多高层建筑钢管混凝土柱施工工法

多（高）层建筑钢管混凝土柱施工工法1前言钢管混凝土柱是近年来研究应用的多元化结构形式之一，成功的应用被越来越多的建筑界专家所瞩目。它利用钢牛腿、梁钢筋、节点环板的传力方式，配以双向密肋梁模壳楼盖、肋型楼盖或其他形式楼盖，形成钢管混凝土板柱或梁板柱结构，充分发挥了钢管柱的优势，因而逐步被推广应用于建筑工程中。本工法中混凝土底部顶升法施工采用的钢管柱柱芯混凝土顶升进料装置已获得国家专利（申请号/专利号：200720007980）。2特点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，是套箍混凝土的一种特定形式，兼有钢结构和混凝土结构的优越性能，充分利用了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，充分发挥了混凝土的作用，提高了结构构件的承载能力、抗震能力，与钢筋混凝土柱比较，减小了柱子截面面积，增大了建筑使用面积。钢管混凝土柱的钢管适合机械化施工，钢管在工厂加工完毕后运送至现场即可直接吊装对接，施工现场仅存在钢管对接焊和连接节点焊接，柱芯混凝土采用泵送或其他形式一次浇注2～3个楼层。减少了钢筋混凝土柱的重复工作次数，节省了模板，降低了劳动强度，缩短了工期。3适用范围本工法适用于现浇混凝土楼面的多层、高层钢管混凝土柱结构工程。4工艺原理在成品钢管或用钢板卷圆对接的钢管上焊接梁板节点部件，检验合格后运至现场吊装对接，支设梁板模板，安装梁、板钢筋、浇灌楼面及钢管内混凝土。它的节点传力方式有两种：第一种在楼层梁柱结合部的钢管上焊接节点环板，通过柱侧钢筋混凝土连续双梁或变宽度梁，环板将楼层荷载传递至钢管混凝土柱身（图4-a），此种构造适用于楼层为密肋梁平板结构；第二种是在梁柱结合部的钢管上焊接钢牛腿，并在梁位钢管外侧设加强环，管内设加强肋板，梁主筋直接与钢牛腿焊接（图4-b），此种构造适用主次梁楼层结构。图4节点构造图5施工工艺流程及操作要点5.1工艺流程（见图5.1）原材料检验原材料检验钢管制作连接部件制作钢管组焊超声波焊缝检验进场验收钢管柱吊装就位、校正基础预埋件预埋件复核钢管接长对接焊超声波焊缝检验梁板节点焊接浇灌混凝土楼板模板安装梁钢筋安装图5.1施工工艺流程图图5.1施工工艺流程图5.2操作要点钢管及部件制作成品钢管要有质量合格证，并按规定进行规格、尺寸以及外观等项目检查验收。下面仅对钢板卷制钢管进行叙述。1下料：磁下料前，先通菠过试焊确定钢滴板宝对接焊缝收缩刊余量，在舒下料时一并考球虑，根据钢管印展开尺寸在钢竞板上划线，用验自动气割机切绵割并坡口，坡菌口宜采用凑V孤型坡口优，格钢管现场对接锁端采用外坡口们，其茅余为内坡口，典坡口角度翁60洞°条±5步°寇。节点部件要誉制作样板，经僻检验评定合突格后按样板分扛块尺寸划线下允料，所有部件柄切割后，应及梯时清除割渣并心矫正气割变形娘。2钢板卷圆：垒将压好边的钢树板放在卷板机梅上进行卷圆，掏卷圆过程中，芦卷管方谅向应与钢板压障延方向一致，唯并严格控制钢尚管的椭圆度、扬焊缝间隙及错肢边量等。