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第四章 钢管混凝土及压型钢板施工技术
第一节 钢管混凝土工程概况
本工程主塔外钢框架采用钢管混凝土柱子，共计柱子24根，每根柱子由46段组成，每段长约10m，管径在1200mm~2000mm之间。柱子内灌注C60混凝土。钢管规格与分布如下表所示。
表2.4.1.1 钢管柱规格列表

分段范围
钢管柱
管径（mm）
壁厚(mm)
混凝土方量(m3)

顶部

底部
环35~环46
1200
30
2723
环31~环35
1200
40
999
环27~环31
1300
40
1090
环23~环27
1400
40
1173
环19~环23
1500
40
1308
环15~环19
1600
40
1611
环11~环15
1700
50
1948
环7~环11
1800
50
2364
环3~环7
1900
50
2872
基础~环3
2000
50
3046

钢管内设置横向和环向劲板进行加强，标准节点如下图所示：

图2.4.1.1 典型钢管节点

表2.4.1.2 钢管混凝土方量统计表
柱子编号
柱尺寸
2000×50
1900×50
1800×50
1700×50
1600×40
1500×40
1400×40
1300×40
1200×40
1200×30
面积
2.99
2.69
2.41
2.14
1.91
1.67
1.45
1.25
1.06
0.90
01
长度（m）
32.00
45.60
42.20
37.70
36.00
33.40
34.60
37.40
40.50
129.50
方量（m3）
95.57
122.57
101.50
80.61
68.81
55.92
50.26
46.63
42.80
116.45
02
长度（m）
32.90
45.80
42.70
39.10
36.10
33.50
34.70
37.50
40.60
129.90
方量（m3）
98.26
123.11
102.71
83.61
69.00
56.08
50.41
46.76
42.91
116.81
03
长度（m）
34.10
45.80
42.30
39.10
36.10
33.50
34.70
37.60
40.60
129.90
方量（m3）
101.84
123.11
101.74
83.61
69.00
56.08
50.41
46.88
42.91
116.81
04
长度（m）
35.80
45.70
42.20
39.00
36.00
33.40
34.60
37.50
40.60
129.60
方量（m3）
106.92
122.84
101.50
83.39
68.81
55.92
50.26
46.76
42.91
116.54
05
长度（m）
38.00
45.50
42.00
38.80
35.90
33.30
34.50
37.30
40.40
129.10
方量（m3）
113.49
122.31
101.02
82.96
68.62
55.75
50.12
46.51
42.70
116.09
06
长度（m）
40.50
45.20
41.80
38.60
35.70
33.10
34.30
37.10
39.20
129.40
方量（m3）
120.95
121.50
100.54
82.54
68.24
55.41
49.83
46.26
41.43
116.36
07
长度（m）
43.20
44.90
41.50
38.30
37.00
32.90
34.10
36.90
39.90
128.90
方量（m3）
129.02
120.69
99.82
81.89
70.72
55.08
49.54
46.01
42.17
115.91
08
长度（m）
45.70
44.60
41.20
38.10
36.50
32.30
33.80
36.60
39.60
126.50
方量（m3）
136.48
119.89
99.10
81.47
69.76
54.08
49.10
45.64
41.85
113.75
09
长度（m）
48.00
44.20
40.90
37.80
34.90
33.00
33.50
36.30
39.30
126.80
方量（m3）
143.35
118.81
98.38
80.83
66.71
55.25
48.66
45.26
41.53
114.02
10
长度（m）
50.00
45.50
40.60
37.50
34.60
33.40
33.30
36.00
39.00
124.60
方量（m3）
149.32
122.31
97.65
80.18
66.13
55.92
48.37
44.89
41.22
112.04
11
长度（m）
51.40
44.10
39.80
37.20
34.40
31.90
33.00
35.80
38.70
123.80
方量（m3）
153.50
118.54
95.73
79.54
65.75
53.41
47.94
44.64
40.90
111.32
12
长度（m）
52.20
43.40
40.10
38.50
33.70
31.80
32.90
35.60
38.50
123.20
方量（m3）
155.89
116.66
96.45
82.32
64.41
53.24
47.79
44.39
40.69
110.78
13
长度（m）
52.40
43.20
39.00
36.90
34.10
31.70
32.80
35.50
38.40
122.70
方量（m3）
156.49
116.12
93.81
78.90
65.18
53.07
47.65
44.26
40.58
110.33
14
长度（m）
51.90
43.80
39.20
36.80
34.10
31.50
32.70
35.40
38.30
122.40
方量（m3）
155.00
117.74
94.29
78.69
65.18
52.74
47.50
44.14
40.48
110.06
15
长度（m）
50.80
43.20
39.90
36.80
34.00
31.60
32.70
35.50
38.30
122.50
方量（m3）
151.71
116.12
95.97
78.69
64.99
52.90
47.50
44.26
40.48
110.15
16
长度（m）
49.20
43.20
39.90
36.80
34.10
31.60
32.80
35.50
38.40
122.70
方量（m3）
146.93
116.12
95.97
78.69
65.18
52.90
47.65
44.26
40.58
110.33
17
长度（m）
47.00
43.40
40.00
37.00
34.20
31.70
32.90
35.60
38.50
123.10
方量（m3）
140.36
116.66
96.21
79.12
65.37
53.07
47.79
44.39
40.69
110.69
18
长度（m）
44.70
43.60
40.30
37.20
34.40
31.90
33.00
35.70
38.70
123.60
方量（m3）
133.50
117.20
96.93
79.54
65.75
53.41
47.94
44.51
40.90
111.14
19
长度（m）
42.10
43.80
40.50
37.40
34.60
32.10
33.20
35.70
39.20
124.40
方量（m3）
125.73
117.74
97.41
79.97
66.13
53.74
48.23
44.51
41.43
111.86
20
长度（m）
39.60
44.20
40.80
38.90
34.80
32.30
33.50
36.20
39.30
125.30
方量（m3）
118.26
118.81
98.14
83.18
66.51
54.08
48.66
45.14
41.53
112.67
21
长度（m）
37.20
44.50
41.10
37.90
35.00
32.60
33.70
36.90
39.50
126.20
方量（m3）
111.10
119.62
98.86
81.04
66.90
54.58
48.96
46.01
41.74
113.48
22
长度（m）
35.10
44.80
41.40
38.30
35.30
32.80
33.90
36.80
39.80
127.20
方量（m3）
104.83
120.42
99.58
81.89
67.47
54.91
49.25
45.89
42.06
114.38
23
长度（m）
33.60
45.10
41.70
38.50
35.60
33.00
34.20
36.80
40.30
128.10
方量（m3）
100.35
121.23
100.30
82.32
68.04
55.25
49.68
45.89
42.59
115.19
24
长度（m）
32.70
45.40
42.00
38.80
35.80
33.20
34.40
37.20
40.30
128.90
方量（m3）
97.66
122.04
101.02
82.96
68.43
55.58
49.97
46.38
42.59
115.91
总砼方量（m3）
3046.50
2872.15
2364.63
1947.94
1611.07
1308.35
1173.47
1090.29
999.66
2723.05

