研究生课程考核试卷（适用于课程论文、提交报告）科目：现代施工技术教师：姚刚姓名：xxx学号：xxxxxxxxxxxxx专业：结构工程类别：（专业）上课时间：2017年10月至2017年12月考生成绩：阅卷评语：阅卷教师(签名)钢管混凝土叠合柱施工技术及应用XXX重庆大学土木工程学院摘要：在我国的建筑施工工艺中，钢管混凝土的叠合柱施工是一项新兴的施工方法，与传统钢筋混凝土结构相比，具有更好的刚度和抗震性能。
本文从钢管混凝土叠合柱主要特点、钢管混凝土叠合柱施工过程分析及钢管混凝土叠合柱施工过程分析技术措施这三方面进行阐述。
1.引言随着大型高层建筑的施工崛起，建筑师对于建筑物的刚度和抗震能力的要求越来越高，而在高层建筑的施工过程中，钢管混凝土的叠合柱作为一项新兴的施工方法，被广泛的应用到当前的大型建筑之中，施工技术也日趋成熟。
钢管混凝土叠合柱是由截面中部的钢管混凝土和钢管外的钢筋混凝土叠合而成的柱，这种结构形式不仅能够能有效地减小柱断面，减轻自重，并大幅提高构件的承载力，满足建筑的抗震和稳定性要求，而且造价较低，而混凝土又可以弥补劲性结构刚度的不足、外包的混凝土还使得叠合柱的抗火性能有所改善，彼此取长补短。
与传统现浇混凝土柱相比，钢管混凝土叠合柱对施工工艺的要求更高，变截面钢管安装、大尺寸柱模板搭设等施工过程仍然是施工过程所面临的难点，且钢管混凝土体系受力性能的优越性需要进一步得到验证。
因此，技术相关的研究人员对钢管混凝土叠合柱的施工技术进行相关总结，理论研究，提出施工要点，取得不少科研成果，对于推广先进的，适用钢管混凝土叠合柱施工技术，提高工程质量，加快施工速度，提高劳动效率等具有十分重要的意义。
杨春[1]、林拥军[2]、聂建国[4]等人进行了大量的静力试验研究，结合理论分析得到了相应的承载力计算公式。
与钢筋混凝土柱相比，由于核心钢管的存在，钢管混凝土叠合柱表现出优越的耗能能力和延性。
李惠[5]、林拥军[3]、陈周熠[6]等人对钢管混凝土叠合柱的动力性能进行了试验研究和理论分析，试验表明，叠合柱有良好的抗震性能。
侯舒兰等人建立了外荷载和火灾升、降温共同作用下钢管混凝土叠合柱的有限元计算模型,对钢管混凝土叠合柱在升、降温火灾和外荷载共同作用下的温度场分布、破坏形态、变形特点和内力分布情况等进行了分析[7]。
林立岩等人指出自钢管混凝土叠合柱启用后经过lO年的深化研究，各单位进行了大量结构性能试验，这种新结构日趋成熟。
并分析了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，使叠合柱的设计更加先进合理，更加经济的可能性[8]。
黄用军、尧国皇等人结合深圳卓越²皇岗世纪中心项目的塔楼设计，介绍了钢管混凝土叠合柱与钢筋混凝土梁节点的处理方法[9]。
王爱军等人结合深圳绿景纪元大厦15层以下钢管混凝土叠合柱结构综合施工技术,围绕钢管柱的分段、深化设计、钢板工厂卷制、拼装焊接、现场安装、钢筋安装、模板加固、混凝土浇筑等一系列细节问题进行阐述[10]。
对于钢管混凝土体系受力性能，施工技术等还有其他相关研究，在此不再一一列出。
2.钢管混凝土叠合柱主要类型2.1 钢管混凝土叠合柱定义钢管混凝土叠合柱是一种以钢管混凝土柱为芯柱，在钢管外围绑扎钢筋并现浇混凝土而成的组合构件。
典型的叠合柱截面形式包括“圆管圆柱”、“圆管方柱”和“方管方柱”3种形式，其中“圆管方柱”形式较为常见。
