钢管混凝土柱的施工要点

钢管混凝土柱的施工要点

柳阳

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一、钢管混凝土柱在建筑工程中的应用

随着我国经济的快速发展，建筑行业日新月异，各种新材料、新工艺、新方法的成功应用，对建筑结构的安全性、可靠性提出更高的要求。在高层建筑中钢管混凝土柱的优越性越来越突出，可以节约大量混凝土和钢材，降低柱子造价，增加有效使用面积，缩短工期，获得很大的经济效益。具有良好的受力性能和施工性能，钢管混凝土柱的应用在日常生活中越来越广泛。

二、施工准备

钢管混凝土柱中所使用的钢管有如下几种形式，即直缝焊接管、螺旋形缝焊接管和无缝钢管，焊接时必须采用对接焊缝，并达到母材的强度要求。在结构中所使用的钢材应成批验收，每批由同一尺寸、同一品种、同一牌号、同一等级、同一炉罐号、同一交货状态钢材组成。每批重量不得大于60t。钢材的牌号和材质的选择由结构特点决定，并且要使钢材的抗拉强度、伸长率、屈服点、冷弯试验、冲击韧性得到保证，同时，硫、磷、碳含量应符合使用要求。钢柱吊装前检查节点板排浆，排气孔的孔径尺寸、位置的设置，超声波检测用埋管位置、埋置深度及数量是否满足方案要求。

钢管混凝土柱所用混凝土强度等级一般不宜低于C30，所采用混凝土的骨料粒径宜为5-25mm，最大粒径不得超过30mm。优化混凝土配合比，使混凝土具备良好的流动性、抗离析性和匀质性，具备较高的扩展度。

三、施工工艺流程

钢管混凝土柱的施工，主要包括钢结构施工和混凝土施工两部分，前者的主要有钢管柱及钢构件的制作和安装，后者是钢管内混凝土的浇灌。钢管混凝土柱的主要施工工艺如下：钢管柱设计、加工、进锄测量放线→钢管柱吊装→钢管柱钢筋绑扎验收→临时固定→调整平面位置及垂直度→钢梁吊装→钢梁及钢管柱校正→钢梁栓接、焊接→钢管柱焊接→超声波探伤检查→资料报验→钢管柱管内混凝土浇注（在梁及楼板拆模之前）。

四、主要施工操作方法

1.钢管制作

为适应钢管拼接的轴线要求，钢管坡口端应与管轴线严格垂直。卷板过程中，应保证管端平面与管轴线垂直。当使用滚床卷管及手工焊接时，宜采用直流电焊机进行反接焊接施工。钢管柱采用分节加工的方法，每节长度以12m或2-3层层高为宜。为便于在施工现场对钢管柱进行接长，需在钢管柱上加焊定位零件。对于钢管柱接长部位的设置应注意以下两点：（1）将接长的部位避开梁柱节点等受力复杂的地方，将其设在柱子的反弯点附近较合理；（2）为便于施焊，将接长部位设在高出楼面1m处为宜。焊接管必须采用坡口焊，且达到一级质量检验标准。在钢管对接焊接过程中若发现点焊定位处焊缝出现微裂缝，则该微裂缝部位必须全部铲除重焊。对于加工焊接完毕后的所有钢管构件，应进行焊缝内部的无损探伤检查和外观检查。无损探伤检查可采用超声波探伤、磁粉探伤及着色检查，超声波探伤检查应在焊接完成24h以后进行，检测结果应符合图纸设计要求及国家规范。焊缝外观检查的内容和标准应符合设计文件及相关验收规范。在焊缝检查完成后方还要按照设计要求对钢构件进行防腐蚀处理。

2.钢管柱的安装

钢管柱组装好以后，采用专用扁担（吊装吨位按16t设计）实施一点吊装，吊耳采用柱上端连接板上的吊装孔。在吊装时要控制好吊装荷载作用下的产生变形，吊点位置的选取由钢管柱本身的承载力和稳定性确定。

在吊装时，将钢管柱的上口包封好，防止异物落入管内。钢管柱吊装就位后，立即对其进行校正，并采取临时固定措施以保证构件的稳定性。钢柱吊装就位后，将上节钢柱的柱底四面中心线与下节钢柱的柱顶中心线对位，使其通过上下柱头上的临时耳板和连接板，用扭剪型高强度螺栓进行临时固定。待钢柱焊接完成1/3后方可割除临时耳板。

