凌秀德

（貴州銅仁地區(qū)建筑公司）

高層建筑工程鋼管混凝土施工工藝分析

凌秀德

（貴州銅仁地區(qū)建筑公司）

在人們生活水平不斷提高的影響下，建筑物的高度也得到了明顯的增加，放眼展望，在城市中高層建筑比比皆是，已然成為當(dāng)代城市建設(shè)的主要形式，而且還存在向超高層方向發(fā)展的趨勢(shì)。在高層建筑工程的施工過(guò)程中，往往會(huì)運(yùn)用到鋼管混凝土施工技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)是近幾年得到大力推廣的新型組合結(jié)構(gòu)，并在實(shí)際的應(yīng)用中取得了十分顯著的效果。本文以華夏數(shù)碼中心作為主要研究對(duì)象，對(duì)鋼管混凝土施工工藝進(jìn)行了全面的分析，為我國(guó)高層建筑工程的進(jìn)步和發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

高層建筑；工程施工；鋼管混凝土；施工工藝

鋼管混凝土組合結(jié)構(gòu)具備重量小、強(qiáng)度大、耐腐蝕、抗沖擊能力強(qiáng)等諸多優(yōu)點(diǎn)，在大跨度或高層建筑中得到了十分廣泛的應(yīng)用。在一般的鋼管混凝土組合結(jié)構(gòu)中，承擔(dān)剪力的主要對(duì)象是鋼牛腿，而梁柱連接位置的彎矩或傳遞，通常運(yùn)用平行雙梁的形式予以承擔(dān)。鋼管混凝土組合結(jié)構(gòu)是在以往結(jié)構(gòu)體系基礎(chǔ)上的創(chuàng)新，象征著我國(guó)高層建筑工程施工技術(shù)的全面發(fā)展。施工期間，將具有一定抗剪能力的環(huán)筋安裝在鋼管混凝土柱中，使環(huán)筋承受一部分剪力，而環(huán)梁則承受一部分彎矩。

1　工程案例

華夏數(shù)碼中心坐落于山西省太原市平陽(yáng)路。本工程項(xiàng)目共30層，總建筑面積約70000m2，建筑高度達(dá)百米。項(xiàng)目中鋼管柱的直徑為700mm，在鋼管柱中，澆筑了其強(qiáng)度為C60的混凝土，在鋼管柱的最上端，裝焊了具有一定抗剪能力的環(huán)筋，并在其外部還安裝了一定尺寸（約為0.3m2）的環(huán)梁。最后將框架梁鋼筋按照實(shí)際要求裝在環(huán)梁上，形成該建筑的鋼管混凝土組合結(jié)構(gòu)。具體的施工工藝如圖1所示。

2　鋼管柱的制備及其組裝

2.1鋼管柱的制備

在制備鋼管柱的過(guò)程中，應(yīng)確保焊接的尺寸、位置等參數(shù)符合標(biāo)準(zhǔn)。為了有效縮減施工量，提高施工質(zhì)量，鋼管、頂板、環(huán)箍以及柱腳等所有部件，均統(tǒng)一在加工工廠內(nèi)進(jìn)行制作，制作成品經(jīng)檢驗(yàn)合格以后方可進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)使用。

2.2鋼管柱的組裝

①需根據(jù)實(shí)際的運(yùn)輸和吊裝能力選取最佳的鋼管長(zhǎng)度，通常不會(huì)超過(guò)12m。②鋼管進(jìn)行對(duì)接的過(guò)程中，應(yīng)使焊接以后的肢管保持平直，進(jìn)行焊接時(shí)，不僅需要對(duì)幾何尺寸進(jìn)行嚴(yán)格的控制，還要密切注意高溫變形可能對(duì)肢管造成的影響，分段焊接時(shí)，應(yīng)注重其對(duì)稱(chēng)性。焊接之前，直徑較小的鋼管可運(yùn)用點(diǎn)焊對(duì)其進(jìn)行定位，而直徑較大的鋼管則應(yīng)運(yùn)用其他鋼管焊接在其外側(cè)，從而起到固定的作用，每個(gè)固定點(diǎn)應(yīng)保持恒定的間距，以300mm為最佳，而且固定點(diǎn)的數(shù)量不能少于三個(gè)。如果在焊接時(shí)發(fā)現(xiàn)焊點(diǎn)存在細(xì)小的裂縫，則需將存在裂縫的部分全部去除，然后重新焊接，以免發(fā)生危險(xiǎn)。為了切實(shí)提高鋼管柱的組裝質(zhì)量和穩(wěn)定性，可在鋼管柱內(nèi)加設(shè)襯管，寬度和厚度分別為20mm和3mm，在加設(shè)時(shí)應(yīng)預(yù)留出一定膨脹間隙。

