高层建筑钢管混凝土施工技术.pdf

高层建筑钢管混凝土施工技术 魏 潍坊市妇幼保健院 辰 潍坊 2 6 1 0 1 1 【 摘要 】 钢管混凝土结构由于具有结构刚度大、承载力高、韧性好、施工效率高等优点，为高层和超高层建筑所广泛 采用，但同时也带来了施工和检测上的难度。通过对钢管混凝土不同施工方法的分析和对比，给出了不同情况下钢管 混凝土施工的技术路线和检测方法。 【 关键词 】 高层建筑 钢管混凝土 泵送压入浇筑法 立式手工浇筑法 立式高位抛落无振捣法 【 中图分类号 】 T U 7 5 5 6 【 文献标识码 】 B 【 D O I 】 1 0 1 4 1 4 4 j c n k i j z s g 2 0 1 5 0 2 0 3 0 Co ns t r u c t i o n T e c h n o l o g y o f CFS T f o r Hi g h - Ri s e Bu i l d i n g W ei zh en W F Ma t e r n it y an d Ch il d Ca r e Ho s p it a l We if a n g 2 6 1 01 1 1 钢管混凝土结构及其特点 钢管混凝土是指在钢管中填充混凝土而形成 的构件 ， 按截面形式的不同，可以分为圆形 、正方形 、矩形和多边 形截面钢管混凝土等 ，其 中圆形截面和矩形截面钢管混凝 土结构应用较为广泛。 钢管混凝土充分利用 了钢管 和混凝土2种材料在受力 过程中的相互作用 ，即钢管对其核心混凝土的约束作用 ， 在提高了混凝土的抗压强度的同时 ，也使其塑性和韧性得 到改善。 混凝土对钢管 的约束作用避免和延缓了钢管过早地发 生局部屈曲 ，从而提高 了结构 的可靠度和强度 。因此钢管 混凝土具有承载高 、塑性和韧性好 、施工方便 、经济性好 等优点。 在高层建筑结构 中， 钢管混凝土柱 由于具有承载力 高 ，抗震性 能好等特点 ，因此得到了广泛的应用。与钢筋 混凝土结构相 比，钢管混凝土结构可解决 高层建筑结构中 普通钢筋混凝土结构底部的柱截面大 的问题和高强钢筋混 凝土结构中柱的脆性破坏问题 ；与钢结构相 比，钢管混凝 土结构可以减少钢材用量 ，提高结构的抗侧移刚度和降低 结构 自重 ，可以减小基础的负担 ，降低基础的造价 。同时 在 目前发展较快的全逆作法 、半逆作法施工的高层和超高 层建筑中，钢管混凝土的应用优势更加明显。因此 ，在近 十几年中，钢管混凝土结构在高层和超高层建筑 中得到了 迅猛的发展。 作者简介：魏震 ( 1 9 6 9 一 )，男，本科，工程师。 通讯地址：山东省维坊市青年路7 6 号 ( ：2 6 1 0 l t )。 收璃 日期蠹 2 o ! s 1 - 1 4 i i 2 钢管混凝土结构施工方法 钢管混凝土在本质上属于套箍混凝土 ，钢管可以作为 混凝土浇筑 的模板 。因此采用钢管混凝土就无需支模和拆 模等工序 ，从而简化了施工工序和措施 ，加快了施工的进 度。目前 比较成熟的钢管混凝土浇筑方法主要有 ：泵送压 入浇筑法 、立式手工浇筑法 、 立式高位抛 落无振捣法等 3种 。 1 ) 泵送压入浇筑法 ：即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 混凝土泵车将混凝土连续不断地 自下而上压人钢管。