3焊前准备：酱钢管组焊时的宣纵、环缝，现较场对接焊缝、捎节点连接焊缝迹应进行希焊接工艺评定广，确定焊接工窃艺流程。滔焊接前应编制金如下文件：焊燃接工艺指导书极，呈焊接工艺评定秘。通过焊接工恶艺评定确定焊忌接的焊条、焊板丝、焊剂及焊富接技术参数尘(概焊接电流、电扎压、焊接顺序诞、焊接方法葱等竭)制，骡并腐填写焊接工艺熟卡。4钢管焊接：搞钢管纵穿、图环缝羞，钟现场焊缝豪等焊缝质量等询级婶应满足括设计要求，并蹈按《钢结构工象程施工质量验从收规范跨》览GB5020吩5-200伤1羡进行验收胸。页钢管纵、环缝级采用埋弧自动杠焊，先在钢管水外部进行人工剪封口焊，再按馒先里后外的顺榨序各焊一道。篇5利钢管柱组焊巩：请每节钢管柱的某长度可救按泛2萝～徒3浑个楼层的高度最加上伸萍出楼板面世400m杨m秃～宽1000mm跟(黑设计确克定旬)蔬考虑，但一般训不超充过阴12泰m犹。组对时上、性下巷相邻两条纵缝给应错开星500m蛙m脆以上。把钢管摆放在托轮架上私，在钢管上研划出委O酱°匙、孙90雅°阅、猫180夸°嫁、论270冈°邀四根凉基准线，作为批以后组装的基础准线灶，木划线时方法焊刻接。节点部件连接犬在钢管上划出领钢牛腿、节点警板等的位置线削，把所有连接眯部件按苍标高、方位先琴点焊固定，复匹检后施焊。内稍衬管先焊丁字芽型肋板，再将援衬管与钢管焊必接，牛腿部位灌管内节点先组容焊，再推入管贱内与钢管焊接涛。尝钢管柱与基础葵底板的连接妻箱利连接方式有二茶种瓦：察一种形式是将禽钢管坊柱伸入底板落臭于工程桩上即罢桩承式，此种绪形式预先将环牌形受剪箍、加闪强环、勒脚分沾别和钢管焊接道，在浇筑完基框础垫层混凝土友，绑扎完底板垫下排钢筋后，载按弹设于垫层锡面上的控制线狠安装钢管柱（晕图伐a靠）艘。第二种漫形撞式是将预埋税钢贯板下落一个勒侍脚高度，底房板混凝土浇筑慌完毕后再安装订钢管柱，即预灰埋板式（堡图撇b致）税，此种形式应喘预先制作钢筋坊支架，用精密图水准仪调整标小高后，按垫层种平面控制线摆胳放预埋板，复正核校正后焊接壶固定，底板混柱凝土浇筑完毕未后再安装钢管樱柱。两种方式挤在浇筑底板混梯凝土时均应对退称浇筑，防止粱钢管柱或预埋猾钢板位移。另第外在建筑层数仰不多，荷载不睛大的情况下，摄也可采用插入位式（滑图价汤c芬）边，插入式极连接应注意验蛮算钢管柱与基饲础连接面的局绘部受压强度。压图击5.2.3揭荷柱与基础连接夕钢管柱现场安拉装音1幼钢管柱吊装划：睁钢管柱吊装可贸利用现场塔吊群，口进行燥施工组织设计批时应考虑惕安策装最占远端钢管柱时来塔吊的臂长及日起重能力能否泳满足吊装要求目。钢管柱吊装义采用二点对称植捆绑垂直起吊昌，钢丝绳绑点浩设于柱最上一贱个节点下部，复起吊时注意保解护节点部件，省钢管柱固定牢训固后方可解除称吊索。出2遮第一节钢管柱我的安装防：故在桩扣顶周(拾垫北层仅)吸或预埋钢板上侧弹出统钢管柱安装病十字控制线，狂划出柱外皮控沫制点。钢管柱市吊装前在柱顶值部平分圆周位民置预先栓置回4遗条钢丝绳，钢捡管柱吊起押调整至赢柱烂身控制线与十祖字控制线基本漆吻合后下落，锤调整就位并临呈时固定，在钢恳管两侧呈绣90沟°枪位置脸架设二台经纬猫仪，同时观测而钢管柱消身欢的二条恶控制沉母线，通过菜调节起设置悬在钢丝绳中间奉的法兰螺栓，律校正垂直度。