超高层建筑箱型钢管柱混凝土浇筑技术.pdf
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1、第4 3 卷第1 期 2 0 1 6 年 1 月 工程技术 En g i n e e r i n g a nd T e c h n o l og y 建筑技术开发 Bu i l d i n g T e c h n o l o g y De v e lo p me n t 超高层建筑箱型钢管柱混凝土浇筑技术 朱维香 ( 浙江广厦建设职业技术 学院,浙江东阳3 2 2 1 0 0 ) 摘要 钢管混凝土结构作为一种新型的组合结构,具有 良 好的性能,在超高层建筑中得到了广泛应用,但其混凝土浇筑 及质量控制一直是个难题 。本丈结合实际工程项目,对钢管柱混凝土的施工方法、材料及配合比设计、浇筑工艺、质量
2、检测等 进行探索,希望能对今后类似工程施工提供参考与借鉴。 关键词 超高层建筑 ;箱型钢管柱 ; 混凝土浇筑技术 中图分类号 T U7 4 文献标志码 A 文章编号 1 0 0 1 5 2 3 X ( 2 0 1 6 )0 1 _ 0 l 0 4 一 J o 3 Co n c r e t e Ca s t i n g Te c h n o l o g y o f Bo x Ty p e S t e e l T u b e Co l u mn o f S u p e r Hi g h Ri s e Bui l di ng Z h u We i - x i a n g 【 Ab s t r a c
3、 t As a n e w t y p e o f c o mp o s i t e s t r u c t u r e ,c o n c r e t e fi l l e d s t e e l t u b u l a r s t r u c t u r e h a s g o o d p e r f o r ma n c e ,wh i c h i s wi d e l y u s e d i n h i g h - r i s e b u i l d i n g,b u t i t h a s a l wa y s b e e n a d i ffic u l t p r o b l e
4、 m i n t h e c o n s t r u c t i o n a n d q u a l i t y c o n t r o l o f c o n c r e t e i n t h i s p a p e r ,c o mb i n e d w i t h t h e a c t u a l e n g i n e e r i n g p r o j e c t ,t h e c o n s t r u c t i o n me t h o d s ,ma t e r i a l s a n d mi x p r o p o r t i o n d e s i g n ,c o
5、 n s t ruc t i o n t e c h n o l o g y , q u a l i t y i n s p e c t i o n a n d S O o n , h o p i n g t o p r o v i d e r e f e r e n c e f o r s i mi l a r e n g i n e e r i n g c o n s t ruc t i o n i n t h e f u tur e K e y wo r d s s u p e r h i g h r i s e b u i l d i n g: b o x s h a p e d s
6、t e e l tub e c o l u mn; c o n c r e t e c a s t i n g t e c hno l o g y 钢管混凝土结构作为一种新型的组合结构,承载力高, 有很好的抗震性、防火性、耐腐蚀性 ; 施工过程中不需模板, 节约了施工时间,降低了施工成本,实现节约化施工,具有 良好的经济效果 ;随着超高泵送、高强高性能混凝土技术发 展,该组合结构在超高层建筑中的应用也越来越多。钢管混 凝土结构虽然具有诸多的优异特点,但钢管 内混凝土的浇筑 及质量控制一直是个难题,限制了钢管混凝土在施工方面优 势的发挥; 而工程项目又千变万化,每个工程都有其自身特点, 所以制定
7、相应的钢管混凝土施工方案,创新施工技术,确保 钢管混凝土的施工质量,是值得研究的课题。本文结合 J J 金 融中心项 目的实际施工,对箱型钢管混凝土柱的施工方法、 材料及配合比设计、浇筑工艺、质量检测等进行探索,以期 对类似 工程 施工提供借鉴。 1 工程概况 J J 金 融 中心项 目包 括地 下室 、裙楼 、附楼和 主塔楼 四大 部分, 是集写字楼、 酒店、 商业、 住宅为一体的大型综合建筑群, 总建 筑面积 5 8 5 万 m 。主塔楼 金融大厦共9 8 层,高4 3 9 m, 其外框结构为 l 6 根箱型钢管混凝土柱,通过腰桁架、巨型斜 撑将外框连成一体,再 由伸臂桁架和楼层钢梁连接外