其优 点是施工质量好 ，管 内混凝土密实度好 ，钢管柱 吊装与混 凝土浇筑两者相互独立 ，彼此影响小 ，对总工期基本无影 响 ；其缺点是对机械 、工艺要求较高 ，柱上留孔 ，需要补 缺。压注施工的还需要考虑混凝土入 口处截止 阀的设计 ， 防止混凝土在巨大的压力下回流。 2)立式手工浇筑法 ：即混凝土自钢管上方灌人 ，采用 加长振捣器人工振捣。其优点是工艺简单 ，较容易掌握。 其缺点是作业空间要求高，质量不容易保证 ，一次浇筑高 度不宜大于2 m，严重制约上部钢管 吊装 ，对总工期有影 响。 3 ) 立式高位抛落无振捣法 ：即将混凝土从高位顺钢管 抛落 ，抛落高度不小于4 m，利用下落产生的动能达到振实 混凝土的 目的。其优点是施工效率较高 ，机械设备容易布 置。其缺点是抛落高度太高 ，容易离析 ，施工效率较低 ， 制约上部钢管吊装 ，对总工期影响较大。 对于方法3 )，解决对工期影响的方法是采用钢管侧 壁开孔的方法进行浇筑 。这样虽然产生了钢管开洞的补缺 量 ，但是有效解决了制约上部钢管柱 吊装 的问题 ，同时操 2 0 1 5 - - -2 B u il d i n g C o n s t r u c t i 。 n 豳 魏 震 ： 高层建筑钢管混凝 土施 工技术 作的安全性大幅度提高。 3 高层建筑钢管混凝土施工技术 3 1 混凝土配制 的关键要 求 高层钢管混凝 土配合 比设计中关键要求主要有2个方 面 。 一 是需要 考虑泵送要求 。钢管混凝 土作 为泵送混凝 土，主要特点是流动性特大 、级配良好 、石子的粒径符合 混凝土泵送管道 内径的要求。因此 ，泵送混凝土除了要保 证其 自身密实性和稳定性 ，还必须满足可泵性。因为具有 密实性和稳定性 的混凝土不一定具有可泵性 。而混凝土可 泵性 主要体现在流动性和内聚性两方面。流动性是它能够 泵送的主要性能 ，所 以泵送混凝土的坍落度可适 当放大 。 内聚性是抵抗分层离析的能力 ，使混凝土拌和料从搅拌 、 运输到泵送整个过程能够使石子保持均匀分散的状态，以 保证混凝土拌 和料在混凝土泵的压送过程 中顺利进行。由 于泵送混凝土的施工工艺要求配制 的混凝土必须具有可泵 性 ，它与水泥用量 、石子大小和颗粒级配 、水灰 比以及外 加剂的品种与掺量等因素有密切的关系 ，需要综合考虑 。 一 般而言，配合 比设计时可在塑性混凝土中同时掺加减水 剂和膨胀剂 ，从而使混凝土拌和物泌水率减小 ，含气量增 加 ，和易性改善 ，从而满足泵送要求 。也要根据混凝土强 度等级 、施工时的环境温度和选用骨料 的粒径大小 ，确定 混凝土的配合 比和坍落度。 二是钢管混凝 土宜 考虑补偿收缩功能 的要求 。泵送 用的混凝土 ，其水泥 、砂 、石子 、水 、掺合料 、外加剂等 原材料技术指标除符合国家现行标准规定外 ，混凝土尚有 补偿收缩的要求 ，以保证钢管与混凝土的密实结合。通过 掺入膨胀剂 ，使混凝土浇筑后微膨胀 ，补偿收缩 ，达到密 实 ，或者掺入减缩剂，减小收缩。 3 2 混凝土施工 的关键技术 要求 泵送前 ，当混凝土送至现场 ，应在现场实测配合比及 坍落度 ，要满足微膨胀要求 、坍落度要求及和易性要求 ， 确保泵送过程的顺利。浇筑前 ，如气温过高 ，施工期间可 采取模板遮 阳、外壁淋水等措施进行降温 ，防止钢管温度 过高造成 常温下收缩形成脱壳。