浅谈高层建筑中钢管混凝土柱的施工技术

戴五林1　陈云华2

（1．邵阳市建设工程质量监督站，湖南 邵阳 422000；2.湖南视点建筑设计有限公司，湖南 长沙 410000）

【摘要】中驰国贸大厦为高层钢框架一核心筒结构。外围柱为钢管混凝土柱，柱高168m，垂直度控制要求高，为了满足其特殊的施工要求．在整个施工过程中重点把握钢管吊装、梁板支模、钢筋绑扎、混凝土浇筑等工序交叉同步施工和采取的质量控制措施，满足预定工期的要求和质量要求。

教育期刊网 http://www.jyqkw.com
关键词 高层建筑；钢管混凝土柱；交叉施工

钢管混凝土柱的零件较少，焊缝少，构造简单，柱脚常采用在混凝土基础上预留杯口的插入式柱脚，因而工厂制造比较简单，同时构件自重较小，运输和吊装也较易，施工很简便，而且钢管混凝土柱采用板材卷制，板材厚度都不大，一般在40mm以内，无论工厂焊接和现场进行对接，都没有什么困难。同时，与钢筋混凝土柱相比，钢管混凝土柱的外皮钢管具有钢筋的功能，兼有纵向钢筋和横向箍筋的作用，所以管内没钢筋，省了钢筋下料和绑扎钢筋等一系列工艺，又由于柱外皮钢管本身就是耐侧压的模板，同时也省了支模和拆模等工序。近年来，泵送砼相当普遍，现场浇灌并无困难，我国创造并广泛使用的高位抛落不振捣混凝土的施工方法，更简化了现场灌混凝土的工序，简便了施工。也有在管柱下部开临时浇灌孔，用混凝土泵自下而上灌注混凝土的方法，既快，又保证浇灌质量。而且，在浇筑后，钢管内处于相当稳定的湿度条件，水分不易蒸发，省去浇水养护工序，简化了混凝土的养护工艺。

根据实际工程经验，本文就高层建筑商业综合楼-中驰国贸大厦中的钢管混凝土柱施工技术进行探讨实施。

1　工程简介

中驰国贸大厦超高层商业、办公综合楼，地上主体为46层，其中裙楼8层，地下3层，总建筑面积112886m2，建筑总高度168m，本综合楼外墙应用浅蓝色全玻璃幕墙，屋面平台设有直升机停机坪。工程为外钢框架-核心筒混凝土结构，外围柱应用16根直径d=1150 毫米、壁厚t=16 毫米的钢管柱，钢管柱内填充C60高强度混凝土，型钢柱外侧应用C30的混凝土外包作为钢管柱保护层，柱大小为1.1m×1.1m，核心筒应用450-550mm厚的钢筋混凝土剪力墙结构。工程结构抗震等级为一级，耐火等级一级，安全等级一级。地面粗糙度为B类，基本风压取0.35kN/m2，基本雪压为0.30kN/m2。

2　钢管混凝土柱的特点

我们都知道，混凝土的抗压强度高。但抗弯能力很弱，而钢材，特别是型钢的抗弯能力强，具有良好的弹塑性，但在受压时容易失稳而丧失轴向抗压能力。而钢管混凝土在结构上能够将二者的优点结合在一起，可使混凝土处于侧向受压状态，其抗压强度可成倍提高.同时由于混凝土的存在，提高了钢管的刚度，两者共同发挥作用，从而大大地提高了承载能力。钢管混凝土作为一种新兴的组合结构，主要以轴心受压和作用力偏心较小的受压构件为主，被广泛使用于框架结构中(如厂房和高层)。钢管混凝土结构柱的主要优点为：

