張其將

（安鋼工程技術(shù)分公司）

鋼管－型鋼混凝土組合立柱結(jié)構(gòu)施工技術(shù)

張其將

（安鋼工程技術(shù)分公司）

介紹鋼管－型鋼混凝土組合立柱結(jié)構(gòu)施工優(yōu)勢、劣勢，結(jié)合施工實(shí)例，對鋼混組合結(jié)構(gòu)施工過程中應(yīng)注意的問題及施工技術(shù)難點(diǎn)進(jìn)行了討論，并提出解決措施，以期指導(dǎo)實(shí)踐。

鋼管－型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu) 施工技術(shù) 控制要點(diǎn)

0 概述

鋼管－型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)是指在鋼管內(nèi)填筑混凝土與型鋼混凝土相互組合在一起的，鋼結(jié)構(gòu)與混凝土有機(jī)結(jié)合的一種組合結(jié)構(gòu)。由于結(jié)構(gòu)鋼與混凝土兩種材料在受力過程中具有相互制約、相互補(bǔ)充、相互保護(hù)的特性，從而使其具有相對較高的承載能力和剛度，較好的塑性和韌性，具備了良好的防火性能和抗震性能，應(yīng)用于重要結(jié)構(gòu)工程時有無法比擬的優(yōu)越性。同時，采用鋼管－型鋼混凝土框架結(jié)構(gòu)能充分利用混凝土承受壓力和鋼結(jié)構(gòu)承受拉力的材料特性，可大幅度地提高組合結(jié)構(gòu)的極限承載能力、剛度和局部穩(wěn)定性。這些優(yōu)點(diǎn)使鋼管－型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)在越來越多的結(jié)構(gòu)工程中被廣泛采用，并取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和顯著的社會效應(yīng)。

鋼管－型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)相比：（1）與鋼結(jié)構(gòu)比，可節(jié)省鋼材50%；（2）強(qiáng)度在任意方向都是相等的，對于抵抗方向不確定的地震作用力，是很有效的；（3）應(yīng)用高強(qiáng)混凝土的一種最有效和最經(jīng)濟(jì)的結(jié)構(gòu)形式。其承載力可高出同樣橫截面的鋼筋混凝土的一倍以上，是大跨、高層、重載和抗震、抗爆結(jié)構(gòu)的受壓比較理想的桿件；（4）綜合經(jīng)濟(jì)效益好。型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)較鋼結(jié)構(gòu)在耐久性、耐火等方面均勝一籌，型鋼混凝土框架較鋼框架可節(jié)省鋼材50%或者更多，具有節(jié)約鋼材、防止鋼結(jié)構(gòu)局部和整體屈曲、增加結(jié)構(gòu)剛度和阻尼、具有防銹、防腐、防火等優(yōu)勢。

鋼管－型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)與普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比：（1）強(qiáng)度高、質(zhì)量輕、塑性好、耐疲勞、耐沖擊等；（2）鋼管本身可兼作模板，可省去支模和拆模的工作；（3）鋼管兼有鋼筋和箍筋的作用，制作鋼管比制作鋼骨架省工，鋼管即筋性承重骨架，可省去支撐，縮短工期，施工不受季節(jié)限制；（4）具有承載力高、構(gòu)件截面小、抗剪能力高、延性好、施工時節(jié)省模板，加快施工進(jìn)度。

但是，鋼管－型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)也有其自身的缺點(diǎn)。主要表現(xiàn)在鋼管－型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)的施工過程中，既要顧及到鋼管與鋼結(jié)構(gòu)施工的注意事項(xiàng)，又要把握好混凝土結(jié)構(gòu)的施工特點(diǎn)，并且在不同材料構(gòu)件的節(jié)點(diǎn)處施工較為復(fù)雜。

1 鋼管－型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)施工中應(yīng)注意的問題

1.1 主要組織措施

鋼管－型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)在施工前，要確定鋼管混凝土的灌注方式和型鋼構(gòu)件空間段的劃分、支模、及混凝土的澆注等。由于組合結(jié)構(gòu)自身的特殊性，要兼顧鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)施工中的注意事項(xiàng)，不同結(jié)構(gòu)之間在流水施工中經(jīng)常會存在矛盾和沖突，一定要在施工組織設(shè)計(jì)時要進(jìn)行合理的組織和安排，要有專業(yè)人員進(jìn)行過程控制。在施工前，要注意如節(jié)點(diǎn)處、型鋼上鋼筋的預(yù)留孔等，要進(jìn)行有關(guān)鋼結(jié)構(gòu)與其他構(gòu)件相連接部位節(jié)點(diǎn)的處理。

1.2 原材料及配合比控制

鋼管－型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)處的構(gòu)造十分復(fù)雜，往往會出現(xiàn)鋼筋密、排布困難，接頭連接處需使用直螺紋。若節(jié)點(diǎn)處鋼筋太多可以進(jìn)行鋼筋等強(qiáng)度代換，以減少鋼筋根數(shù)。