钢管柱在检查验收完成后 应及时进行浇筑 ，以避免杂物落人柱中而难 以清理 。严禁 在混凝土浇筑前对钢管大量浇水 ，导致管壁形成水膜 ，从 而影响混凝土和钢管壁的结合。 泵送时 ，为 了确保混凝 土的强度 ，严禁将第 一次浇 筑时用于润滑输送管 的水泥砂浆注入柱 内；应结合施工方 法 ，合理选择振捣器 ，制定详细的振捣措施和要求 ，对于 钢管内部有肋板处 ，振捣更需仔细和符合操作要求 ，确保 混凝土的密实性。 泵送后 ，宜及 时处理浮浆 和拉 毛 ，避免产生薄弱层 田建 筑 袍 工 第 3 7 塞 第 2 明 和加强相邻两次浇筑 昆 凝土的结合。管 口宜采用蓄薄层水 ( 5 c m) 养护的方法 ，确保混凝土质量 。 4 钢管混凝土浇筑施工的技术路线 根据超 高层建 筑设 计 的实际情况 ，总体技 术路线宜 为： “ 低立高抛 ，压注备选 ”。具体含义是 ：低空时 ( 一 般 1 0 层 以下 )采用汽车泵结合立式手工浇筑法施工钢管内 混凝土 ，此时钢管混凝土基本上施工一节 ，混凝土浇筑一 节。高空时 ( 一般1 0层 以上 )，则宜采用立式高空抛落法 施工。 而泵送压人浇筑法一般作为备选方案 】 。因为泵送压 人浇筑法虽然技术含量 比较高 ，混凝土压人后 比较容易密 实 ，但是其实施对设备和操作的要求都 比较高 。首先 ，为 防止在拆除输送管时混凝土 回流，需在连接短管上设置止 流装置 ，而且其操作对工人素质要求较高 ；其次 ，对混凝 土输送泵工作压力 的要求 ，一般为1 0 1 6 M P a ，具体与泵 的状况 、泵送高度和混凝土坍落度及和易性有关 ，尤其是 混凝土的坍落度对泵送工作压力的影响十分明显 。在混凝 土泵送压入浇筑作业过程中，不可进行外部振捣 ，以免泵 压急剧上升 ，甚至使浇筑被迫 中断。所以 ，除非条件不得 已，从操作角度而言 ，泵送压入浇筑法宜作为备选方案。 钢管混凝土施工也需要考虑钢结构施工和混凝土施工 的搭接 。如果钢管结构和混凝土浇筑同步进行 ，则需要充 分考虑混凝土冲击对钢柱精确定位的影响 ；如果混凝土滞 后于钢结构施工 ，那么原则上钢结构领先混凝土施工 的层 数不宜大于6层 ，以确保钢结构和混凝土能够协同受力 ， 同时保证开孔处不产生过大的初始应力。 5 结语 钢管混凝土作为一种结构性能优越的构件 ，其使用必 将越来越广泛 ，施工方法的合理选择对于确保其质量和操 作过程的安全都具有重要的意义。因此 ，根据不同的建筑 和环境情况 ，合理运用本文的技术路线和方法 ，将有利于 工程施工的顺利进行。 参 考 文 献 【 1 韩林海 钢管混凝 土结构理论 与实践【 M 北京： 科学出版社， 2 0 0 4 2 L 令键 矩形钢管混凝土施工技术在银川建发现代城工程中的应 用 J l铁道建筑，2 0 0 9 ( 1 0 ) ： 1 1 7 1 1 9 3 陆建新， 支旭东许航，等 深圳京基金融中心钢结构施工监测技术 J 施工技术，2 0 1 0 ( 8 ) ： 1 7 - 1 9 4 】 徐立斌 高性能混凝土的配制及其超 高泵送技术在超高层建筑 中应 用简介 J l混凝土， 2 0 1 2 ( 8 ) ： 1 0 0 1 0 6 5 林盛 凯悦国际大厦超高层混凝土泵送技术【 J 青岛理工大学学报， 2 0 0 8 ( 6 ) ：9 7 1 O 1