3　吊裝及安裝鋼管柱

3.1吊裝所需設(shè)備和方法

本工程施工現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)用5013塔吊，鋼管柱的實(shí)際最大重量為2.20t，該塔吊的起重條件滿(mǎn)足實(shí)際要求，吊裝方法選為運(yùn)用鋼絲繩對(duì)抗剪環(huán)箍進(jìn)行捆綁，最后將其垂直吊起。

3.2柱腳定位和安裝

安裝之前，將預(yù)埋的鋼板面清理干凈，然后按照一定安裝順序，在鋼板面上標(biāo)記出十字線和鋼管柱的半徑，當(dāng)?shù)酌娴匿摻畎灏惭b完成且各項(xiàng)檢驗(yàn)均已確認(rèn)無(wú)誤之后，使用塔吊把定位器吊裝至安裝區(qū)域，之后進(jìn)行粗略定位。在定位器到達(dá)指定位置以后，定位器上的軸線需要與地面上標(biāo)出的軸線進(jìn)行對(duì)齊，在高度符合標(biāo)準(zhǔn)之后，使用螺紋鋼將其進(jìn)行固定，固定完成之后，還需運(yùn)用調(diào)節(jié)螺栓對(duì)定位器的高度進(jìn)行細(xì)調(diào)，確保高度檢驗(yàn)線重合在預(yù)定標(biāo)高處，然后移動(dòng)定位器，等到定位器上軸線和地面上的軸線真正吻合時(shí)，上緊螺母，確認(rèn)無(wú)誤之后，還需使用幾個(gè)短小的鋼筋將其進(jìn)一步的固定，確保其紋絲不動(dòng)。

3.3鋼管柱安裝

運(yùn)用吊線法檢驗(yàn)鋼管柱的實(shí)際垂直度是否滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)。鋼管柱完全就位且調(diào)柱的外皮重合在鋼管柱的半徑標(biāo)點(diǎn)上時(shí)，將沒(méi)有釘帽的鐵釘安裝在鋼管柱和環(huán)板的中間，使其上下兩端軸線保持對(duì)齊狀態(tài)，然后在此對(duì)鋼管柱的柱身進(jìn)行調(diào)整，使其劃線對(duì)齊在底板的十字線上，使用鐵碼將筒節(jié)壁的上下兩部分整平，并預(yù)留2mm左右的膨脹空間，同時(shí)使用千斤頂對(duì)鋼管柱的實(shí)際垂直度進(jìn)行細(xì)微的調(diào)整，在全部安裝尺寸均已完全符合標(biāo)準(zhǔn)之后，工作人員遵循一定對(duì)稱(chēng)的原則，沿著點(diǎn)焊的分布固定鋼管柱。

4　環(huán)梁鋼筋的制備及安裝

4.1骨架成型

環(huán)梁鋼筋在完成搭建以后，為了提高實(shí)際的工作效率，通常會(huì)使用鋼管作為主體完成加工架的搭設(shè)工作，以此選定環(huán)梁鋼筋的實(shí)際位置。將焊接完成且質(zhì)量合格的環(huán)箍鋼筋安裝在馬凳或加工架中，按照實(shí)際大小將環(huán)箍鋼筋進(jìn)行放置，為了使后續(xù)的鋼筋錨入順利進(jìn)行，環(huán)梁腰鋼筋通常在此時(shí)不進(jìn)行綁扎和就位。實(shí)際情況中，應(yīng)首先對(duì)上層環(huán)筋進(jìn)行綁扎，綁扎牢固以后在綁扎下層鋼筋，使用塔吊將環(huán)梁腰鋼筋就位。制備完成之后的環(huán)梁鋼筋還需得到進(jìn)一步的加固處理，而且要合理確定吊點(diǎn)，確保吊裝過(guò)程不會(huì)使環(huán)梁鋼筋發(fā)生形變。

4.2制作模具

環(huán)梁環(huán)形鋼筋使用的模具一般都是在10mm左右的鋼板上放出鋼筋的具體大樣，如圖1所示，在半徑均不相同的圓環(huán)鋼筋周?chē)b焊多個(gè)長(zhǎng)度較短的鋼筋。此模具可在一定條件下支持多種半徑圓環(huán)鋼筋的制作。