鋼管內(nèi)澆注混凝土宜采用C40微膨脹混凝土。結(jié)合泵送施工工藝，要求混凝土具有較好的可泵性，并具備大流動性、緩凝與早強(qiáng)的工作性能；其次為保證混凝土凝固后與鋼結(jié)構(gòu)的良好密貼，應(yīng)具有收縮補(bǔ)償?shù)奶匦?。混凝土的拌和坍落度控制?l cm～23 cm，初凝時間＞10 h，粒徑 5 mm～20 mm 碎石，中粗河砂，外加減水劑、微膨脹劑及粉煤灰?；炷了冶葹?.36。對于灌注時間較長、受外界條件影響較大的施工可結(jié)合現(xiàn)場混凝土澆筑施工實(shí)際，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)來確定摻加緩凝劑的規(guī)格及數(shù)量。

1.3 施工順序控制

構(gòu)件空間段劃分—技術(shù)要點(diǎn)劃分—鋼結(jié)構(gòu)制作—節(jié)點(diǎn)處理—鋼筋工程—支模工程—混凝土工程—拆模養(yǎng)護(hù)—測量—修正—現(xiàn)場安裝。

1.4 混凝土的運(yùn)輸及養(yǎng)護(hù)

混凝土宜采用攪拌運(yùn)輸車運(yùn)輸。運(yùn)輸車應(yīng)具有防風(fēng)、防曬、防雨設(shè)施。運(yùn)輸過程中出現(xiàn)離淅或使用外加劑進(jìn)行調(diào)整時，攪拌運(yùn)輸車應(yīng)進(jìn)行快速攪拌，攪拌時問不應(yīng)少于120 s。

混凝土施工后進(jìn)行保溫、保濕養(yǎng)護(hù)。初凝前應(yīng)進(jìn)行噴霧養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時間不少于14 d。拆模后安裝PVC水管噴淋養(yǎng)護(hù)，確保14 d內(nèi)混凝土表面濕潤。

2 施工難點(diǎn)分析及解決方案

2.1 鋼管－型鋼混凝土立柱的安裝過程

鋼管－型鋼混凝土立柱安裝要正確選擇吊具和吊點(diǎn)設(shè)置。立柱吊點(diǎn)的設(shè)置需考慮吊裝簡便，穩(wěn)定可靠，還要避免鋼構(gòu)件的變形。為了便于吊裝和防止起吊時耳板的變形，采用專用吊具，吊具用螺栓與鋼柱連接板連接。

2.2 節(jié)點(diǎn)鋼筋處理

鋼管－型鋼混凝土結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)處的構(gòu)造十分復(fù)雜（如圖1所示），施工中應(yīng)注意及時與設(shè)計(jì)單位溝通協(xié)調(diào)。應(yīng)注意的事項(xiàng)包括土柱鋼筋的施工與鋼筋混凝土柱的施工基本一樣，縱向受力鋼筋不需要截?cái)?，接頭連接處使用直螺紋接頭。節(jié)點(diǎn)處，鋼筋混凝土梁外側(cè)鋼筋打彎繞開鋼柱，在柱外側(cè)要留足相關(guān)規(guī)范、圖集錨固長度要求；鋼筋若遇到柱內(nèi)型鋼翼緣，若能滿足錨固長度可以進(jìn)行彎錨，不滿足則將鋼筋焊接在柱內(nèi)翼緣上的連接板上；若鋼筋遇到柱內(nèi)型鋼腹板，滿足直錨長度可直錨，否則彎錨。必要時需要在腹板上預(yù)留穿筋孔，使鋼筋能夠貫通；若節(jié)點(diǎn)處鋼筋太多，不能合理安排施工時，可以進(jìn)行鋼筋等強(qiáng)度代換，以減少鋼筋根數(shù)。型鋼混凝土柱箍筋受到型鋼上栓釘?shù)挠绊懀瞬捎瞄_口箍筋，從側(cè)面套綁以方便施工。

圖1 鋼管與型鋼節(jié)點(diǎn)處的構(gòu)造

2.3 鋼管－型鋼混凝土柱混凝土澆筑

在型鋼混凝土柱中，因?yàn)闃?gòu)件內(nèi)鋼筋形式復(fù)雜，既有型鋼又有縱筋、箍筋等與其交織一起（如圖2所示），澆注工作有一定困難。在澆筑型鋼柱混凝土?xí)r，宜采用內(nèi)部振搗器和外部附著式振搗器相結(jié)合的方法，以保證混凝土振搗密實(shí)。另外，在澆筑混凝土的過程中要注意均勻分層下料，對稱振搗，防止內(nèi)部型鋼變形。

圖2 型鋼與鋼筋交織

3 現(xiàn)場施工技術(shù)措施及操作要點(diǎn)

