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钢管混凝土结构施工技术 Co n s t r u c t i o n T e c h n o l o g y f o r CF S T ( Co n c r e t e F i l l e d S t e e l T u b u l a r ) S t r u c t u r e 张 岚 李晓平 常州第一建筑集团有限公 司2 1 3 0 0 0 _ 。 lll l 0 一 l 一 _ _ _ _ _ _ _ l 摘 要 ： 主要阐述了钢管混凝土结构的钢管制作 、混凝土泵送顶升 、高位抛落 、立式手工浇捣等施工技术，同时介绍相关 的质量保证措施。经工程实践 ，取得了理想的效果。 关键词： 钢管混凝土 环箍效应 泵送顶升浇灌法立式高位抛落无振捣法立式手工浇捣法 中图分类号： T U 7 5 5 文献标识码 B 【 文章编号】 1 0 0 4 1 0 0 1 ( 2 0 1 2 ) 0 1 0 0 4 2 0 2 1 钢管混凝土结构的特点 目前 ， 随着城市化进程的加快 ， 城市建设正以迅猛的速 度发展 。 但是由于受到土地资源的限制 ， 建筑物不断向天空 和地下延伸 ， 出现了越来越多的高层和超高层建筑 ， 从而钢 管混凝土结构 的应用也越来越广泛。其具体原 因为 ： 首先 ， 结构承载力不断加大 ， 要求采用钢管混凝土代替钢筋混凝 土和钢结构。 由于钢管对混凝土的环箍作用， 可以大幅度地 提高组合构件的抗压承载力，从而减小截面尺寸 ，节约钢 材、 水泥； 其次， 由于钢管本身就是很好的模板， 又可以省去 支模 、 拆模的- v t a 料 ； 另外 ， 钢管混凝土在火灾作用时 ， 内部 的混凝土可以吸收热量 ， 延缓钢管的失效现象 ， 钢管又对混 凝土有包裹作用 ，防止混凝土的崩裂现象 ，这种互补的优 势 ， 使钢管混凝土具有较好的耐火l生能。因此 ， 钢管混凝土 是一种极 为有效和经济的结构形式。 下面 ， 结合我们曾经施工的两个工程 ， 谈一些体会与经 验。 其一是南通 中远 川崎装焊车间重钢厂房船体装焊车 间， 跨度 4 5 m + 4 2 m + 4 5 Il l ， 格构式钢管柱高 2 5 8 m ， 屋面为空 间管桁架结构 ， 下肢钢管柱内灌注混凝土 ， 格构柱轴线尺寸 l 2 0 0 m m x 2 8 0 0 m m ，钢管为 3 7 7 m m x 1 0 m il l 。其二是常 州机场候机大厅 ，室外跨度 2 5 5 m ，独立钢管柱顶部标高 2 3 9 6 1 Il l ， 钢管为 9 2 0 m m1 5 m m ， 竖直倾角 8 1 。 2 钢管的制作 钢管一般采用螺旋焊管或者直缝焊管。卷管的钢板应 平直、 表面未锈蚀， 若表面有轻微的麻点、 划痕等缺陷， 其深 度不得大于钢板厚度负偏差值的 1 2 ， 且卷管方向应与钢板 作者简介： 张岚( 1 9 7 0 一 ) ， 女， 高级工程师， 一级注册结构工程师。 作者地址： 江苏省常州市银花路 4号( 2 1 3 0 0 0 ) 。 收稿 日期 ：2 0 1 1 - 1 2 2 1 4 2 1 2 0 1 2 l B l面 曲g o 呻 柏 咖 舳 的压延方向一致 。 由于受到材料 、 运输、 吊装的限制 ， 钢管一般都要进行 拼接 ， 且拼接方式一般采用焊接。 我们将需要对接的钢管采 用相贯线切割机进行坡口精密切割 ，严格控制坡口的角度 为 5 O 。为保证连接处的焊接 质量 ， 还要在管内接缝处设 置附加衬管 ，衬管与管肢内壁保持 0 5 m m左右的膨胀 间 隙， 以确保焊缝根部缝达到一级焊缝的要求。 为了保证焊后 管肢的平直 ， 在中远川崎工程和常州机场候机大厅工程中 ， 我们制定了严格 的焊接工艺 ，即采用分段反向顺序对称施 焊 ， 严格控制焊接变形对于肢管的影响。 肢管对接间隙应放 大 1 m m ， 以抵消焊接收缩产生的变形。 我们对钢管格构柱的管肢进行空 间放样 ，在多维 自动 切割机上切割相贯线。 焊接时 ， 根据 间隙大小选择合适的焊 条直径。肢管与缀件焊接时 ， 为了抵消虑焊接变形的影响 ， 也应采用对称施焊。 