图2.4.1.2 钢管柱节点编号

第二节 钢管混凝土结构施工方法
作为较为成熟的施工技术，钢管混凝土浇灌方法可分为以下三种：(1) 泵送顶升浇灌法；(2) 立式手工浇捣法；(3) 立式高位抛落无振捣法。三种方法的适用范围及优缺点各不相同，对比分析如下：
2.1 泵送顶升浇灌法
1) 原理：在钢管接近地面或某楼层板处安装一个带闸门的进料管，直接与泵的输送管连接，由泵车将混凝土连续不断地自下而上灌入钢管。
2) 优缺点：施工质量容易保证，如果结构高，则需要较高的泵送压力。另外由于需要在钢管壁上开洞，影响结构的外观质量。
2.2 立式手工浇捣法
1) 原理：混凝土自钢管上口灌入，一次浇灌高度不宜大于2m。
2) 优缺点：施工效率较低，质量不容易保证。
2.3 立式抛落无振捣法
1) 原理：利用混凝土从高位顺钢管下落时产生的动能达到振实混凝土的目的，抛落高度不应小于4m，抛落高度不足4m的区段，仍采用内部振捣器振实。
2) 优缺点：施工效率较高，机械设备容易布置。
由以上分析，三种方法中，立式手工浇捣法不适用于本工程，立式抛落法和泵送顶升法应用于本工程各有优缺点，但由于抛落法避免了在柱子管壁上开洞的弊端。所以采用抛落法进行浇注。
另外，由于本工程钢管倾斜，且内部肋板较多，所以抛落时易产生气泡导致混凝土不密实等问题。因此我们采用低收缩自密实混凝土，通过导向管直接浇注混凝土，则避免了这个问题。
按照总体施工流程安排，钢管混凝土浇注与钢结构合理搭接，每次灌注高度10m左右，灌注到节点下2－3m处。

