂，在管頂形成砂漿層和泌水層。施工初期，水層最大達15cm。空鼓：混凝土在硬化過程中的收縮導致管壁與混凝土粘結不緊密。針對以上問題，我們對鋼管混凝土施工的各個環節進行分析，并采取如下措施。(1)會同業主11、設計、監理、商品混凝土供應廠家對混凝土的技術性能進行明確。(2)嚴格控制碎石級配，鋼管混凝土所有碎石必須是0.54cm連續級配。(3)調整配合比，確定水灰比不大于0.4，坍落度為20mm。在混凝土中摻入12%UEA膨脹劑配制成補償收縮混凝土，并摻入NF高效減水劑，增強混凝土的粘聚性與和易性，減小用水量。(4)一次投料振搗高度不超過1.5m，用混凝土體積控制高度。振搗時間以混凝土面無氣泡泛出為準，設專人監控。經過這些措施的施行，我們消除了澆搗過程中出現的泌水現象，管頂浮漿也得到了很好的控制。對于空鼓，我們在后期的檢查中發現，經過調整配合比、控制振搗方法后避免了空鼓現象。對可能空鼓處進行鉆孔觀察，根本無法觀測到管壁與混凝土之間的空隙。會同甲方、設計、監理和質監部門共同對疑似空鼓處進行高壓注漿試驗，無法注進，經以上單位確認已不影響質量。 6、結語*大廈鋼管混凝土柱按以上施工方法進行施工，在工期、質量及經濟效益方面效果很好。經檢查，鋼管柱尺寸、位置、標高準確，垂直度允許偏差項目均合格，管內混凝土密實，得到設計、業主、監理、市質監單位的一致肯定。