鋼管混凝土結構施工技術應用分析

黃世杰

（廣東珠榮工程設計有限公司 廣州 510610）

1 引言

試驗和理論分析證明，在承載力相同的條件下，采用鋼管混凝土的承壓構件比普通鋼結構節約鋼材50%左右，而且鋼構件較少，施工焊縫的工作量也相應少；比普通鋼筋混凝土構件節約混凝土用量約50%，能減少一半的構件橫截面面積，進而提高建筑的有效使用面積。目前，鋼管混凝土結構在高層、超高層建筑以及拱橋、地下工程中有著廣泛的應用。

2 鋼管混凝土結構的特點

鋼管混凝土是一種新興的組合結構，主要以軸心受壓和作用力偏心較小的受壓構件為主，在一些框架結構中，鋼管混凝土結構有著廣泛的應用。

2.1 承載能力高

鋼管可以對混凝土起到良好的約束作用，使混凝土處于三向受壓狀態，混凝土的強度和韌性可以得到大幅度提高。結構使用過程中，鋼管混凝土結構的承載力明顯高于鋼管承載力與混凝土的承載力之和。

2.2 抗震性能好

通過利用鋼管與混凝土之間所產生的相互作用，可以使鋼管內部的混凝土破壞由原來的脆性破壞變換為塑性破壞，這樣一來可以顯著的提升構件的延性性能與耗能性能。因而，該結構的抗震性能較好。鋼管混凝土在受到動荷載或者是地震作用的條件下，結構具有良好的吸能與延性，它的抗震性能比鋼筋混凝土結構要強很多。通過反復的壓彎實驗證明，鋼管混凝土結構的彎矩曲率滯回曲線比較理想，并且結構的吸能性能極佳。

2.3 耐腐蝕性能得到改善

通過在鋼管中澆筑混凝土，可以降低鋼管的外露面積，進而可以降低外界環境對鋼材的腐蝕作用，因而結構的抗腐、防腐費用較低。

2.4 耐火性能好

在火災高溫環境下，鋼管的熱量被核心混凝土吸收，使其溫度升高幅度相應滯后，可有效地提高鋼管混凝土構件的耐火極限。即使鋼管屈服，核心混凝土可以承受大部分的軸向荷載，防止結構倒塌。當急劇降溫時，鋼管混凝土結構不像普通混凝土那樣發生崩裂現象。

2.5 制作和施工方便

在進行鋼管混凝土構件的施工過程中，由于所用到的截面形式較為多樣，施工過程中可以根據實際狀況合理選擇截面形式，這對于提升鋼管混凝土結構的受力性能，降低施工造價有著重要的意義。

3 鋼管混凝土設計與施工工藝研究

鋼管中所用到的混凝土大多是普通混凝土，但是其強度等級不應小于C30，施工過程中要對原材料的質量進行嚴格的控制。另外，在進行焊接工作時，最好要適應對接焊縫形式，同時也可以根據實際狀況采用螺旋形縫焊接管或者是無縫鋼管、直縫焊接管等形式。

3.1 鋼管柱的吊裝

在進行預制鋼管混凝土構件的吊裝工作時，鋼管上端口要做好密封工作，進而可以避免相關異物落入到鋼管內部。在進行吊裝工作時，要確保結構不能因為吊裝工作而出現變形問題，同時還要參考鋼管的穩定性以及強度等指標合理確定吊點的位置。當鋼管吊裝工作結束之后，技術人員要做好檢驗與校正工作，進而確保構件的穩定性能。

3.2 鋼管的制作工藝

如果鋼結構使用手工焊接以及滾床卷管時，那么要使用直流電焊機對鋼管進行反接焊接施工。對于焊縫質量要求而言，要確保滿足二級質量標準的要求。另外，施工中鋼板的壓延方向要確保和卷管方向一致。同時，鋼管內部不得出現油漬等污物，并且要保證核心混凝土和鋼管內壁之間緊密的黏結在一起。在進行卷板施工中，要確保管軸線和管端平面相互垂直，并且在進行卷制鋼管時，要嚴格按照鋼管拼接的軸線要求進行施工，同時還要確保鋼管坡口端和管軸線相互垂直。施工中采用不同板厚的鋼材，要保證焊接坡口的質量達到規定要求。在進行制作質量的檢查工作時，要對以下表1中的項目進行嚴格的把控。