3.1 鋼柱的臨時固定

鋼柱安裝好后應(yīng)立即在四面設(shè)置纜風(fēng)繩，防止立柱傾翻。設(shè)置纜風(fēng)繩時，一側(cè)要與鋼柱定板相連接，另一側(cè)與在混凝土板預(yù)埋的地錨相連接。在鋼柱之間的鋼梁安裝好后，應(yīng)及時把相應(yīng)方向上的纜風(fēng)繩去掉。有異型構(gòu)造立柱，在安裝前還要根據(jù)需要設(shè)置臨時支撐。

3.2 臨時支撐卸載

結(jié)構(gòu)安裝完畢后、卸荷前應(yīng)對起拱位置進(jìn)行復(fù)驗(yàn)，需滿足設(shè)計(jì)要求，并得到監(jiān)理單位的認(rèn)可。卸荷前，應(yīng)報請甲方、監(jiān)理對桁架結(jié)構(gòu)構(gòu)件的連接位置驗(yàn)收。卸荷前對關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)部位進(jìn)行定期監(jiān)控和檢測，并記錄數(shù)據(jù)。卸荷工作應(yīng)有經(jīng)過安全培訓(xùn)和專業(yè)操作人員進(jìn)行，卸荷順序遵照由弱到強(qiáng)的原則，即由中間向兩邊依次卸荷。

4 質(zhì)量及安全控制要點(diǎn)

4.1 施工質(zhì)量參照規(guī)范規(guī)定及設(shè)計(jì)文件

施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)除參照規(guī)范規(guī)定外，以規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)文件為依據(jù)，對鋼柱、構(gòu)件的下料、焊接、安裝等主要工序隨時進(jìn)行質(zhì)量檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時解決，以確保質(zhì)量控制。

4.2 安裝質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)

在制作和現(xiàn)場安裝時，要嚴(yán)格按照規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行，保證安裝完成后鋼柱、桁架梁軸線偏差不得大于±3 mm；垂直度偏差不得大于3 mm；標(biāo)高偏差不大于5 mm。

4.3 安裝焊接質(zhì)量

所有焊縫達(dá)到100%探傷合格、無夾渣、無氣孔，不得有弧坑裂紋、電弧探傷、咬邊、未焊滿、根部收縮等缺陷，焊縫表面應(yīng)均勻、光滑，焊縫與母材過渡應(yīng)平滑。

4.4 安裝吊點(diǎn)的確定

吊點(diǎn)的設(shè)置需考慮吊裝簡便，穩(wěn)定可靠，還要避免構(gòu)件的變形。吊裝時，最好利用鋼柱定位連接板的螺栓孔、采用專用吊具，吊具要用螺栓與鋼柱連接板連接。

4.5 各種不安全因素的防范

安裝應(yīng)考慮相應(yīng)安全因素。尤其是多分叉構(gòu)件的吊裝應(yīng)科學(xué)合理的設(shè)置吊點(diǎn)、吊耳或吊裝孔，必要時應(yīng)經(jīng)過計(jì)算確定。

構(gòu)件交匯段的安裝就位應(yīng)考慮偏心造成的安裝穩(wěn)定性問題，設(shè)置合理、可靠的支撐，防止產(chǎn)生滑移、傾倒。

操作腳手架、操作平臺、安全防護(hù)應(yīng)充分考慮構(gòu)件的相互影響，做到各部分相對獨(dú)立、可靠。

鋼管－型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)空間分叉柱（撐）各構(gòu)件混凝土拆模強(qiáng)度應(yīng)根據(jù)試件試驗(yàn)確定。各項(xiàng)卸荷工作，應(yīng)制訂技術(shù)方案，經(jīng)許可后進(jìn)行。

嚴(yán)禁利用未完成永久固定的構(gòu)件，作為承重結(jié)構(gòu)搭設(shè)卸料平臺或進(jìn)行各種荷載較大的拉結(jié)作業(yè)。

［1］ 唐衛(wèi)平.蓋挖逆作大跨度、大截面型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)施工技術(shù)［J］.鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2012（6）：122－126.

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CONSTRUCTION TECHNOLOGY OF STEEL PIPE－STEEL REINFORCED CONCRETE COMPOSITE STRUCTURE

Zhang Qijiang
（Anyang Iron and Steel Stock Co.， Ltd）

This paper introduces the construction advantages and disadvantages of steel－steel－concrete composite column structure construction，and discusses the problems that should be paid attention to in the construction process of steel－ concrete composite structure and the technical difficulties of construction technology， and puts forward some meas?ures to guide the practice.

steel pipe－steel reinforced concrete composite structure construction technology control points

聯(lián)系人：張其將，助理工程師，河南.安陽（455004），安陽鋼鐵股份有限公司工程技術(shù)分公司；

2017—6—1