钢管混凝土异形柱组合结构体系施工技术

钢管混凝土异形柱组合结构体系施工技术

李巳初 

天津市建筑市场服务中心 300000  

摘要：在当代建筑中，多采用异形柱式结构，既能有效地提高建筑的使用效率，又能满足现代化的需要。然而，在实际工程中，对异形柱进行定位是一项非常困难的工作，所以对其进行技术研究就显得尤为重要。本文主要阐述了异形柱结构的优点和优越性。同时，本文还根据当前住宅建筑工程的使用情况，重点介绍了施工技术要求。

关键词：异形柱；施工技术；组合结构

钢筋混凝土异形柱是一种在现代建筑中得到广泛应用的新型结构形式。异形柱是指除了长方柱、圆柱外的各类截面柱的总称[1]。在建筑工程中，采用T型、L型、十字型等异形柱，以T型、L型、十字型等为支撑构件，而不采用双向对称的矩形、圆形构件作为支撑构件。

1 异形柱结构的特点及优越性

异形柱作为一种新型的建筑结构，其发展都走上了科技自主创新的道路。在住宅建筑工程中，它因其本身的优点而快速发展。它的特点是：根据建筑的功能和布置要求，采取不同的截面形状的异形柱，使柱脚的厚度和宽度与框架墙的宽度相协调，形成“隐式框架”，避免柱子和框架梁在室内凸出，从而影响到建筑的外观和使用功能，给建筑设计提供了灵活性，充分利用了空间，便于家庭装饰和布置，因而深受业主和地产开发商的青睐。

2 异形柱结构体系的应用现状

由于其自身的优势，异形柱结构在国内已被广泛采用。这种结构系统在多层、小高层住宅和低层别墅中得到广泛的应用，并逐步推广到具有一定的平面和垂直的学生宿舍。随着异形柱结构在国内的住宅和其他工程中得到了广泛的应用，因此，异形柱结构在国内的应用日益受到重视，对其设计和施工技术的要求也日益提高。

3 异形柱结构的施工技术

3.1 工程概况

沧州市某小区共有8栋楼，是河北省首座新建的大型高层住宅。项目1、2、4号楼主体结构为矩形钢管异形柱混凝土柱-H型钢梁-剪力墙结构，3、5、6、7、8号主体为长方形钢管异形柱-H型钢-柱-柱结构。

异形钢管混凝土组合柱承载能力强，抗震性能好，耐火性能好，结构形式弹性好，内部无凸起的柱角，增加了建筑的使用面积，增加了空间，增加了装饰效果，达到了整体的美化效果。

3.2 施工难点和对策

(1)钢柱基础上的钢筋密度较大，施工扰动较大，影响到锚杆的安装精度。

(2)三根高11.5米的钢梁，采用异形钢管，在高空吊装时，受风荷载、温度、加工精度等因素的影响，对接轴线尺寸、标高精度、焊缝间隙产生一定的影响。

(3)每个钢柱由200毫米*200毫米的方钢管组成，并且在每个钢柱之间有6个贯穿的内部隔板，而在内部隔板之间只有一个80毫米的混凝土钻孔，因此，在钢管柱内部进行混凝土的灌浆是非常困难的。

为了解决以上问题，在吊装过程中，为了加速工程的进度，采取了三重钢梁一次连吊的工艺。在对三个钢柱、钢梁进行校正并焊接后进行混凝土浇筑时，使用无支撑支模技术可以缩短施工时间，节省模板支架搭接时的人工及租赁费用。

3.3 操作要点

3.3.1 首节钢柱安装

(1)测量员按照原标准校核柱的标高，并在绑扎的地方用红色胶带标明，在此施工中，地基的钢筋已经绑扎完毕，在地基的上部和下部的钢筋之间设置了额外的钢筋。

(2)用红色胶带标记的地方捆绑额外的钢筋。

(3)用绳索在已捆好的基础钢筋上用细线标示出垫层的轴线。

(4)采用线坠校正中心线与柱脚模板的中心线连接锚杆、螺帽和垫铁，在这段时间内，对中心轴和高度进行校核。当锚杆和支柱底板完成后，用附加的钢筋将锚杆与其它的钢筋进行连接，这样就可以把锚杆固定住。由于在地基上进行钢筋增强，焊条难以插入，因此在施工时要注意避免对地基的破坏。

(5)在安装完毕后，由测量员校核柱底板的中心线、标高和水平，使之符合设计的要求。

(6)在安装完毕后，对地脚螺栓进行重新检查。立柱踏步进场后，将立柱脚模板拆除，并将其固定在对应的位置。

(7)在安装完毕后，对立柱脚板进行重新检查。采用100毫米DN25PVC管材来保护柱脚模头上的螺纹，并用胶带缠绕PVC管材，并在柱脚模子上铺设一层毛毯。

(8)在浇注混凝土时，应安排专人看守锚固，以防松动。在清洗过程中，不要用铁锹敲打螺纹部位。

3.3.2 第一节钢柱安装

3.3.2.1 复核进场构件

按图纸确定各批次进场构件的断面尺寸和长度，绘制钢柱底部的轴线，并对其进行回测。

3.3.2.2 第一节钢柱定位

(1)调整立柱底板下的水平调整螺帽，在立柱底板上弹出一个轴向交叉线，用以控制立柱的轴线，然后在立柱底板上计算出钢柱的外侧边缘，然后焊接临时的钢板，使其四角与边线平行，以防止在安装过程中出现扭转。