乡3理同径钢管柱孟的连接、定位见、调整：暴将吊起的上节凳柱按划线位置伸缓慢插入下节周柱内衬管，角备度调整促用特制抱箍钳纺。上节柱插入娇内衬管时由于凉衬管外壁与上耗节钢管柱内壁种局部存在磨擦白，就位较困难傅，可在上下柱秒接口处设顶拉跌杆（顾图桨a划）德，一方伪面帮助就位，仔另一方面校正槐柱身垂直度，困还可起到临时市固定作用。垂膝直度校正好后亦，在钢管柱四室侧焊接防变形裁卡板（过图攀b哀）桂，胀以拣减小焊接变形拔。对研接焊完成后，裕割除防变形卡芬板等临时构件您，并将临时固消定焊缝打磨平钞图5.2.4-1同径钢管连接图撞4勿异皱径敞钢管的连接、冲定位、押调整：图5.2.4-1同径钢管连接图5.2.4-2异径钢管连接图域异径钢管的连匙接采用变径加键强环堡（朴图库a夕）晶或法兰盘螺栓等连接鹅（燥图爹b猴）朋，加强环连接垒施工顺序为：恩将变径加强环鄙、柱脚分别与阅小直场径钢管焊接，烤利用定型样板格，依照变径加盆强环肋板的位朵置，在大直径辫钢管上割缺口搅，再吊装小直碧径钢管，将变妖径加强环下部裤榫管插入大直换径钢管内，然逼后进行小直径币钢管的垂直找树正，最后大直换径钢管与变径贤加强环焊接，震小直径钢管的付垂直找正与同补径钢管基本相俊同，唯一区别馋是顶拉杆上端读连接于变径加困强环。小直径顾钢管的平面位荷置微调采用钢勒楔楔入的方法抵进行调整。法膊兰盘连接先将堡勒脚、上法兰冰与小直径钢管歉焊接，下法兰拜片与大直径钢缩管焊接，最后缓上下法兰片用陵5.2.4-2异径钢管连接图拒5供垂直度观测救：微在安装钢管柱就时应在两个垂点直方向架设二讨台经纬仪，同踪时观测辜柱的两条控制不母线，指挥操道作人员校正钢辜管柱的垂直度赠。随着建筑物李高度增加及平省面形状、尺寸蕉的限制，用于炸垂直观测的经素纬仪只能放在浇安装层的楼板菠上，部分柱观狸测的角度、距妄离受到不同程恰度的影响，因晕此应将经纬仪亿架立在尽可能石远离被观测柱迹的位置，使观杯测的水平距离迁达到最大；同静时要合理安排睡安装顺序，先乎难后易，避免暮因已安装钢管乓柱的阻挡而影锄响观测。宏垂直度观测若浮采用垂直度校是准仪，对歌钢管柱奖安装顺序可不面作要求，将垂基校仪笼直接安装在钢愉管柱上，用顶聚拉杆调整垂直饮度。汗6撞钢管柱对接焊粒残余应变对垂波直度影响的处厨理方法着：羊现场钢管对接捉焊采取的是人添工焊接，不可刷避免地产生焊杀接残余发应变，可通过肌以下几个方面守进行控制：拌1扣)足采用对称勿分层芦分段焊奸接，分层厚度朴、分段长度、属焊接速度等选身用的焊接参数而均应相同；询2攀)豆通过验证熊：焊缝间隙大牌小和变形大小虹成正比。因此积安装前事先测欠定上节柱的偏扒差值，根据计大算在管口实行榜机械打磨，使奔焊缝间隙保持航基本一致；遭3搜)温设置防变形卡泛板限制变形；脏4管)趟对实际存在贺且击已无法更改的头偏差灯进行火焰矫正肝。矫正加热方唤法一般采用线发状加热或三角叫形加热，根据袜偏差大小选择秒，烘烤温度不时大于孤750犹°雁C屑，烘烤位置在她焊缝上姻方浊500役mm肌，宽度不超搏过停1铜0词倍板厚。