钢管混凝土在建筑工程中应用

　　摘要：本文阐述了钢管混凝土在建筑住宅中的应用，结合工作实践，分析了钢管柱制作、拼接组装的要求以及钢管柱的吊装安装程序，提出了在钢管内混凝土浇筑时应注意的工作事项。
　　关键词：房屋建筑，施工技术，管混凝土，应用
　　前言
　　钢管混凝土是指在钢管中填充混凝土后形成的构件，它是在型钢混凝土及螺旋配筋混凝土的基础上发展起来的。钢管混凝土利用钢管和混凝土在受力过程中的相互作用使混凝土处于复杂应力状态下，从而使混凝土的强度得以提高，塑性和韧性性能大为改善;同时由于混凝土的存在可以避免或延缓钢管发生局部屈曲，从而保证材料性能的充分发挥。可见，二者相互贡献，协同互补，共同工作，提高了钢管混凝土构件的整体性，使其具有承载力高、塑性和韧性好、抗震性能好、施工方便、较好的耐火性能和良好的灾后可修复性以及经济指标先进等优点，因而得到了广泛的应用
　　1钢管混凝土在建筑住宅中的应用
　　20世纪60～80年代钢管混凝土开始应用于工业与民用建筑，随着理论研究的深入，设计规程的颁布和其自身具有的优点，钢管混凝土被越来越广泛地应用于单层和多层工业厂房住、设备构架柱、各种构架、支架、栈桥柱、地铁站台柱、送变电杆塔、桁架压杆、桩、空间结构，近10年又被应用于桥梁结构，高层和超高层建筑中，特别是近2～3年，它被越来越多地应用于住宅建筑中，并取得了良好的经济效益和建筑效果。一方面是因为钢结构自身具有科技含量较高，利于环境保护，且可再生利用等优点，另一方面是由于我国钢产量大幅度增加，世界钢产量日趋饱和，钢材价格随之下降，所以近年来我国开始大力推广钢结构，鼓励采用钢结构。
　　2钢管柱制作以及与拼接组装要求
　　2.1钢管柱制作
　　钢管柱要求各部件的制作，焊接尺寸、位置、标高必须准确，为减少现场工作量，保证质量、钢管以及衬管，环形封顶板，抗剪环箍，柱脚定位环板及螺栓配件等制作，组焊集中在工厂内完成，经检验合格运至现场安装。
　　2.2钢管柱的接接组装
　　①是根据运输条件和吊装条件确定对钢管的和度进行确定，一般以不长于12m；②在钢管对接时应严格保持焊后肢管的平直，焊接时，除控制几何尺寸外，还应注意焊接变形对肢管的影响，焊接宜采用分段反向顺序，分段施焊应保持对称，焊接前，对小直径钢管可采用点焊定位，对大直径钢管可另用附加钢筋焊于钢管外壁作临时固定，固定点的间距可取300mm左右，且不得小于3点，钢管在焊接过程中如发现点焊定位处的焊缝出现微裂缝，则该微裂缝部位须全部铲除重焊，为确保连接处的焊接质量，可在管内接缝处设置附加衬管，其宽度为20mm，厚度为3mm，与管内壁保持0.5mm的膨胀间隙。
　　3钢管柱的吊装安装程序
　　3.1吊装设备与方法
　　现场吊装用5013塔吊，单根柱最大重量2.2t，塔吊起重量能满足要求，起吊方法采用钢丝绳捆绑抗剪环箍垂直起吊。
　　3.2钢管柱柱脚定位环板及附件的定位校正及安装
　　安装前先清理预埋钢板面，按柱安装方向划出十安线，在线上标出柱半径，在底板钢筋角度设完成。各轴线及标高检查正确无误后，用塔吊将定位位吊到安装位置，并粗定位。在环形钢板定位器上弹出纵横轴线以及钢管柱外边框线。定位器吊装就位后，其轴线与地面轴线基本对齐，其高度与安装标高基本对准后，用螺纹钢分两排将3支调节螺栓固定，然后用调节螺栓调节定位器高度，使得筒节上的标高检验线与预定标高相吻合，再移动定位器，待定位器轴线与地面轴线相吻合，拧紧螺母将定位器固定，检验无误后，用一些短钢筋将定位器与桩基钢筋固定，保证定位器在浇筑混凝土时不会发生移动。
　　3.3钢管柱安装及校正
　　钢管柱垂直度的校正，采用吊线法校正，然后用经纬仪复检的方法同时进行，钢管柱吊装就位后，调柱外皮与柱半径标点重合后，用去除钉帽的铁钉衬于钢柱与环板之间调节垂直度，使钢管柱上下端的十字轴线对齐，调整柱身划线与预埋钢板划线重合用铁尖，铁码将上下筒节壁板调平且保证2mm的缝隙，用于斤项调整钢管柱的垂直度及标高，所有尺寸符合规范要求后，两个焊工对和沿环向点焊将钢管固定，报验合格后，方可施焊。
　　4钢管混凝土柱环混凝土柱环梁钢筋的制作安装与施工