8、框结构, 与剪力墙内2 2 根钢柱连接成一体,形成高耸的空间稳定结构 ( 见 图 1 ) 。 J J 金融中心箱型钢管混凝土柱的施工难点为 : 箱型钢管 柱两种基本材料的性能差异太大,收缩变形不一致,而且钢 管柱 内空间狭小,混凝土浇筑时不便振捣,要求混凝土自密 实性及膨胀性,来保证钢管混凝土的密实度,所以高性能混 凝土 的试配及施工是个难点。箱型钢管混凝土柱的钢结构安 装一般每次2 3 层,安装高度 8 2 m 1 6 2 m,混凝土浇筑落差 高达到1 6 m,在浇筑过程中混凝土不发生离析是施工中需解决 的。箱型钢管内设竖向立板、水平拉筋、纵向钢筋,钢管柱 截面见图2 ,操作空问狭小,障碍多
9、,增加了施工难度。箱型 钢管内每隔一定的间距设置水平隔板,排走隔板底部空气保 证混凝土浇筑质量也是一个施工难点。 收 稿 日期 : 2 0 1 5 1 2 1 4 课题项目 : 2 0 1 5 年浙江省教育厅科研课题 超高层建筑钢管混凝土浇 灌技术研 究( Y2 0 1 5 3 4 5 7 7 ) 。 作者简介 : 朱 维香 ( 1 9 7 5 一 ) ,女,浙江 东 阳人 ,讲 师 ,工 程师 ,主 要研 究方 向为工程管理 。 1 0 4 图1 J J 金融中心示意图 拉 筋 。 1 褪 。 纵筋 一 : 6 o J g ! 隔板 、 栓钉 、 , 1 3 5 0 1 3 5 0 , 2
10、7 0 0 图2 箱型钢管柱平面图 2 施工方法 比选 目前市场上比较常用的钢管混凝土施工方法有三种,其 工作原理、施工特点及适用性见表 1 。 通过对常用钢管混凝土施工方法的施工特点及适用性进 行比较, 都不太适合本工程施工, 为此项 目部依据本工程特点, 对钢管混凝土浇筑方法进行创新改良,提出了串筒浇筑机械 建筑技术开发 B u i l d i n g T e c h n o l o g y De v e l o p me n t 工程技术 En g i n e e r i n g a n d Te c h n o l o g y 第4 3 卷第1 期 2 0 1 6 年 1 月 振捣法。
11、此方法施工特点有 : ( 1 )材料选用高流态 自密实混 凝土,考虑到隔板存在,不高抛,采用串筒浇筑 ;( 2 )为了 达到密实性,通过电动绞车调节振捣棒,实施辅助机械振捣 ; ( 3 )在钢管外搭设操作平台,操作人员在操作平台上进行施 工控制,不需进入钢管 内操作 ; ( 4 )选用德国威克 I R E N6 5 型 高频振动棒,其振捣有效半径达到 1 2 0 0 mm,而振捣最远距离 为8 0 0 mm,所以能有效振捣密实混凝土。 表1 钢管混凝土浇筑施工方法 序号 施 工方法 原理及特 点 适用性 1 泵送 利用泵送的压力将高流态自 本工程一段钢管一次性浇筑量 顶升法 密实混凝土由底到顶
12、注入钢 较大,泵送顶升法需在 1 5 小 管,由混凝土自重、泵送压 时内完成注浆,这一点难以保 力、自身良好性能达到密实 证,所以此方法不太适合本工 的状 态, 不用 振 捣混 凝 土, 程施工 。 施工人 员不 必进入混 凝土管 内,解 决 了空间小 ,人无法 进管内操作的困难。 2 高抛自 根据一定的抛落高度,利用 本工程钢管柱内设在立板、隔 密实法 混凝土坠落时的动能及混凝 板、 拉筋、 纵向钢筋, 受此影响, 土自身的良好性能达到密实 混凝土坠落时的动能损失很大, 的效果,不用振捣混凝士 。 达不到高抛效果。 3 串筒浇 利用人工和振捣器械振捣混 本工程钢管被立板、横隔板, 筑人工 凝
13、土来达到密实的效果。人 拉筋以及纵向钢筋分割成很小 振捣法 工操作,施工灵活 的空 间,施工 人 员很难进 入钢 管内施工,钢管底部距离上口 太远,且炎热天气时钢管底部 内作业环境恶劣,所以此方法 也不适合本工程施工。 3 优化施工工艺及加强施工过程控制 3 1 原材料选用及混凝土配合比 本工程钢管内混凝土设强度等级为 C 6 0 ,属高强高性能混 凝土,强度高、黏性大 ; 泵送距离长,坍落度损失大,需采 取有效措施降低坍落度泵送损失,保证混凝土具有 良好的可 泵性,不泌水、不离析、自密实等 ; 为保证混凝土顺利进入钢 管内每个空间并充满, 要求混凝土具有 良好的流动性、 和易性、 填充性和膨
14、胀性等。施工前成立高强高性能混凝土攻关小组, 通过大量的配合比、模拟浇筑试验,最终原材料及配合 比确 定为 : 水泥为珠江水泥厂生产的P I I 4 2 5 R水泥 ; 砂细度 模量为2 5 、含泥量不大于O 6 ;石子为花岗岩碎石,粒径为 5 3 l mm, 含泥量不大于0 4 ; 掺加 $ 9 5 矿渣, KJ J S减水剂等; 水胶比0 2 8 ,含砂率3 2 5 ,坍落度 1 8 01T I 1T I ; 配合比 ( 水泥 : 水 : 混合材 : 砂 : 石 )= 1:0 3 0 :0 0 5 :0 , 9 3 :1 9 3 。 3 2 钢管柱 内钢筋施工 由于在钢管内施工,钢管又被立
15、板、拉筋、横隔板分割, 钢管 内空间小、深度深、空气流动性不好,施工环境差。为 了提供 良好的施工环境,在施工人员进入钢管安装钢筋前, 先安装通风空调设备,对施工钢管内通风,调节钢管内气温。 做好施工现场准备工作,配备了如下施工机具 : 切断机2 台、 剥肋滚丝机2 台、力矩扳手6 把、带灯头盔 l 2只、电焊机4 只、 空调通风机2 台、操作跳板1 2 个、简易爬梯 1 2 套、操作平台。 本工程钢管柱内纵向钢筋,根据钢管的焊接情况,三层 安装一次,由下到上,由里侧向中间进行安装,边安装边加固。 安装中采用人工接力传递为主,电动绞车吊运为辅。因设计 中未设置箍筋和其他水钢筋,为保证钢管内纵向
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