(2)由于该工程施工中，立柱下部为外包混凝土，在施工前，单立柱外侧的钢梁框架已完成，而异形立柱的纵梁也完成了浇注，仅留箍筋未固，故在基础之上300mm的位置，将单立柱箍筋紧固于基础之上300mm，并在下面制造一根固定支架来支承箍筋，防止由于钢桩的压力而导致箍筋间距的调节难度。为了避免异型钢柱的外环与钢梁的上弯挂钩发生撞击，在外环钢柱的上部制作一个正方形的框架，并将其紧固。

(3)使用与柱顶部连接板相联接的自动卸载设备，在吊装过程中应尽量避免拖拽、倾斜。在吊装之前，应安装作业平台及软式爬梯，并将缆索及安全绳系好。在钢柱到位时，首先将立柱底板插入锚杆，并将其置于调整标高的螺母上，并将柱底四边的中线与基础轴线对齐，确定误差在规范允许的范围内后，通过压盘旋紧螺栓。

(4)利用两个纵向的经纬仪和缆索来修正钢柱的竖直度，拧紧锚杆，并将缆索绳索固定。当钢柱和对应的钢梁被吊装完毕，形成一个稳定的框架后，在柱子顶部焊接40立方的钢管，这样就不会影响到地基和混凝土的垂直性。柱梁位置、标高、垂直度检验通过，并安装高强度螺栓，然后进行柱脚注浆加固。

3.3 第二节柱及以上钢柱及钢梁吊装

3.3.1 钢柱安装

在安装第2根圆柱和相应的梁时，控制轴线通过控制网片在顶端投射到顶端，然后把标高控制线指向第1节柱的顶端。根据钢管截面的大小，将其轴心引至钢柱的外部，并做清楚标记。针式钢立柱起吊时发生的扭力问题，通过可调节的部分进行钳位，通过固定架使两根立柱保持紧密的接触。为保证钢筋的高、焊缝的宽度符合设计要求，在基座下3个螺丝孔内加工成圆孔，以便调节柱身的高度和宽度，以便日后进行焊接。

第二节立柱就位后，立柱四角的中线必须与上一节立柱上的转轴对齐，其变形必须符合设计及技术标准，第二节立柱的中心线与其顶端（即双立柱对齐）的中心线应该符合技术要求。首先用经纬度计进行修正，再由垂直计校准，再根据立柱顶端的高度控制线调整螺杆，以达到控制立柱高度的目的。为了改善结构的整体稳定，在钢筋混凝土浇筑过程中，为了避免钢筋的轴向位移，在钢筋的上部使用了水平钢筋。

3.3.2 钢梁安装

在钢结构柱的安装完毕后，由于四个楼层都有一个固定装置，从下往上，从里到外面，都有一个固定装置。为保证工程的施工效果，本工程采用了大量钢梁，在二、三层钢梁的悬索处安装倒钩。

3.4 柱芯混凝土浇筑

(1)将布袋与矩形的内传输管道的上部相连，根据通过管道的孔尺寸确定传输管道的长度。在灌注混凝土后，通过与钢管上的漏斗连接，通过塔式起重机的定速装置来提升布包。为了避免在高温下对钢筋的质量造成不良的后果，在各立柱上只浇筑到距离钢管顶端500 mm处。

(2)在各钢柱浇注时，应在排气口安装一套浮浆收集设备，以防止对柱身产生影响。在上一节钢立柱安装前，清除管中的水、浮渣、散乱的石头及其它杂物。

(3)在完成了一次浇筑之后，先喷洒一种保修液，再用塑胶将其封闭起来，待其达到一定的强度，再用同样的水泥砂浆将其抹平，将其覆盖，再进行焊接。3.5 楼板浇筑

地面采用无支承的现浇钢板，以钢构件的下端的边缘面板为支承，以方形钢管为主，方木为次龙骨，以钢管夹具、角钢支架等辅材进行施工。

3.6 顶层预制楼板安装

顶部采用预埋件，端部暴露的钢筋采用有垫层的钢墩，在钢柱的上端焊有定位凹槽的条状钢板，在装配时将暴露的钢墩插入到定位槽中。该施工工艺简单，可提高钢筋与地面的锚固力，节约施工成本。

4 参考文献

[1] 赵炳震,陈志华,武亚鹏,等.方钢管混凝土组合异形柱建模方法研究[J].建筑钢结构进展,2019(4):78-85.