超高层建筑钢管混凝土柱及环梁施工技术

黄东明

一、超高层建筑钢管混凝土柱及环梁施工技术特点

1.抗震性好，承载力强

钢管内部的混凝土能够有效约束钢管混凝土柱与环梁的受力状态，进而保证了钢管的抗压强度。经过分析大量建筑工程数据可以发现，钢管混凝土柱及环梁的承载力非常强，超过了钢管柱和混凝土柱的承载力之和。钢管和混凝土的内部结构随着两者的相互作用从脆性转变为塑性，进而使结构部件的耗能能力得到改善，其延时效果也大幅度提升。在对钢管进行反复荷载作用后，通过数据分析可以看出，钢管混凝土柱及环梁结构的吸能效果十分出众，无刚度下降，其抗震性能比采用钢板进行固定的钢柱还要高。

2.工期较少，施工便捷

在进行钢管混凝土柱及环梁结构施工时，施工荷载和结构重量的承担部件可以选用劲性骨架作为支撑，使混凝土成型时间不会影响工程进度。并且钢管内部没有钢筋，使得混凝土的浇注工作较为简单，不需要进行建模，从而减少了工程开销，也节省了工程时间。钢管混凝土柱及环梁的零用件少、焊缝少、构造相对简单。因此，在进行柱脚建设时，可以采取插入式方法，使施工相对便捷。并且钢管构件的重量较低，在运输时可以采取吊装的方法来进行。通常来说，钢管混凝土柱及环梁的板材厚度不大，都小于四十毫米，可以使对接和焊接工作顺利进行。同时，相较于钢筋混凝土柱，钢管混凝土柱及环梁的外皮钢管具有钢筋的功能，所以管内没有钢筋，使钢筋下料和绑扎等一系列工艺流程得以节省。钢管混凝土柱及环梁的外皮钢管是耐侧压的模板，所以也省了支模和拆模等工作流程。

3.安全性强

由于钢管内部的混凝土有极强的吸热能力，当工程中出现火灾事故时，由于钢管柱及环梁的特殊结构，可以使截面的温度得以有效分散，从而使钢管的耐火性大大提高，并且当钢柱出现弯曲时，内部的混凝土可以承受绝大部分的轴向牵引力，防止钢柱出现形变。经相关统计研究，在钢管混凝土柱及环梁和钢柱都进行一级耐火三小时的实验中，前者比后者要节约三分之一至三分之二的防火涂料。

4.耐腐蚀性优异

钢管中浇筑混凝土减少了钢管的裸露面积，受气体腐蚀的面积远小于钢结构,进而使钢管所需的抗腐、防腐费用支出进一步降低。

二、超高层建筑钢管混凝土柱施工技术流程

以某市一项超高层办公楼施工为例，其地上高度四十五层，裙楼七层，地下四层，总建筑面积为十万三千四百三十平方米，楼层总高度一百七十五米。

1.吊装钢管柱进行施工

钢管柱标准层每层高度为三点五米，裙楼层高为五米，对每层钢管柱都进行一次吊装，吊装的焊接点预设在楼层上方一点五米处。钢管柱标准层的吊重重量为三吨，裙楼吊重为四吨，在每层混凝土浇注完成后进行吊装，将钢管柱分批进行吊装，时间错开，不予同时进行。

2.钢管柱的吊装定位

钢管柱的吊装定位是通过外侧垂线和内部轴线控制相结合来实现的,内轴线控制是垂准仪投点测绘，将钢管柱四周的轴线和钢管柱吊装定位轴线进行描点测绘。内部轴线点定在首层，并在楼层高度的三分之一处和三分之二处进行轴线点的转换。外侧每层使用垂线，每一层的垂线点都需要控制在下层的钢管柱上，并每隔十五米进行一次轴线点检查，误差需要控制在一毫米以内。