图2.4.2.1 抛落法浇注

第三节 混凝土泵车及管道布置
详见第二篇第三章详细描述。

第四节 布料机的选择和布置
4.1 布料机选择
布料机有21m、24m、28m、32m、38m、44m、48m、52m等多种规格。国际国内市场具有相当成熟的布料杆研制、生产经验。
根据我们核芯筒和钢框架施工工艺以及本工程的特点，初选三一重工生产的HG32布料杆一台和HG28布料杆一台。其中HG32布料杆布料半径32m，臂架回转角度365°，整机功率30KW，总高32m。布料杆采用无尾拖4节液压卷折式，立柱采用箱形结构。具有大风报警装置，回转限位装置，支腿误操作保护装置等其他安全保护措施，油漆质量达到砼泵优等品要求。HG32布料杆布料半径大，臂架刚性好，强度强，安全可靠；回转机构采用国外名牌劳力士大直径轴承以及意大利回转达马达，抗倾翻能力大，回转平稳；自动化程度高，采用国外优质名牌进口遥控装置，能实行近控和远控操作。整机结构紧凑，采用劳力士大直径轴承，抗倾翻能力大；不带配重，有利于周围设施布置；整机重量轻，对压力小，可以节约吨位量而用于有效荷载量的增加。
4.2 布料机布置
布料机布置考虑结构不同的截面尺寸以及混凝土浇注落后于钢柱施工10m左右的高度（钢结构相邻两环间的高度）的情况，布料机的布置可以有如下三种形式，一是布置在钢环梁的平台上（图2.4.4.1），二是布置在核芯筒外壁上（图2.4.4.2）。三是在塔吊附墙架上制作布料机平台（图2.4.4.3），将布料机置于平台之上，对钢管内混凝土进行近似对称的浇注（此法中选用HG32和HG28除塔身外的工作机构，主要是回转机构和液压卷折即可）。

图 2.4.4.1 布料机安放在环梁上

图 2.4.4.2 布料机安放在核芯筒外壁上

去处塔身，安放于附墙架上

图 2.4.4.3 布料机安放在塔吊附墙架上

第一种情况下，由于布置在钢环梁上的情况下，混凝土泵送时会产生很大的震动，而在环梁上的平台刚度不够好，所以施工难度高，质量也难以保证；第二种情况下，由于布料机外附核芯筒，所以埋件多，受到核芯筒的阻挡，至少需要三台布料机才能覆盖整个浇注范围，施工作业安排也比较复杂；第三种情况下， 一是只需要两台布料机，二是布料机运作效率比较高，施工组织容易，所以采用第三种布置情况。32.8m以上的钢管混凝土柱浇捣和内外筒之间的混凝土采用HG32布料杆和HG28布料杆进行。32.8m以下的结构部分，一方面由于布料机安装前，需要开始钢管混凝土的浇注，另外一方面，由于尚有少数钢管不在HG32的布料机的回转半径内，因此，在地面布置一台汽车泵配合浇注。
布料机通过塔吊移位爬升，固定于附墙架上，进行混凝土浇注。
布料机工作时放置于塔吊三道附墙架中间一道上，一方面布料机重量只有塔吊的1/10左右，二是我们在计算时充分考虑了混凝土泵送时的动荷载影响，三是设计了布料机与平台间可靠的节点连接。详细内容参加第三篇第二章。

图 2.4.4.4 32m以下钢管混凝土浇注

考虑到浇注钢管内混凝土时，落差较大，因此在钢管处设置卸料斗方便混凝土泵送，同时也保证了混凝土的浇注质量。卸料管每2m一段，采用螺旋连接，用布置于上部的神仙葫芦提升。为了克服斜向钢管中，卸料管安放的困难，在安装卸料管前在钢管内安装导向钢筋，方便卸料管的安装和准确就位。