钢管柱吊装就位后要对其进行校正，校正内容包含钢管柱的标高校正、扭转校正、垂直度校正等。校正时按照先调标高、再调扭转、最后调整垂直度的顺序，采用相对标高控制方法，利用塔吊、垫板、钢楔、撬棍及千斤顶等工具将钢柱校正准确。

3.钢梁与钢管柱节点施工

钢梁与钢管柱的连接采用焊接和栓接两种方式连接，现将这两种连接方式的主要内容做如下介绍：

（1）焊接连接

钢梁焊接一般采用CO2气体保护焊或手工焊这两种焊接方式，在梁、柱接头处应设长度大于3倍焊缝厚度的引弧板，其厚度要和焊缝厚度相适应，焊完后割去引弧板时应保留5-10mm。钢梁应按照合理的焊接顺序进行焊接，防止整体焊接变形的发生，以减少焊接残余应力。其焊接顺序为先焊基准点处焊缝，再焊周边焊缝；先焊收缩量大的焊缝，后焊收缩量小的焊缝；对称施焊；同一根梁的两端不能同时施焊。总体焊接顺序为:上层梁→柱、梁→梁焊接→中间层梁-柱、梁-梁焊接→下层梁-柱、梁-梁焊接→钢管柱对接焊接。钢梁焊接完成24h后应进行无损探伤检测。

（2）栓接连接

钢管柱与钢梁的栓接一般分为普通螺栓和高强度螺栓这两种方式的连接。

1）普通螺栓的安装

永久性的普通螺栓，每个螺栓端不得垫2个及以上的垫圈，并不能采用大螺母代替垫圈。螺栓应牢固、可靠的紧固住，拧紧后外露螺纹不应少于2个螺距。螺栓孔不能采用气割扩孔。为了保证螺栓接处受力均匀，螺栓的紧固次序应从中间开始，向两边对称进行。

2）高强螺栓安装

高强度螺栓安装前，必须进行连接副施工扭矩检验、高强度大六角头螺栓连接副扭矩系数复验、扭剪型高强度螺栓连接副预拉力复验、高强度螺栓连接摩擦面抗滑移系数检验以及专用定扭矩电动扳手、手动扭矩扳手、专用电动扳手检测均合格后方可施工。高强度螺栓紧固一般分初拧和终拧两步进行。

4.钢管柱内混凝土浇灌

钢管内的混凝土浇灌工作，宜连续进行，如若必须间歇浇灌时，间歇时间不得超过混凝土的终凝时间。需留设施工缝时，应将钢管的上口封闭，防止异物落入。每次浇灌混凝土前应先浇灌1层厚度为10-20cm的与混凝土强度等级相同的水泥砂浆，以免自由下落的混凝土粗骨料产生弹跳现象。当浇灌至钢管顶端时，可以使混凝土稍为溢出后再将留有排气孔的封顶板或层间横隔板紧压在管端，随即进行点焊，待混凝土强度达到设计值的50%后，再将横隔板或封顶板按设计要求进行补焊。

5.钢管混凝土检测

（1）外观检测

1:1钢管混凝土浇筑完成达到28d龄期后，将试验用钢管混凝土放倒，剖开外部的钢管，检测其内部混凝土的外观质量，用肉眼观察混凝土的浇筑质量（试验用混凝土外观光滑平整）。

（2）断面检测

将混凝土沿横向切开观察混凝土断面的密实度情况，看混凝土的断面是否密实，没有孔隙。

（3）抽芯检测

为进一步验证混凝土的强度情况，抽芯部位分横向抽取和竖向抽取两种情况。通过对抽芯取样的试件进行抗压强度和预留试件抗压强度的对比，证明强度是否符合要求。

结语

钢管混凝土柱是在圆形钢管内浇灌混凝土形成的组合结构构件，其充分利用混凝土受压性能好和钢管韧性、塑性好的优点，使管内混凝土受三向约束，充分发挥混凝土的作用，提高结构构件的承载能力、抗震能力。

参考文献

[1]周烨.钢管混凝土柱在水电站厂房结构中的应用[D].长沙：长沙理工大学，2013.

[2]未晓丽，王文达.地下工程中钢管混凝土柱施工关键技术[J].施工技术，2013，3（7）：27-29.

[3]李江.超高层矩形钢管混凝土柱施工质量控制及关键技术研究[D].北京：北京建筑大学，2014.