浅谈中交南方总部大厦叠合柱施工

李军

摘要：从本工程钢管柱的应用可以看到，钢管混凝土叠合柱施工技术由于其优良的结构承载性能，能够解决超高、超限、错层结构等复杂内力情况下的结构设计问题，能够满足对结构构件的抗震要求，减少结构构件截面尺寸，从而相对增加建筑使用面积，以较小的成本达到设计要求，其应用会越来越广泛。

关键词：混凝土叠合柱 施工技术

中交集团南方总部基地（A区）总部大厦项目为一栋208米高的43层超高层建筑。首层层高13.9米，标准层层高4.2米，每层16根钢管叠合柱，成四方形布置，每边4根，截面尺寸为方形，最大1.4米，最小1米，均分布在核心筒外，标准层主要通过柱顶的环梁与框梁相交。

钢管混凝土叠合柱是由截面中部的钢管混凝土柱和钢管外的钢筋混凝土叠合而成的柱。钢管外的钢筋混凝土可以不同期浇筑，也可以和管内混凝土同期浇筑（但可以用不同的强度等级）。叠合柱的核心部分设置钢管混凝土柱， 通过钢管约束管内素混凝土，提高其轴压承载力和塑性，又通过管外钢筋混凝土约束核心区的钢管混凝土，可充分利用钢管混凝土的短柱轴压承载力，让它承受总轴力的约四分之三，并提供主要抗剪承载力；外围混凝土仅承担总轴 力的四分之一左右，让它的轴压比小，变形能力大，并承受截面上的大部分弯矩。随着高强高性能混凝土的推广应用和高强厚壁直缝埋弧焊管的大量供应，使叠合柱的设计可以做到更加先进合理、更加经济。尤其是C80级以上高强、高弹性模量、高施工性能的超高强混凝土的应用，更使叠合柱的优越性得以充分发挥。

根据设计图纸要求，本工程的叠合柱分两种：负三层至二十三层叠合柱管内外混凝土采用非同期浇筑方式，在结构完成到130米高度时，在从负三层开始浇筑管外混凝土，施工速度与上部正在施工的结构速度一致；二十四层以上采用同期浇筑的方式。

同期浇筑混凝土的叠合柱施工方法及工序：工厂加工叠合柱钢管，现场安装钢管，安装钢筋、浇筑管内混凝土，待管内混凝土有一定强度后浇筑结构梁板及管外柱混凝土。同期浇筑的叠合柱施工方法较为常规，在此不详细描述，本文主要介绍不同期叠合柱施工。

负三层至二十三层叠合柱管内外混凝土采用非同期浇筑方式，在结构完成到130米高度时，在从负三层开始浇筑管外混凝土，施工速度与上部正在施工的结构速度一致。施工中主要有四项关键的工序需要重点控制。

1. 焊缝检测。

钢管焊缝质量关系到钢管与管内混凝土协同受力，摩擦箍钢筋焊缝关系到钢管与结构环梁协同受力，因此焊缝质量至关重要，除了进行施工方自检外，还委托第三方机构对工厂加工的钢管焊缝，现场钢管拼接焊缝、摩擦箍筋焊缝进行检测，确保焊缝质量。

2. 管内混凝土浇筑质量控制。

管内混凝土采用C80及C60混凝土，采用普通混凝土，用振动棒振捣密实。为保证施工质量，根据设计及规范要求，依据施工方案，浇筑前在钢管内预埋连根镀锌钢管作为声测管，待管内混凝土达到强度后进行检测，确保混凝土完整、密实。

3. 管外钢筋安装。

因管外混凝土需要在上部完成至130米高度才从底部浇筑，按照叠合柱施工规程，不同期的钢管外钢筋应预留，在管外混凝土澆筑前进行绑扎。但由于工程施工进度紧，各参建单位对此不够重视，未采取预留钢筋后绑扎，而是与梁板结构钢筋一起绑扎。所引起的后果就是，许多管外钢筋出现了弯曲，部分钢筋向柱外弯曲，最后不得不对该部分钢筋进行切割，重新加工钢筋进行焊接，浪费了大量的人力、物力。因此从本工程的教训可知，不同期浇筑的叠合柱外钢筋必须后绑扎。