2.2钢管混凝土叠合柱类型钢管混凝土叠合柱可以细分为两种：同期叠合柱和不同期叠合柱，在使用钢管混凝土叠合柱中运用到不同期的叠合柱，所使用的施工方式有别于同期叠合柱，施工过程按照施工工艺分为同期施工和不同期施工。
同期施工是指管内混凝土和管外混凝土同时浇筑；不同期施工是指先浇管内混凝土，待管内混凝土达到强度后，再浇管外混凝土，一次来形成一个整体的混凝土柱型结构。
同期施工时，芯柱和管外混凝土同时承受竖向荷载，竖向荷载按构件轴向刚度分配。
当不同期施工时，芯柱需超前承受部分竖向荷载，后浇筑管外混凝土的荷载再按照轴向刚度分配给芯柱和管外混凝土。
因此，对于不同期施工的叠合柱，芯柱的抗压承载力可以得到极大的利用，进而提高叠合柱的截面承载力。
在实际工程应用中，可采用如Midas软件中施工阶段联合截面分析功能对叠合柱的施工过程进行数值模拟，分阶段激活钢管、钢管内混凝土和管外混凝土，确定合理的施工方法。
3.钢管混凝土叠合柱主要特点3.1结构特点及施工方法差异钢管混凝土叠合柱的主要特点是钢筋混凝土结构的中部和钢管外部结构中的混凝土部分相互重叠在一起的结构，是典型的复合结构。
钢管混凝土叠合柱可以细分为两种：同期叠合柱和不同期叠合柱，所使用的施工方式有所区别。
3.2 可作为楼板支撑其次，钢管混凝土柱型结构可以作为楼板的支撑，起到承力的作用。
在施工的楼板当中，为了使得荷载有效的向下传递，在楼板间设置有相关的钢筋混凝土柱，以此来分担部分的竖向和横向荷载，在浇筑楼面板的时候，会在浇筑的区域附近预留相应的浇筑孔洞，以便在浇筑的过程中可以起到分配荷载的作用。
等到混凝土达到强度时（通常情况下，规定当混凝土强度达到设计强度的0.5-0.75时，可以认为是达到强度要求，能够下一步的工作），可进行钢管外部的混凝土浇筑，最终达到钢管混凝土叠合柱的整体效果。
4. 钢管混凝土叠合柱施工过程钢管混凝土组合柱施工包含钢管制作及吊装、钢筋绑扎、模板支设和管内外混凝土浇筑、养护等多道施工工序。
4.1钢管的制作及安装4.1.1钢管的制作钢管的使用有固定的规范，一般采用的是800毫米的钢材，在卷制钢管部分需要用二氧化碳作为基本的保护焊结构。
钢管的制作流程简单，但是需要到专业的厂家进行定制，并保证其质量。
卷制的焊接钢管可以是长直的钢管，采用螺旋焊接缝的结构，需要注意的是，钢板必须平直，不能出现表面锈蚀的现象，厂家在验收的过程中，需要提供一定的试验报告，供采购商验收。
卷管的方向和钢板的压延方面要保持垂直度，同时厚度方面要严格控制在40倍以下，卷制的钢管在使用之前，应该按照要求进行试用，保证其具有良好的开坡口，坡口的顶端和卷轴要垂直对应，没有临时的连接件为最佳。
需要注意的是，在钢管的上端需要加设一定开口处理，开设筋孔时，做好测量工作，保证整体的安装线在合理的位置上，不会出现任何误差，造成后期的施工困难。
4.1.2 钢管的安装吊装方案的选择原则根据工程钢管所处位置、数量以及单件重量，合理选择吊装机械，还要综合考虑塔吊的布置、位置以及起吊能力，校核吊装能力。
在吊装前先对吊装影响区域进行清理，禁止与吊装无关的施工人员在吊装期间进入吊装区域，专业吊装指挥人员到位，并指挥吊车就位，完成吊装前的准备工作。
钢管柱的吊装应注意以下问题，一是吊装应注意吊装荷载作用下构件的变形，吊点位置应根据钢管本身的强度和稳定性验算后确定。
吊装钢管时，上口应包封，防止异物落入管内；二是钢管柱吊装就位后，应立即进行校正并加以临时固定，以保证构件的稳定性；三是连接件安装校正完毕后，应根据实测垂偏结果来确定焊接顺序，并按照设计要求进行焊接。
