1、深圳*大厦钢管混凝土柱的施工工艺摘要 结合工程实际介绍钢管混凝土柱的施工方法，其中包括柱与梁板的接点形式，钢管柱的安装、焊接及钢管混凝土泌水、空鼓问题的控制方法。关键词 钢管混凝土柱、垂直度控制、焊接变形、混凝土浇灌、泌水控制钢管混凝土作为钢-混凝土组合结构之一，就是在钢管中充填素混凝土制成的建筑构件。它具有承载力高、抗震性能好、节约钢材和施工简捷等突出优点，因而在高层和超高层建筑中得到了日益广泛的应用。钢管混凝土柱因其结构特征，同时具备了钢管和混凝土两种材料的性质。即管柱外部包裹钢管材料，管柱内部充填混凝土材料，因钢管壁对管内混凝土形成的刚性约束作用，防止了管内混凝土的脆性破坏。实验和理论分2、析证明，钢管混凝土在轴向压力作用下，钢管的轴向和径向受压而环向受拉，混凝土则三向皆受压，钢管和混凝土皆处于三向应力状态。三向受压的混凝土抗压强度大大提高，同时塑性增大，其物理性能上发生了质的变化，由原来的脆性材料转变为塑性材料。正是这种结构力学性质的根本变化，决定了钢管混凝土的基本性能和特点，并作为新型建筑组合结构显示出巨大的生命力和发展前景。在高层建筑中，钢管混凝土的特征与优势如下：1、钢管混凝土柱的抗压和抗剪承载力高，相当于钢管和混凝土二者之和的2倍以上；2、钢管混凝土柱截面比钢筋混凝土柱可减少60%以上，轮廓尺寸也比钢柱小，扩大了建筑物的使用空间和面积；3、柱子截面减小，自重减小，有利于3、结构抗震，相当于设防烈度下降一级；4、钢管壁薄便于选材、制造与现场焊接，是施工最为快捷的建筑结构之一；5、钢管混凝土柱内的混凝土可大量吸收热能，其耐火性优于钢柱，从而比钢柱可节省耐火涂料50%以上；6、钢管混凝土具有的核心混凝土三向受压特性，利于刚刚问世的C6080高强度混凝土安全可靠地推广应用。由于上述各项优点， 深圳*大厦地下室设备房为了更充分地利用空间，设备房部分竖向受力结构为钢管混凝土柱，本工程位于深圳市福田区*数码城内，地下二层（局部一层），地上主楼26层，副楼8层，总建筑面积112263平方米，由深圳*有限公司开发，广东省*研究院设计，深圳市*建设监理有限公司监理，深圳市*建筑工程4、有限公司施工。1、 钢管混凝土柱结构概况*大厦为框剪结构，总高109m，电梯井筒体为钢筋混凝土筒体结构，其余为框架柱加局部单肢剪力墙，部分框架柱为钢管混凝土柱，分布于地下一、二层的设备房，共12根，直径为720mm， 钢管壁厚14mm，采用Q235A钢板卷制，柱高均为4.5m。2、 钢管柱的制作钢管柱要求各部件的制作、焊接尺寸、位置、标高准确。为了保证钢管柱的制作质量，钢管及各部件的制作、组焊委托工厂完成，经检验合格后再运至施工现场安装。3、 钢管柱的现场施工3.1钢管柱与基础底板的连接 柱基础设计为在混凝土底板面下300mm预埋外径1700mm、内径620mm的钢板圆环（见图1）。为保证位置5、标高的准确及平整度小于2mm的要求，先在夯实平整后的地基上根据柱位和预埋环打上打8根锚筋，再浇筑混凝土垫层，在垫层上放柱位线和检查基线，然后在底板钢筋绑扎完成后，按预埋钢板做成一个稳定的支架，按垫层上放线位置直接落在垫层上并与锚线焊接牢固，再在预埋钢板上钻洞，让支架钢筋穿过孔洞，调整标高及板面平整度后，进行塞焊焊接。底板混凝土浇筑时，两侧对称浇筑，防止发生位移。图1 柱梁节点及柱与基础连接示意图3.2钢管柱的现场安装钢管柱吊装设备及方法 因施工总平面布置确定截吊位置时已将钢管柱的吊装要求考虑在内，因此现场吊装利用塔吊已不成问题，起吊时采用两点捆绑垂直起吊。钢管柱的安装 钢管柱安装前先清理预埋6、钢板面，按柱安装方向划出十字线（应与柱划线方向吻合），在线上标出柱半径，焊定位板。安装时，调整柱身划线与预埋钢板划线重合，柱外皮与柱半径标点重合后，塞紧定位板。利用顶拉杆调整垂直度，顶拉杆一端焊于预埋钢板上，一端焊于柱身钢管上。垂直度调整好后，将柱脚与肋板焊牢。钢管柱现场对接 地下一、二层钢管柱为同径连接。按现场施工条件，确定每个楼层作为一个组合件进行对接。钢管混凝土柱与梁连接采用暗牛腿，与密肋梁板连接采用节点筋板(见图2)，暗牛腿部位内设衬板，外焊加强环(见图1)，上下节钢管连接处设内衬加强管，内衬管内焊丁字形肋板，使管壁与管内混凝土共同受力。