3.焊接钢管柱

钢管柱的焊接方式为气焊，在焊接完成后使用超声波对每个焊缝进行检测，在检测合格后，还要请第三方的检测机构进行复测，确保焊接处无缝隙存在。

4.对钢管柱进行高强度混凝土浇筑

钢管柱中的高强混凝土在钢管焊接复试合格后，用塔式起重机吊装运输，并在钢管柱中预设可以检测混凝土紧密性的超声波管。高强度混凝土的水泥材料，选用强度等级为五十三的硅酸盐水泥。掺合料使用活性较小，对混凝土后期强度提升有重要作用的一级粉煤灰，减水剂选择适合高强度混凝土的种类，如：海达减水剂。碎石使用五毫米以上，三十毫米以下的碎石，该长度的碎石抗压强度较高，符合高强度混凝土的使用需求。河砂则使用东江中粗砂，此砂的细度在二点八至三点五之间，颗粒干净，含泥量低，不含有氯离子，是极其安全、好用的原材料。用振捣棒垂直插进混凝土中，快速振捣，每个点上的振捣时间不低于六十秒，在钢管外部使用木槌进行敲击，根据声音判断混凝土是否严实，直到不出现气泡，表面涌出灰浆时停止。

5.标准层钢管柱和梁板模板的配合

钢管柱的吊装和筒柱墙钢筋同时进行，保证在一天内完成。焊接和梁板模板体系同时进行，使焊接检测与模板建立同时完成。在混凝土浇注完成后，进行钢筋的绑扎和模板的支设。

三、超高层建筑钢管混凝土环梁施工技术流程

以某市的超高层综合型建筑为例，该建筑地下六层，地上七十一层，总高度三百一十七米，占地面积五百二十米，总建筑面积二十一万五千九百五十五米。

1.对环梁钢筋进行加工

选取精度极高的弯弧机对环梁钢筋进行加工，被加工制作的环梁主筋圆度要低于百分之零点三。环梁主筋要由两名以上的施工人员共同操作，体积相同的主筋要在加工前进行抗弯检测，使其圆度和直径满足施工要求后，按照体积大小分类处理。可以提前对二、三层的钢筋进行加工处理，减少弯弧机的调整次数，保证加工过程的精确性。

2.绑扎环梁

为了进一步提高环梁的绑扎效率并方便工人实际操作，在进行环梁绑扎时要使用绑扎专用的操作架，将操作架和十字扣件连接固定。在两者连接处预置四根支撑杆，支撑杆的长度需要满足U型托的长度范围，并小于钢管的长度。针对体积不同的环梁，制作多个大小不一的十字架，用于环梁的绑扎。绑扎需要保证箍筋先小后大，环筋为先大后小，最后放置拉钩。

3.将成品进行储存

将绑扎成型的环梁通过塔吊或者吊车吊出，运送至存放地点，腾出的空间用来进行其他环梁的绑扎工作。对于绑扎完成的环梁，可以进行堆叠存放，但是数量要控制在三个以下，这样才不会发生因环梁相互挤压产生的变形现象。

4.环梁主筋进行焊接

在环梁存放至相应地点后，由电焊人员进行环梁主筋的焊接工作，为了优化操作流程，可以只进行单面焊接，但是要优先保证相关操作符合安全标准，并且焊缝必须密实。

5.验收

环梁作为一个独立构件，在绑扎完成后，可以提前组织审查机构和业主进行验收，进而减少后期施工完成后的验收工序，验收的对象主要包括钢筋的型号、数量和间距、环梁的内外径尺寸以及焊缝。

6.吊装环梁

环梁底模支设完成后可进行吊装工作，吊装时要同时使用四根钢丝绳穿过钢筋笼两侧进行搭扣，保证吊运时的平稳性。

7.固定环梁

为了预防工程结束后，绑扎框架出现变形现象，导致环梁的重心偏移。要对环梁和钢管柱进行焊接，使用短钢筋进行固定，将环梁的重心与钢筋的重心控制在同一垂直线上。

四、结论

由此可以看出，超高层建筑钢管混凝土柱及环梁施工技术在施工领域广泛使用，与传统钢筋混凝土技术相比不仅工程耗时较短，并且工程资金较低，是值得其他建筑施工单位借鉴使用的。通过对超高层建筑钢管混凝土柱及环梁施工技术的施工步骤具体分析，找出仍然可以优化改进的地方，进而使我国的建筑行业发展进一步向前迈进。