属钢管混凝土毕施增工种钢管混凝土的发浇灌方法有三明种，怜即底部顶升法桃、高位抛落法准和立式浇捣法旷。混凝土的输叠送方式有泵送血和现场搅拌塔兼吊运输等。采访用底部顶升法毫和高位抛落法皇的要求混凝土克必须要有较大危的坍落度，否林则极易产生管其壁与混凝土粘渐结不紧密等质辅量缺陷。立式忽浇捣法由于振纪动棒振捣等因猾素，管顶容易征产生泌水层和碰砂浆层。因此带，应通过试验念在钢管混凝土帅中掺入微膨胀南剂和高效减水显剂等，配制成券补偿收缩混凝济土，使之既满寄足施工工艺要驴求，又满足钢始管混凝土柱对初混凝土的特定怠要求。怎1加底部顶升法属：挡底部顶升法是运在钢管柱底部蚕开孔，设置与医混凝土泵管连愈接绑、获堵貌口的装置，由打混凝土高压输肤送泵将混凝土狮压入钢管柱内筐，混凝土由下纤至上顶升至管疑顶后，压下堵济口挡板，停止断混凝土供应。减当混凝土强度据达设计强度的励50鹿%舅时，拆除连接姜装宴置积，皂将孔口补焊封蝶堵。操作要点：崖1舟)驻浇筑前，要计黎算好单根柱混踏凝土量，待所嚼需混凝土运送笑到施工现场后野方可进行顶升贸（从混凝土拌衔合至开始顶升未的时间应控制厦在混凝土初凝运前），防止混床凝土在运输过岸程中耽搁造成苗顶升中断。同身时，及时做好狭混凝土坍落度水及坍落扩展度喝的检测。不2去)遮在混凝土输送测管与截止阀连榨接前，用泵送姑砂浆润滑输送猛管道，并把该絮部分砂浆清除哭干净后再进行所柱芯混凝土的啄浇筑。每3彼)闹混凝土顶升至屈柱顶后，应及够时停泵，并进爽行数次回抽，叫若柱顶混凝土号面无明显回落茧，方可拆除混今凝土输送管。育4铺)膀浇筑完恩毕桐30mi纽n鸣后，观察柱顶暖混凝土有无回殖落下沉，若有婆下沉，则用人诚工补浇柱顶混售凝土。请2贯高位抛该落竟法俘：醋混凝土由管口益倾入，利用自志重力使混凝土划密实，不用振苦捣，抛横落高度应不小啊于扒4勤m丑，一次抛落混搞凝土量宜在德0.7螺m荡3确～切0.9浑m芬3即左右，料斗的烂下息口尺寸应比钢允管直径小预100m牛m偶～况200m液m垫。该方法适用福于大直径钢管派柱。操作要点：旋1筑)奴每次浇灌混凝唱土前先浇一层聋厚挡度狠150m端m俩左右与混凝土腰等级相同的水击泥砂浆，以免皂自由下落的混袖凝土粗骨料产妻生弹跳现象。喇2裤)慌集料斗架设在绣管口中央并保峰持垂直，泵送莫混凝土至料斗相，当料斗集满惧混凝土后，开分启料斗封底板积使混凝土一次援性自由抛落，饱并利用混凝土侨下落时产生的灶动能振实混凝棵土。浑3兼)仰重复上述动作中直至完成该管赖混凝土的灌注冻。施工过程中记由专职检验人友员用小锤敲击筝管壁，听声音莲鉴定混凝土的鞋密实。扁3嫩立式浇捣法鼓：遣混凝土由管口贯倾入，用内部堂加长振动器振叔捣，浪混凝土堵一次浇筑高度约不瓣宜大于帜1湖.警5再m井，每次振动时食间以混凝土面皱无气泡泛出并悦不少驻于论3纪0穴秒婶为准束，淡管径小于拒350m听m愿者采用附着式咸振动器振捣，匙振捣时间不小由于意1动分重钟，一次浇灌符高度不大于振他动器的有效工家作范围。立式拒浇捣法混凝土咸水灰比不宜大掠于远O虑.殿4日，坍落度不茶宜梁大影于袖40m艇m若，混凝土浇至介管顶撑后应团清除浮近浆层。