4.1.3钢管的安装吊装施工要点（1）地脚螺栓安装根据工程结构布置情况确定最佳的控制线，然后在控制线上选择最合理的控制点位置，并利用经纬仪放出控制点位置。
控制点位要避开竖向构件和其他影响通视的不利因素。
为保证建筑轴线位置正确，把经纬仪安置在轴线引桩上，严格调平度盘，对中引桩上的轴线点，后视桩底部的轴线标点，用正、倒镜取中法将轴线投测到柱顶上，之后用钢尺量距、校核，相对误差不大于1/2000，长轴投测1-2条，短轴2-3条，投点允许误差±5mm。
为保证建筑物标高符合设计要求，必须用钢尺以±0.000点为准垂直向上精密测量，把标高传递上去。
首层柱施工时，基础施工过程中预埋地脚螺栓，地脚螺栓安装精度直接关系到整个钢结构安装的精度，为保证预埋螺栓的埋设精度，将每根柱下的所有螺杆用安装支架（成品角钢制作）进行固定，在柱基底部钢筋绑扎完后进行螺栓埋设，大致就位，在柱基钢筋绑扎校正完后对预埋螺栓进行校正定位，交付验收。
基础混凝土浇筑完毕后再安装钢管柱,应预先制作钢筋或型钢支架，土建完成地下室基础底板垫层施工后，每一个外框柱下部设置一个地脚螺栓。
根据工程结构布置情况确定最佳的控制线，然后在控制线上选择最合理的控制点位置，并利用经纬仪放出控制点位置。
控制点位要避开竖向构件和其他影响通视的不利因素。
（2）首层钢管柱吊装在正式吊装前先进行试吊，将吊钩与钢管吊耳连接后吊起钢管一端，离地高度为200～300mm时应停吊，检查索具是否牢固，后将钢管完全吊起。
试吊完成后，正式起吊，将钢管吊起稳定于安装位置的上方，指挥吊车缓慢下降，当柱底距离预埋螺栓100mm～200mm高时，由安装工人将钢管牵引至准确安装位置，指挥吊车缓缓下降。
使预埋螺栓穿入柱脚底板螺栓孔，当钢管底板完全落在调节螺母上时，拧紧基础螺栓螺母，使其稳定竖立，达到安全后摘除吊钩。
下柱吊装完成后采用经纬仪和水准仪对钢管进行校正工作，保证钢管的水平标高和轴线位置和钢管垂直度。
尺寸偏差范围应按质量控制措施的要求控制。
（3）钢管柱测量调整在首节钢柱校正并拧紧螺栓之后才可继续向上安装上节钢柱。
首节钢柱的顶面标高和轴线偏差一定要控制在规范允许值以内，在上节钢柱吊装时要考虑进行反向偏移回归原位的处理，逐节进行纠偏，避免造成累积误差过大。
水平位置根据现场施工总平面布置和施工放线需要，选择合适的控制点位坐标，以保证满足场地平面控制网与标高控制网测量精度要求和长期使用要求确保点位之间有良好的通视条件。
每层楼面轴线垂直控制点不应少于4个。
对应于已完成楼层控制点，在新楼层楼面板相应位置预留直径150mm的贯穿预制和浇筑部分的孔洞。
使用垂准仪在已完成楼层控制点处向上投射激光束，新楼层用激光接收靶进行接收，并旋转垂准仪360°，检查其偏心量，若误差直径小于10mm，则取中作为新楼层控制点，并进一步进行该楼层的测设。
标高测量调整标高利用全站仪进行测量，若标高的累积误差过大，则记录误差用于对上层柱进行处理以控制总高度。
底层柱的垂直度通过地脚螺栓和调整定位架进行调整。
同时利用经纬仪测量垂直度，在构件相互垂直的两个方向用经纬仪照准构件顶部中心点，然后比较该中心点的投影点与构件底部该点所对应柱侧面中心点的差值，即为构件此方向垂直度的偏差值，偏差值不应大于5mm，若超过则需调整。
视线被挡或由于场地狭窄，不便架设经纬仪时，在构件吊装到位后，将全站仪架设到视野开阔能够大面积观测的平面上，在柱校正过程中，将小棱镜置于柱的顶部四角逐一的测量各点，直到其设计坐标值与仪器所测坐标差相符。
（4）标准层钢管柱的吊装和调整待首柱完成安装并灌浆后，进行下一层柱的吊装。