　　(1)环梁骨架钢筋成型，环梁钢筋骨架成型时，为方便环梁钢筋的就位和绑扎，采用钢管搭设钢筋加工架，用以确定环梁钢筋的立体空间位置，将焊好的已经制作成型的环筋与箍筋分别套在两个马登4Φ8钢管搭设的加工架上，大中小箍筋均匀放置为便于框架梁带弯钩的钢筋锚入环梁骨架中，环梁腰筋暂不绑扎就位，先临时吊绑在上层环筋下，先绑扎上排环筋，然后绑扎下排环筋，环梁腰筋待吊装就位后将框架主筋穿入时再绑扎，制作完毕的环梁钢筋应固定牢固可靠，保证吊装过程不变形。
　　(2)制作环梁环形钢筋尺寸成型模具。环环形钢筋尺寸成型模具是在10mm厚钢板上按实际尺寸放出环梁环形钢筋大样，在不同半径圆环钢筋的两侧焊若干长度约4cm的Φ25短筋。该模具可同时制作多个不同半径的圆环钢筋。
　　(3)支环梁及框架梁底模。为方便环梁钢筋骨架安装，以利于框架梁钢筋锚入环梁骨架筋中，采用将环梁及框架梁模板分两次支设的方法，即第一次先将环粱底模和框架梁底模支设好，第二次待其钢筋安装后再支侧模。
　　(4)环梁钢筋笼的安装。环梁处底模支设完毕后即可进行钢筋笼的吊装，吊装时将两条钢丝绳对称穿在钢筋笼两侧，吊装处箍筋与主筋应全部点焊加固，吊装过程保持钢筋笼水平放置，放置稳妥后检查有无松动的箍筋及钢管抗剪筋与环梁箍筋的问隙尺寸，而后绑扎环梁腰筋，对每根环梁上连接的所有框架梁钢筋，要同时协调进行钢筋排放的绑扎。
　　5钢管内混凝土的浇筑
　　混凝土自钢管上口灌入，用振捣器捣实。管径大于350mm时，采用内部振捣器。每次振捣时间不少于3Os。一次浇筑高度不宜大于2m。当管径小于350mm时，可采用附着在钢管上的外部振捣器进行振捣。外部振捣器的位置应随着混凝土浇筑的进展加以调整。外部振捣器的工作范围，以钢管横向振幅为不小于0.3mm为有效。振幅可用百分表实测，振捣时间不少于lmin，一次浇筑的高度不应大于振捣器的有效工作范围的2～3m长度，此法所用混凝土的坍落度宜为20～40mm，水灰比不大于0.4，粗骨料料径为10～40mm。
　　混凝土的配合比至关重要，除需满足强度指标外，尚应注意混凝土坍落度的选择混凝土配合比应根据混凝土设计等级计算，并通过试验后确定，钢管内的混凝土浇筑工作，宜连续进行，必须间歇时，间歇时间不应超过混凝土的终凝时问。需留施工缝时，应将管口封闭，防止水、油和异物等落入。每次浇筑混凝土前，应先浇筑一层厚度为100～200mm的与混凝土等级相同的水泥砂浆。以免自由下落的混凝土粗骨料产生弹跳现象。当混凝土浇筑到钢管顶端时，可以使混凝土粗骨料产生弹跳现象。
　　当混凝土浇筑到钢管顶端时，可以使混凝土稍溢出后，再将留有排气孔的层间隔板或封顶板紧压在管端，随即进行点焊，待混凝土强度达到设计值的50％后，再将横隔板或封顶板按设计要求进行补焊。有时也可将混凝土浇筑到低于钢管的位置，待混凝土强度达到设计值50％后，再用相同等级的水泥砂浆补填至管口，并按上述方法将横隔板或封顶板一次封焊到位，管内混凝土的浇筑质量，可用敲击钢管的方法进行初步检查，如有异常，则应用超声波检测，对不密实的部位，应采用钻孔压浆法进行补强，然后将钻也补焊牢固。
　　6结论与展望
　　钢管混凝土在我国的发展有几十年的历史，发展速度迅速，如今，已广泛地应用到各个工程领域。尤其在住宅建筑中，使其由高层建筑中的应用过度到小高层、多高层建筑中的应用，为其发展创造了广阔的空间。因此，钢管混凝土在住宅建筑中有着广阔的发展前景，所以，有必要对钢管混凝土做进一步的研究。今后应该做好做好以下工作：
　　(1)在防火设计方面，要简化钢管混凝土防火极限的设计方法，制定钢结构住宅建筑的防火设计规范，只有这样，才能有助于推广钢管混凝土在住宅建筑中的应用。
　　(2)加强钢结构住宅建筑在火灾后的残余力学性能评估与灾后的维修，加固措施的研究。
　　(3)钢结构住宅的关键在于外墙板的价格、质量、防水、耐久性及接缝的处理等。目前虽然有的墙板各个方面性能比较好，但价格较高，开发商和住户无法接受，所以暂时还无法大力推广，因此，我们应该大力开发价廉物美，轻质高强且具有耐久性的外墙板下相应的配套构件。
　　(4)结合实际工作，进一步完善钢结构住宅建筑的设计理论，不同类型结构设计规范和施工规程，尽快编制各类构件的配套图集。
　　(5)钢结构住宅对旋工队伍的施工技术要求比较高，而国内大部地区主要进行混凝土结构的施工建设，因此应加强对钢结构专业施工队伍的培训，进一步促进钢管混凝土在住宅中的发展与应用

《钢管混凝土在建筑工程中应用》

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