（1）钢管混凝土柱截面比钢筋混凝土柱可减少60％，扩大了建筑物的使用空间。

（2）承载力高、延性好，抗震性能优越。

（3）施工方便，工期大大缩短。

（4）钢管混凝土柱内的混凝土可大量吸收热能，其耐火性优于钢柱。

（5）钢管柱内侧应用C60高强度混凝土填充，外侧应用C30混凝土保护层保护，有利于钢管柱的防火处理。

（6）耐腐蚀性能优于钢结构

3　钢管柱混凝土施工特点

46层中，标准层39层，标准层施工要求6天一层，工期紧，钢管柱内高强度C60混凝土的施工与钢管柱吊装和标准层梁板模板结构施工交叉配合进行，其主要的施工特点有：

（1）钢管柱总高达168m，垂直度控制要求高。

（2）标准层施工工期短，钢管柱的吊装、梁板混凝土结构的模板钢筋、钢管柱内混凝土填充、钢管柱外围混凝土保护层等多道工序的交叉施工，施工难度较大。

（3）钢管柱混凝土浇筑、钢管柱与梁交接处节点处理的质量控制要求高。

（4）钢管柱的焊接质量控制和钢管柱内混凝土的超声波检测，应当满足设计要求。

4　压注工艺和钢管柱的施工方法

4.1　压注工艺

压注工艺流程一般为：堵塞钢管法兰间隙——清洗管内污物、润湿管壁——安设压注头和闸阀——压注管内混凝土——从排浆孔振捣混凝土——关闭压注口闸阀稳压——拆除闸阀完成压注

4.2　精度实现

采用精度为1/200000的自动安平投点仪、激光测距仪及前方交会法，确定梁、柱基础的中心位置和预埋件的精确定位。

4.3　钢管柱上口固定支架安装

混凝土工作台在人工挖孔之前先行浇注。即以中桩桩位为中心，自现况地面下挖3.5*3.5m见方、30cm深的土槽，延人工挖孔外轮廓线砌筑砖模，浇注混凝土。

施做方法如下图1：

4.4　钢管柱的安装

（1）施工准备

施工准备工作包括施工人员的到位，吊装机具的配置，自动定位器，钢管柱等材料的进场备置等。

（2）施工放线

在桩孔东西方向及南北方向各测设2点挂线，找到桩心位置，其水平位置误差不大于2cm。

（3）钢管柱的吊装及固定

钢管柱由加工厂根据设计图纸进行加工。出厂前，在钢管柱顶对称焊接设置一对吊耳，同时在吊耳侧加焊肋板，以确保钢管柱处于最不利位置时，吊耳不发生侧翻破坏现象。

采用两台吊车相互配合作业。一台主吊，另一台吊车辅助吊装，以防止钢管柱底部戳地变形。操作时一台吊车在钢管柱上端两点起吊钢管柱，同时另一台吊车起吊钢管柱底部，使钢管柱上端起吊过程中，其底部脱离地面。辅助吊车缓慢放绳，待钢管柱完全垂直吊离地面，且相对稳定后，将其与辅助吊车分离。对准桩位、下放钢管柱，慢插入孔。顶端采用型钢作井字固定，在型钢上焊微调器。然后对钢管柱上端精确定位，精确校正钢管柱顶纵轴线位置，垂直度后，定位后用工字钢将钢管柱顶与预埋件焊接牢固。

由于钢管柱下端平面位置、标高、垂直度已由定位器确定，钢管柱上端空间位置校定后，即可认为钢管柱顶与管底在垂直方向投影重合，钢管位置已精确定位。

（4）灌注杯口混凝土

杯口处混凝土与桩基混凝土同标号（C30），当现场不好灌注混凝土时，采用水泥砂浆。施工时将注浆管布设在钢管柱管壁外侧，使用绑丝、利用钢管柱与顶板、中隔板、底板连接处的锚栓将注浆管固定，随钢管柱下放至杯口注浆底部。

地面设有注浆泵，注浆管为φ20塑料管，单桩布设三根注浆管。以注浆量控制杯口混凝土的灌注位置。

（5）钢管柱安装质量的检查

立柱中心线与基础中心线偏差在±5mm；

立柱顶面标高和设计标高偏差在0-20mm；

钢管柱垂直度为长度的1/1000，最大不大于15mm；

钢管柱顶面不平度在±3mm以内；

各柱之间的距离偏差7mm，各柱上下两平面相应对角线差允许偏差20mm；

立柱顶面不平度允许偏差±5mm。

5　结语

中驰国贸大厦超高层钢管柱全高垂直度控制在5毫米，同时45层钢管柱的焊缝检测全部合格，未出现返工修补现象，钢管柱内混凝土超声波检测密实度全部符合要求，混凝土同条件养护试块强度全部合格，强度评定满足要求。同时成功解决了钢管混凝土柱与结构梁板的交叉配合施工问题，工期满足客户要求。

教育期刊网 http://www.jyqkw.com
参考文献

［1］建筑施工手册[M].4版．北京:中国建筑工业出版社,2003．

［2］江正英,赵子缙,赵范．建筑施工手册[M]．北京:中国建筑工业出版社,2003．

［责任编辑：汤静］