图 2.4.4.5 32m以上钢管混凝土浇注

第五节 内外筒间楼板施工
混凝土核芯筒和钢结构外筒之间的楼面采用压型钢板组合楼面结构。利用压型钢板作为模板，上浇钢筋混凝土的方式形成组合楼板，楼面梁配有剪力销与楼板连接。在各功能楼层区域的顶部和底部会产生较大的侧向剪力，核芯筒部位的风荷载和地震作用会于这些楼层转移到外部筒体。因此，楼板应具有足够的抗剪能力。
1）压型钢板铺设及栓钉焊接
楼层的主次钢梁验收通过后即可安排压型钢板铺设及栓钉焊接。
2）组合楼板钢筋砼施工
主楼的组合板全厚150mm（一般楼面）、250mm（设备楼层、震动隔音要求高的楼层）两种，混凝土强度标号为C30；
3）组合楼板钢筋工程
沿压型钢板铺板方向，先绑扎下层板筋，与楼板锚栓绑扎牢固，再绑楼板加强筋和上层板筋，最后针对组合板边缘进行构造筋绑扎。
工字梁楼板边缘，绑扎U筋，规格间距同楼板筋，长度满足搭接长度且大于500mm，U型配筋上皮至少比栓钉顶低15mm。组合楼板边缘绑扎增设3Ø8-100构造筋。
组合楼板与型钢混凝土柱连接采用L形配筋或连接件连接。
对于通长钢筋，上层筋接头设置在跨中1/3范围内，下层筋接头设置在支座处，在1.3倍的搭接长度范围内接头错开百分率不得大于50%。
楼板上有预留洞时，小于300mm的洞，板钢筋可从洞边绕过，大于300mm的洞，板筋断开，并按图纸要求加筋补强。
上层钢筋采用工字形马凳支撑或Ω支架。马凳用Ф12mm钢筋加工，设置间距为1200mm，马凳形式如下图；Ω支架采用Ф12mm钢筋加工而成，下层钢筋用垫块架起。

图 2.4.5.1 支架
注：h=楼板总厚度-上下层双向钢筋直径-2×板钢筋保护层厚度
4）组合楼板模板工程
组合板下方的钢梁间距约3m，压型钢板的选用按无顶撑设计，故在组合板砼施工时，原则上板底不设临时支撑，仅在泵管支架的底部加设普通钢管顶撑以控制梁板挠度。
为验证无撑状态下压型钢板及钢梁的挠度变化，首层组合板砼施工时，在钢梁及压型钢板底部、楼板面布置若干监测点跟踪测量。测点布置范围选择有代表性的相邻两个轴线区间，并按3m×3m间距设点。
5）组合楼板标高控制
组合楼板的外口以边口板板顶标高控制为主。中间部分通过在标高控制点间拉统长麻线实现，控制点设置原则：在筒体剪力墙周边、外围钢柱侧面弹出标高控制线、工字型钢梁中间部位点焊的标高控制钢筋。控制点布置间距约3m。
6）组合楼板砼工程
组合楼板浇筑顺序符合设计对钢梁受力要求，钢梁两侧混凝土要同时浇筑，保证钢梁受力变形一次形成。
安排一路泵管布料，泵送时严格控制泵管口部的砼堆料高度。
组合楼板按随捣随光的工艺标准组织施工。
混凝土养护：在混凝土浇筑完成，并按照要求进行表面处理完成后12小时开始浇水养护，浇水后用塑料布覆盖，保持混凝土表面湿润14天。
6）组合楼板加荷控制
要根据混凝土搅拌站提供的强度增长曲线，计算确定楼板混凝土浇筑完成后加荷的时间、大小及加荷位置顺序，施工期间荷载主要包括材料码放、施工人员、施工机械等。应防止混凝土加荷过早、超限造成混凝土开裂。
7）季节施工
组合楼板混凝土浇筑施工前，应收听当地天气情况预报，尽量避开中、大雨天气，若施工中遇雨天，应及时用塑料布覆盖，合理留设施工缝，采用方便可行的排水通道排除楼层积水。
8）其它
楼层边口板安装完成后，在边梁上焊接护栏钢管，组合板砼浇筑前完成安全网的挂设。