3钢管柱的吊装 钢管柱的吊装方案经过讨论和详细的施工验算 ，我们 选择 了下肢柱的牛腿作为吊点。肩梁处的顶部对应下肢柱 的孔径处留有排气孔 ， 待整根柱浇灌完毕后焊接上段柱 ， 将 肩梁处的孔遮盖封闭， 不留痕迹 ( 图 1 ) 。 图 1 钢管柱的吊装现场 吊装就位后 ， 应立即进行校正， 并采取固定措施， 以保 证构件的稳定性。 吊装质量应符合 钢管混凝土结构设计与 施工规程 ( C E C S 2 8 ： 9 0 ) 要求。 4混凝土的要求 由于钢管混凝土在承受轴向压力时，钢管对混凝土的 侧 向应力限制了混凝土沿轴 向的内部裂缝的开展 ，延缓了 混凝土的破坏 ， 使混凝土的轴 向抗压强度得以提高。 但是因 钢管截面较小， 内部混凝土振捣不易， 加上接头处有环向加 劲肋， 会对混凝土会产生阻碍， 因此， 钢管内部的混凝土宜 采用高标号 的和易性较好的细石混凝土 。 我们公司在南通中远川崎和常州机场两个工程中， 粗 骨料粒径均采用 5 m m 2 5 m m ， 水灰比不大于 0 4 5 ， 坍落度 不小于 1 5 c m ( 必要时可加入适量的减水剂 ) 。 5混凝土的浇筑 混凝土的浇筑方法一般有 3 种 ： 泵送顶升浇灌法、 立式 高位抛落无振捣法、 立式手工浇捣法。 我们南通中远川崎工程就是采用泵送顶升浇灌法： 在 四肢钢管柱的柱肢下端便于泵车停靠的位置各开一个进料 口，口部设置连接法兰盘，直接与泵车的输料管相连 ( 图 2 ) 。 由泵车将混凝土连续不断地 自下而上地注入钢管 ， 无需 任何振捣 ， 借助混凝土 白重挤压密实。 需要注意的是，钢管的直径宜大于等于泵管直径的两 倍， 以免混凝土在管口处的压力过大， 影响顶升效果。进料 口宜设置止 回阀 ， 在混凝土浇筑 完成后关闭阀门， 防止混凝 土流失。 在钢管内混凝土浇筑完成， 混凝土初凝后， 应割除进料 口， 并凿平管口处多余混凝土， 将管肢处开孔的原板焊于原 位 ， 磨平后进行涂装。 部先浇 1 层厚度为 2 0 c m的水泥砂浆 ，以免 自由下落的混 凝土粗骨料产生弹跳现象。 接下来 ， 混凝土利用泵车从地面 泵送至柱顶， 由顶端管口连续注入管内。 这是利用混凝土从 高位顺钢管下落时产生的动能达到振实混凝土的目的， 免 去 了繁重的振捣工作。 浇灌时注意留有一定的排气通道 ， 避 免阻塞管径。 在浇筑混凝土时， 应以单根钢管柱为施工单元， 连续浇 灌。管 口处设置观察点 ， 在距离柱顶约 1 m处 ， 停止泵送混 凝土 ， 改为立式手工浇捣。 立式手工浇捣法是将混凝土 自钢管上 口灌入 ，用内部 振捣器振捣密实。 每次振捣时间约为 3 0 S ， 将剩余的高度用 同品质混凝土填实；待混凝土稍微溢出后再将留有排气孔 的封板紧压在钢管顶部 ， 随即进行点焊 ； 待混凝土强度达到 设计值的 5 0 后 ， 再将封板补焊好。 管内混凝土的浇灌质量，我们是先用敲击钢管的方法 进行初步检查 ， 如感觉回音异常 ， 再借助超声波检测。由于 我们的钢管柱在建筑设计上就有一定的倾斜度 ，混凝土的 浇筑十分有利 ， 形成 了一个天然的溜槽( 图 3 ) ， 加上施工时 的严密观测 ， 整根钢管混凝土的浇筑质量控制至 位 ， 没有发 现空洞现象。 图 3具有倾斜度的钢管柱 6 结语 采用钢管混凝土柱施工 ， 能有效减轻了结构 自重 ， 也就 降低 了基础工程造价。由于钢管与普通混凝土可以交叉施 工， 大大提高施工效率， 也会带来可观的经济效益。钢管混 凝土的施工更加符合现代施工的技术工业化的要求 ，更加 有利于实现节约人工费用和加快建设速度的目标。希望我 们大家能够推广类似的结构，为建筑业的发展贡献一份力 量。 图 2 进料 口处的法兰盘 立式高位抛落无振捣法也是一种常见的钢管混凝土的 参考 文 献： 施工方法。如常州机场候机大厅的外立柱钢管混凝土就是 川 蔡绍怀- 觋 代钢 管混凝 土结构 M 人民交通出 版社， 2 0 0 7 采 用 此 类 法 。 ! 篁 4, 9 2 0 m m x 一1 5 m m ， 竺 璺 研 究 院 C E c S 。 。 钢 管 混 凝 土 2 3 9 6 1 m ， 内部灌 C 4 0自密实混凝土。施工前， 应在钢管底 。一 一 建 筑 施 工 3 4 第l 期I 4 3