表1 鋼管柱安裝過程中的允許偏差

3.3 鋼管拼接組裝技術

在進行鋼管焊接工作時，對于大直徑鋼管的焊接來說，施工中可以使用附加鋼筋焊接在鋼管的外壁進而起到臨時固定的作用。對于小直徑鋼管來說，可以采用點焊定位，并且要確保固定點的間距達到300mm左右。在進行肢管的對接工作時，要確保間隙放大到0.5～2mm，這樣一來能夠抵消收縮變形影響。焊接過程中，對于小裂縫要做好處理工作，可以將小裂縫的地方鏟除掉并進行重焊。另外，焊接鋼管工作時還要做好對接工作，并且要采用分段的順序進而確保對稱性。在進行腹桿和肢管的焊接工作時，要控制好焊接的角度與尺寸。對于管內連接處所設置的附加襯管，也要控制好焊接的質量。焊接工作結束以后，要做好鋼管構件的焊縫質量檢查，并且要對鋼材進行相應的防腐處理。

3.4 鋼管混凝土澆筑技術

現階段在進行鋼管混凝土結構的施工過程中，主要用到三種澆筑技術：①高位拋落無振搗技術。在應用該技術進行混凝土的澆筑工作時，首先要確保混凝土的水灰比低于0.45，并且混凝土粗骨料粒徑要保持在5～30mm之間，混凝土的坍落度要大于150mm。澆筑過程中，不能出現停頓與中止情況。對于高位拋落無振搗技術而言，主要應用在高度不小于4m、鋼管直徑超過350mm的施工工作中。澆筑過程中，當混凝土澆灌到鋼管的頂端位置時，要確保混凝土的強度達到相關設計值的50%以上時，才能進行封頂板或者是層間橫隔板的封焊工作。②目前在進行混凝土的澆筑工作時，還會用到立式手工澆灌技術。對于立式手工澆筑技術而言，要確保施工中粗骨料的粒徑維持在10.40mm左右，并且其水灰比不能超過0.4。另外，對于混凝土的坍落度來說，要控制在200～400mm之間；施工過程中如果存在穿心部件，那么粗骨料的粒徑要適當的減小。施工時管內的混凝土要從鋼管上口澆入，并且使用振搗器進行實時的振搗。如果鋼管的管徑低于350mm，施工時可以使用外部振搗器進行相應的振搗工作。振搗過程中，外部振搗器的工作位置要伴隨著混凝土澆筑工作而進行實時的調整，并且振搗時間要超過1min。施工過程中，每次澆灌的高度不能超過2.3m。施工過程中如果管徑超過了350mm，那么可以使用內部振搗器進行振搗工作，并且振搗時間要超過30s。③送頂升澆筑技術。對于這一技術而言，混凝土中的粗骨料粒徑要控制在5mm到30mm之間，并且水灰比不應超過0.45。采用該技術進行施工時，要確保混凝土有著良好的流動性。采用此方法施工時，不能進行外部振搗，這樣一來會對泵送工作造成一定的影響。施工縫宜留在鋼管端口以下500mm處。

3.5 混凝土泌水空鼓問題的防治措施

在進行鋼管混凝土的澆筑工作時，經常出現泌水與空鼓等施工質量問題。施工過程中，由于鋼管的密閉性良好，并且混凝土中的水分無法析出，再加上施工時的振搗棒在相對狹窄的管內進行振搗，將造成粗骨料的下沉以及砂漿材料的上浮。對于這一問題的防治工作而言，事先要控制好商品混凝土的坍落度，并且由要確保坍落度為（120±20）mm。同時，要對混凝土的澆筑體積與高度進行嚴格控制，并控制混凝土的振搗時間。振搗過程中混凝土面沒有氣泡泛出，才能中止振搗工作。另外，施工現場要合理安排混凝土的澆筑工序。

4 結束語

鋼筋混凝土結構有著良好的使用性能與受力性能，現階段在高層建筑、廠房以及橋梁港口工程中有著廣泛的應用。在進行施工過程中，要控制好鋼管的設計、制作與焊接，同時要對混凝土的澆筑質量進行嚴格的控制，提升鋼管混凝土結構的應用水平。

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