固4纸混凝土浇筑宜独连续进行，必滔须间歇时，间皂歇时间不应超棒过混凝土的初保凝时间。禾每段钢管柱的浇混凝土，只浇沟筑到离钢管顶皇端校500mm术朱处，以防焊接获高温影响混凝帽土的质量。别钢管柱到顶收卫头时，混凝土狗浇至距管顶蛛30饮0m赤m亏左右，焊接中淋间留孔的封顶定板，待混凝土粱强度达设计值龄的雨50榆%别后，用同强度吓等级细石混凝风土填满，最后劫封焊封顶板孔绳。竹5.3错嚷劳动力组织外操作人员必须疼有岗位操作合沈格证，并且具泄有一定的钢结售构施工团经验，施工前曾应进行详细的吧技术安全交底笼，明确岗位职扛责，劳动力组脊织情况见完表喇5.充3分。凉表菌5.3盒搬劳动力组织情溪况肃序号慨工陵泥发种悲人数露加工制作阶段逃1鄙冷作工宾15贪2笨电焊工趣10基3撞电胳军仅工特1往4鸟起重工货2灭5男探伤工貌2割现场安装阶段量1谷电焊工甲4臂2柳电签恐冰工故1耽3匆起重工咬2常4秃机械工认3既5芬探伤工昂2蛋6盘协调联络员逮1用混凝土浇筑禁1拉振捣工渴2愿2湾机械工唉2庄3淘普仰长从工露8停6蓝昼材料与设备6.1材料钢管、钢板说委托工厂生产拼的钢管应按方井案确定的一次威安装高度进行宅加工，贼但最长不得超来过劲12高m相，成品钢管或乘卷制钢管壁厚喉应符合设计要拿求，钢香管可用焊接管他、螺旋管和无乖缝管，管内不肤得有油渍和污相物，出厂时应吩具有质量合格鉴证明。卷制钢橡管可用亭Q23忧5小钢术或薯16M医n弊钢，钢板表面况不得有结疤、蓝裂纹、折叠、萝严重锈蚀，不材得使用受过冲哀击的钢板，钢病板必须有出厂付合格证或机械屡力学性能试验期报告。防6.1.2哈焊接材料健焊接材料的选笨用可根据母材夕的性能、工件虑的性能、结构宿特点、工沾艺设备等综合杯考虑。各类焊郑条必须保存在尿通风良好、干揪燥的库房内。粗库内温度不低弄于珠5韵℃不，相对空气湿调度小凤于骨60赵%沈，使用前应至烘干叉。混凝土匪钢管混凝土强姓度等级不宜低酱于做C3期0墨，所用粗骨料政应为粒径不大钳于鼻4c匆m规的连续级配石杆料，不得使用弱针片状、石屑点含量高劈于谦15霞%造的碎棋石，砂应选用狼中砂，各种外域加剂进场后应薄进行性能检验志，合格后使用极。6.2设备笑机具配备场见裂表妨6.2临。炭表尝6.2橡机具配备一览梢表耀序号毫机具名称孤数量（台）矮备注炭1锐卷板机尊1钟2更埋弧自动焊机牵1令3团交直流焊机拆4尚/园组陡根据方案确定因4袋自动切割机矩2纪5只焊条烘干箱盛1泪6估焊传剂屠烘干箱添1序7沿吊序车恰1端8匙塔率吊作1拉9圾磨光机态5暗10槽超声波探测仪酱1妥11蒸经纬仪府2杆12据水准仪通1骂13冶托轮架爱4满14拥混凝土输送泵举根据混凝土浇陶灌方式选择打7缠质量净控制详7.1锁尝质量控制标准刃严格按《帆高强混凝土结季构技术规程罚》翻CECS拌104技：炎9喷9事，《建筑钢结群构焊接技术规察程》火JGJ8乔1虫—品2002还，央《钢结构工程世施工质量验收处规范免》励GB5020假5-2001璃中相诚应的规定施工傻。识焊接坡口讲允许偏差肌见智，易钢管构件外形可尺寸允许偏差丰见，喘钢管柱安装允柄许偏差牙见注表湿忙3嚷。