同时，由于叠合柱与结构梁采用钢筋混凝土环梁进行连接，环梁为圆形，钢筋极密，导致叠合柱外钢筋安装时偏位严重，而柱竖向主筋直径较大（25～32mm），柱竖向主筋间距不均，出现竖向主筋间距大于20cm的情况，经施工人员多次放样，减少了这一情况的发生，但还是无法完全避免，后根据设计人员现场查看后，在间距大于20cm的竖向钢筋之间加一条直径20mm的三级钢

4. 管外混凝土浇筑。

管外混凝土浇筑为本工程施工的一个难点。上面已经讲过，叠合柱环梁的钢筋非常密，设计原定的在环梁位置预留浇筑孔，在施工操作中无法实现。经过多次的方案讨论及对比，采用的施工方法：在梁板施工阶段预留浇捣口、观察孔，与柱顶模板对应的预留口有效连接，以实现混凝土的浇筑及超浇段混凝土高度的可视化控制；采用加厚黑模板与普通九层板结合、槽钢正反对焊的模板支撑体系，形成稳定的支撑体系；管外免振自密实混凝土从楼板浇筑口经斜槽流入叠合柱中，浇筑时控制浇筑的速度，形成分段，过程中合理振捣，完成叠合柱管外混凝土的浇筑。

梁板结构施工阶段在柱子顶部梁板位置预留以叠合柱中心对称的四个250mm×250mm的预留口，施工中，根据预留孔位置及叠合柱分布情况，由工人在已支设完毕的钢管脚手架平台上架设模板溜槽，为保证新浇筑混凝土与环梁底部结合质量，溜槽上端部高出环梁底部200mm，并做好与钢制漏斗的有效连接，下部固定于叠合柱模板浇筑孔处，模板溜槽下部加设钢管斜撑，确保溜槽的稳定性，采取对角同时等速浇筑的方式，保证叠合柱管外的截面内混凝土同步提升，有效预防混凝土分布不均匀可能造成初凝后的二次沉降；在柱顶模板支设时在浇筑口远角柱顶设置长宽尺寸为50mm×50mm观察口，观察孔处竖直架设50直径PVC弯管，弯管上端高出环梁底部200mm，保证直观的查看混凝土是否达到柱顶。通过观察孔和浇筑口，保证混凝土超浇高度符合设计要求以上。

根据非同期施工要求，使用免振自密实混凝土，对比普通混凝土，能够保证施工过程可能出现的混凝土不均匀沉降，柱顶50cm高度范围内的混凝土加入微膨胀剂，有效补偿混凝土的收缩，杜绝可能产生的柱顶裂缝，确保浇筑质量。

第一段浇筑高度为柱身高度一半，使用排气孔观察控制；第二段为柱身中间至环梁底下方50cm处，第三段为柱顶50cm段。浇筑间隔时间为1小时以上，最长不得超过混凝土初凝时间，按此分段有效的减少了混凝土沉缩对柱顶混凝土与环梁底结合的影响；浇筑过程中采取对柱身采用木锤按照梅花形顺序在模板上适度敲击振捣为主，预留浇捣口处插入加长型振动棒为辅的敲捣方式，确保混凝土浇筑质量。

为确保管外混凝土与上部环梁紧密连接，浇筑混凝土前，在叠合柱柱身中部高度的钢管柱面处和纵向受力钢筋埋设应变片，浇筑完成3天后通过JMZX-3001综合测试仪开始检测，根据混凝土强度上升规律，按3天一次的频率进行，在到达28天强度时进行最后的检测。根据现场检测的数据进行受力分析，通过受力分析验证混凝土内部的密实度。

混凝土浇筑完成后，达到可拆除条件时拆除模板，模板拆除之后，立即对叠合柱全身进行蓄水保温覆膜保护，柱身不能有裸露区域，同时应保持湿润状态。

总结：

叠合柱是本工程结构施工的重点之一，特别是非同期浇筑的叠合柱的施工，叠合柱在广州地区应用较少，但在各方的紧密配合下，采用了较为稳妥的方式施工，结构施工质量较好，获得了2014年广州市建设工程结构优质奖。

参考文献：

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