圖1　鋼管混凝土節(jié)點(diǎn)大樣圖

4.3安裝骨架

借助塔吊，將環(huán)梁的骨架按照一定規(guī)則安裝在鋼管柱和環(huán)梁底模的上端，與此同時(shí)，應(yīng)在環(huán)梁底模上放置好墊層，以此起到保護(hù)鋼筋的作用。為了保證抗剪環(huán)箍可以與環(huán)梁之間預(yù)留20mm左右的空間，可將四個(gè)木楔打到二者之前。

5　混凝土澆筑

混凝土從鋼管的上端口灌入，并用振搗裝置將其搗勻。當(dāng)管徑在350mm以上時(shí)，應(yīng)使用內(nèi)部振搗裝置。實(shí)際振搗時(shí)間每次都需維持在30s以上，每次混凝土澆筑的高度不能超過(guò)2m。當(dāng)管徑在350mm以?xún)?nèi)時(shí)，應(yīng)使用外部振搗裝置。該裝置的作業(yè)位置應(yīng)根據(jù)施工的具體進(jìn)展進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。振搗時(shí)間應(yīng)保持在1min以上，每次混凝土澆筑的高度不能超過(guò)2～3m。采用此類(lèi)振搗方法，其混凝土坍落度的最佳區(qū)間為20～40mm，而水灰比則不得超過(guò)0.4，骨料的粒徑以10～40mm為最佳。

對(duì)于任何一種混凝土施工而言，其配合比的意義十分重大，不僅要滿(mǎn)足基本的強(qiáng)度要求，還要密切注意其坍落度的選取。配合比往往是根據(jù)等級(jí)計(jì)算得到，并在多次試驗(yàn)之后確定的。

混凝土澆筑需持續(xù)進(jìn)行，如果沒(méi)有特殊情況一般是不允許間歇，但如果無(wú)法持續(xù)進(jìn)行，應(yīng)盡量控制間歇的時(shí)間，使其在終凝時(shí)間以?xún)?nèi)。在澆筑的過(guò)程中，還需預(yù)留一定寬度的施工縫，完全封閉管口，以免水、油等雜質(zhì)混入其中。

在進(jìn)行澆筑施工之前，應(yīng)事先在澆筑面攤鋪一層水泥砂漿，厚度根據(jù)具體要求確定，一般在100～200mm之間，而且所用水泥砂漿的強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)與混凝土保持一致，這樣做的目的是防止混凝土中粗粒骨料在下落的過(guò)程中發(fā)生彈跳現(xiàn)象。當(dāng)混凝土緩緩到達(dá)鋼管柱的頂部時(shí)，應(yīng)使混凝土少量溢出，然后再將隔板放置在管口處（隔板上需留有排氣孔），隔板按壓緊實(shí)之后，對(duì)接縫處進(jìn)行點(diǎn)焊，當(dāng)混凝土的實(shí)際強(qiáng)度達(dá)到預(yù)期值半數(shù)時(shí)，在此對(duì)接縫進(jìn)行焊接。在實(shí)際的澆筑過(guò)程中，也可以不將鋼管筑滿(mǎn)，當(dāng)混凝土的實(shí)際強(qiáng)度達(dá)到預(yù)期值半數(shù)時(shí)，用前文中所提到的水泥砂漿進(jìn)行封口，安裝隔板，此時(shí)隔板與管柱的焊接可一次性完成。混凝土澆筑完成之后，可使用敲擊的方式驗(yàn)證澆筑的情況，如果運(yùn)用這種檢驗(yàn)方法發(fā)現(xiàn)其存在一定問(wèn)題，則需立即使用超聲波對(duì)其進(jìn)行深度的檢測(cè)。對(duì)于鋼管柱中密實(shí)程度沒(méi)有滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)的部位，可使用鉆孔壓漿法對(duì)其實(shí)施補(bǔ)強(qiáng)。

6　總結(jié)

如今，在我國(guó)高層建筑工程施工建設(shè)中，鋼管混凝土占據(jù)著十分重要的地位，也是我國(guó)建筑工程正向新型材料逐漸發(fā)展的重要體現(xiàn)。其特有的各項(xiàng)性能是以往結(jié)構(gòu)和技術(shù)無(wú)法比擬的，所以運(yùn)用該技術(shù)進(jìn)行施工建設(shè)是高層建筑發(fā)展的必然趨勢(shì)。盡管如此，但鋼管混凝土的施工工藝卻是比較復(fù)雜的，還有待于得到進(jìn)一步的簡(jiǎn)化和創(chuàng)新，相信通過(guò)不斷的努力，鋼管混凝土將在高層建筑工程中發(fā)揮出更為重要的作用。

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