科表语诚1喷退焊接坡口允许夸偏差（单位傻：眼m丽m佳）榜坡口名称诉焊接方法拉板厚劫(脚δ谊)打钝边巡(屋a)就内侧间隙件(鼻b)泡坡口角度嚼(乎α宪)姑坡口形式赔V谦型宣坡奉口牌手工焊叛6及～寒8览1±1株1±1佣70°±5°贡1独0浮～灌26低2±1防2±1厦60°±5°艘自动焊烦1候6胡～露22签7±1码0±1双60°±5°卵表均埋2恼遮钢管构件外形意尺寸允许偏差用（单位轿：扒m龟m盏）库项本临少目有允许偏差股检验方法弟图例花直厌蚂用径妇d包±d/500查±5.0环用钢尺检查旁构件长秀度吐l铺±3.0陡管口圆度险d/500滤且不应大圈于表5.0逮管面对管轴的运垂直度过d/500并且不应大蹄于嚷3.0涨用焊缝量规检导查燕弯曲矢高谎d/1500南且不应大突于锁5.0草用拉线、吊线军和钢尺检查歇对口错边犁t/10商且不应大定于南3.0融用拉线和钢尺权检查乐表档缴3夸奋钢管柱安装允专许偏差（单位形：难m丽m截）探项目食允许偏差接检验方法帜立柱中心线和纳基础中心线与±5赏用吊线和钢尺叶检查狭立柱顶面标高甘-2杂0隐，悠+0征用水准仪检查沟立柱顶面高度估差芽±5闷用拉线和钢尺截检查胃立柱垂直度萝高度裁的涉1/100妻0私，敲且不大农于打10外用经纬仪、吊慌线和钢尺检查溪整体垂直度徐底柱不大去于否1喜0默，艇顶层柱不大读于纹35挽用经纬仪、吊讲线和钢尺检查呆上下柱连接处庆的错口失±3棚用钢尺检查训7.峰2爷质量保证措施麦进行手工电弧胁焊时当风速大续于裙5m/丧s畜，进行气体保晋护焊时当风速块大蚊于更2m/紧s沈，均应采取防付风措施方能施窗焊。毅Ⅰ们、盐Ⅱ弊级焊缝，必须故进行超声波探参伤，如发现超丛标现象，分析挣原翠因后再进行返掉修，同一部位曲返修次数不得泰超废过圾2酸次伸，对经仗过舍2叫次返修仍不合饿格的焊缝，应起会同设计或有就关部门研究处乓理锄。焊缝表面不运得有气成孔、裂纹、夹席渣等缺陷，咬挥边深度不得大温于煌0.5坐mm械且不大爆于薯0.1陈t枝（钱t万为连接处较薄谋的板厚）黎，长度不大于被总剂长的废10箭%贯，连续长度不家大于红1出OOm捧m尤，焊露脚要高度必须满足夫焊接工艺卡颠规定要求。钢鸭管混凝土强度肝等级必须达到孤设计要求，管冰内混凝土应密箩实。邀8胳安全措施巷8.0.1巧机械设备、电趴动工具材等异必须有可靠的兰接地接零和漏讽电保护装其置。轰8.0.2榨机械设备采用版挂牌负责制，暗配备维修保养止人员，特殊工就种捏应铺持胸证上岗。巡8.0.3旺在钢管内肥的踏焊接校人员说应戴防毒面具细，捐并衣从一端向另一宜端送风。涌钢管柱吊装时谱由信号员专人献指挥，正保证束联忧络通畅，指挥教及时准确。佳经常检查吊具嗓吊索的安全状度态，在边钢管柱英临时固定完成烘前不得松开探吊钩，风速超刊过穗5兴级以上不得吊随装。植进入祖现场认应正确佩逼戴好安全帽，通焊工操作块时应佩寸戴防护面具和申电焊手套，高怒空作以业应系好安全俱带。短9吊铁环保措施望9.0.1变安装钢管柱时任，不得大力随斧意敲击钢管柱肚，尽量减少噪置音的产生。疑9.0.灯2母多台焊机在一迫起集中施焊时舅，应设隔光板崇。跃9.0.3车抹施焊场地周围盯应清除易燃易洞爆物