吊装时将吊起的上节柱按母线位置缓慢地插入下节柱内7、衬管上，上下线稍有偏移时，可采用特制厚钢板抱箍钳调整。上节柱插入内衬管过程中，由于内衬管与钢管内壁局部存在摩擦，导致就位困难，可在上下柱接口处设顶拉杆，相互垂直方向各设1根，待顶拉到位后，再利用顶拉杆调整垂直度。符合要求后，焊接防变形卡板。卡板对称设4块，然后进行钢管对接焊施工，防变形卡板和顶拉杆（见图3）在对接焊完成后拆除，并将其焊点打磨平整。图2 柱板节点示意图 图3 顶拉杆及防变形卡板示意图钢管柱的垂直度控制用2台经纬仪在相互垂直的两个方向观测。为方便观测，先行安装角部钢管柱。观测时，经纬仪对中于柱轴线，十字竖丝对准柱脚处柱外边线点，观测者由柱脚从下向上观测柱身母线，同时指挥安装人员调整8、顶拉杆，直至柱顶母线与经纬竖丝重合。另外，对接环缝焊接好后，卸去卡板，对柱身垂直进行复核，并做好垂直度偏差值记录，以便下次安装调整，防止出现累积误差。钢管柱对接焊施工现场对接焊采用人工焊，接口焊缝设计为熔透二级焊缝，分次焊满。因焊接过程中，易产生较大的焊接残余变形而导致垂直度偏差因此，采取措施如下：(1)每根柱从下至上固定焊工，以明确责任；(2)对称施焊，即分段反向对称顺序进行施焊；(3)严格控制同类型焊机及焊接电流等参数；(4)对接前根据上节柱安装偏差值，计算后在管口实行机械打磨，保持焊缝间隙基本一致；(5)增设防变形卡板。 4、钢管柱安装质量控制4.1按设计图纸绘出柱位图，并按顺序编号，核9、对土建图纸，确定每根柱的节点标高和节点做法，然后制订工艺方案及焊接工艺规程，指导施工。 4.2对级焊缝进行50%超声波无损探伤，不符合要求即进行返修，同一部位返修不宜超过3次。焊角高度必须满足焊接工艺卡规定要求，雨天严禁施焊。 4.3焊工必须有岗位操作证并具丰富的钢结构焊接施工经验，施工中建立焊接记录卡，焊接柱与焊工编号相对应。 4.4加工好的钢管柱运达现场后，进行尺寸、外观2次检验，符合要求方可安装。 4.5钢管柱安装允许偏差：(1)立柱中心线偏差5mm；(2)各立柱不垂直度L/1000；(3)立柱顶面标高+0、-20mm；(4)立柱顶面不平度5mm。5钢管柱混凝土施工钢管柱混凝土设计强度等10、级为C35商品混凝土。钢管柱混凝土的浇筑采用立式手工浇捣法，振捣采用插入式加长振捣棒。5.1钢管混凝土施工缝处理施工缝设置在距钢管上端口30cm处，每次浇混凝土前铺设2cm厚与混凝土等强的砂浆层，混凝土浇至管顶清除浮浆层至坚硬混凝土面加盖养护。 5.2钢管混凝土泌水空鼓现象的处理泌水：钢管的密闭性使混凝土中水分无法析出，加上振捣棒在狭小管内振捣，粗骨料相对下沉，砂浆上浮，混凝土中多余水分上浮至管顶，在管顶形成砂浆层和泌水层。施工初期，水层最大达15cm。空鼓：混凝土在硬化过程中的收缩导致管壁与混凝土粘结不紧密。针对以上问题，我们对钢管混凝土施工的各个环节进行分析，并采取如下措施。(1)会同业主11、设计、监理、商品混凝土供应厂家对混凝土的技术性能进行明确。(2)严格控制碎石级配，钢管混凝土所有碎石必须是0.54cm连续级配。(3)调整配合比，确定水灰比不大于0.4，坍落度为20mm。在混凝土中掺入12%UEA膨胀剂配制成补偿收缩混凝土，并掺入NF高效减水剂，增强混凝土的粘聚性与和易性，减小用水量。(4)一次投料振捣高度不超过1.5m，用混凝土体积控制高度。振捣时间以混凝土面无气泡泛出为准，设专人监控。经过这些措施的施行，我们消除了浇捣过程中出现的泌水现象，管顶浮浆也得到了很好的控制。对于空鼓，我们在后期的检查中发现，经过调整配合比、控制振捣方法后避免了空鼓现象。对可能空鼓处进行钻孔观察，根本无法观测到管壁与混凝土之间的空隙。会同甲方、设计、监理和质监部门共同对疑似空鼓处进行高压注浆试验，无法注进，经以上单位确认已不影响质量。 6、结语*大厦钢管混凝土柱按以上施工方法进行施工，在工期、质量及经济效益方面效果很好。经检查，钢管柱尺寸、位置、标高准确，垂直度允许偏差项目均合格，管内混凝土密实，得到设计、业主、监理、市质监单位的一致肯定。