自密实钢管混凝土柱及施工方法与流程

1.本发明涉及钢管混凝土柱领域，具体是一种自密实钢管混凝土柱及施工方法。

背景技术：

2.建筑结构的发展经历了木结构、砌体结构混凝土结构和钢结构四个主要阶段，随着人们对于建筑高度、美观、实用性等功能的不断追求以及经济技术的发展，两种甚至多种结构的组合形式不断应用于现代建筑的建设中。钢管混凝土结构就是结合了混凝土结构和钢结构两者的优势而出现在工程领域的。
3.对于新一代高层建筑，世界各国都已趋向于采用钢-钢筋混凝土组合结构，相应的钢管混凝土结构也已成为高层及超高层建筑的首选。钢管混凝土结构与其他结构相比，具有承载力高、塑性和抗震性能优越、节省材料和施工简便等优点。自密实混凝土(scc)的出现很好地解决了钢管中填充混凝土的各种问题，又因大量掺合各种工业废料有利于资源的综合利用和生态环境保护，做到了节能、环保、高效、经济发展的基本原则。它不仅适应了当代混凝土工程超大规模化、复杂化的要求，而且为混凝土走向绿化、高性能化提供了技术保障，是混凝土工艺的一次革命。钢管自密实混凝土的研究不仅具有较高的学术价值，而且具有很好的应用前景。
4.但在施工过程中，现有的自密实钢管混凝土柱及其施工方法存在以下问题：
5.1)在钢筋密集、结构复杂、施工难度大的构件内，钢柱内、尤其是横隔板下残留的空气常常影响混凝土密实度，使隔板底下混凝土存在密实度不足、离析等缺陷，混凝土浇筑质量较差；
6.2)钢管形心位置及垂直度难以满足设计和规范要求，影响保证柱脚安装的质量；
7.3)混凝土入模温度难以控制，导致混凝土裂缝的产生也会导致混凝土浇筑质量降低。

技术实现要素：

8.本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种自密实钢管混凝土柱及施工方法。
9.这种自密实钢管混凝土柱，包括柱脚精确绑扎结构、钢管拼接施工平台、内衬管辅助定位装置、混凝土泵送顶升智能控制系统和智能控温装置；
10.柱脚精确绑扎结构包括限位板、预埋环板和锚栓；预埋环板上设有限位板，钢管柱的柱底套在限位板外侧，预埋环板底部连接固定支架；
11.所述的钢管拼接施工平台包括工作台，所述的工作台上部设有滑动轨道，滑动轨道上方设有滑动装置和固定平台；
12.内衬管辅助定位装置包括内衬管和螺旋千斤顶，内衬管设于上端钢管柱和下端钢管柱的连接接口处；
13.混凝土泵送顶升智能控制系统包括阀板和泵管，阀板通过法兰盘固定在泵管上；
钢管混凝土柱内设有加劲板，加劲板上设有浇筑孔和透气孔；
14.智能控温装置包括温度传感器和冷水输送管，温度传感器和冷水输送管设于混凝土泵送管外侧。
15.作为优选：钢管柱内通过连接翅片设有钢管芯柱，上下层梁柱节点处布置有插筋，插筋下部与钢管芯管壁焊接；所述钢管芯端头沿轴线处布置有焊接缝槽，焊接缝槽的槽孔处与连接翅片焊接；所述钢管芯柱底部布置有环形板；所述连接翅片包括肋和芯管，芯管沿垂直水平方向上设有肋。
16.作为优选：柱脚精确绑扎结构还包括锚栓，锚栓底部贯穿预埋环板埋入混凝土内；所述的固定支架包括钢筋、支撑钢筋和钢板，支撑钢筋焊接在钢板上，钢筋与底部钢管焊接。
17.作为优选：工作台底部设有底座；滑动装置右侧设有锁紧螺钉，所述滑动装置包括螺纹杆、夹板和固定钢管套；固定平台包括支撑架和固定架，所述支撑架上方连接固定架，固定架顶部也设有固定钢套管。
18.作为优选：所述的内衬管辅助定位装置包括顶拉杆、内衬管、防变形卡板和螺旋千斤顶，内衬管侧面垂直方向上布置有顶拉杆，钢管外侧对称焊接有四块防变形卡板；螺旋千斤顶布置在下端钢管柱的侧面钢板上，螺旋千斤顶顶部接触上端钢管柱的侧面钢板底面。
19.作为优选：钢管混凝土柱顶部设置有透气孔，钢管混凝土柱管壁内侧设置有栓钉，钢管混凝土柱管壁内侧按节点设有加劲板；所述的阀板通过法兰盘和螺栓固定在泵管上，橡胶垫片紧固在螺栓和阀板之间。
20.作为优选：所述的冷水输送管通过环形卡扣固定在混凝土泵送管上，冷水输送管连接有泵机，混凝土泵送管和冷水输送管外部包裹有pvc保温层。
21.这种自密实钢管混凝土柱的施工方法，包括以下步骤：
22.s1、施工准备：筹划现场钢构件堆放场地，预留出拼装场地，准备施工材料；
23.s2、钢管混凝土柱脚精确绑扎：将预埋环板移至安装部位固定，焊接限位板后安装钢管柱，精确定位绑扎；
24.s3、钢管混凝土柱节点补强：在钢管混凝土柱中间设有钢管芯，在钢管混凝土柱结点处断开钢管芯并用连接翅片相连接；
25.s4、钢管拼接平台施工：搭设钢管拼接平台，通过滑动装置夹持钢管柱，通过滑动轨道将钢管柱滑动至固定平台对接固定钢管套，完成楼层板处钢管临时拼接固定调整；
26.s5、内衬管辅助定位：通过内衬管将上端钢管柱和下端钢管柱临时固定，用螺旋千斤顶进行调整，利用焊接防护装置焊接；
27.s6、混凝土泵送顶升智能控制：利用泵管将混凝土自下而上挤压顶升灌入钢管柱内，直至注满整根钢管混凝土柱；
28.s、钢管混凝土柱智能控温：在混凝土泵送管外设置冷水输送管和温度传感器，采用pvc保温层包裹控温；
29.s7、浇筑完毕，场地清理：钢管混凝土浇筑完毕后，对场地进行清理。
30.作为优选，步骤s5中：在内衬管外侧，上端钢管柱和下端钢管柱之间垂直方向上布置顶拉杆，上下对接的顶拉杆之间焊接有防变形卡板；利用焊接防护装置进行焊接，焊接防护装置包括支撑角钢、防火彩条布和半圆弧钢板；两块半圆弧钢板通过螺母和螺栓固定于
钢管柱外侧，所述的防火彩条布上开设有孔洞，支撑角钢布置在孔洞处，钢筋通过孔洞穿入防火彩条布；焊接完成后，拆除内衬管辅助定位装置中的防变形卡板和顶拉杆。
31.作为优选，步骤s7中：当温度传感器显示温度超过设定值时，操作泵机将冷水输送至混凝土泵送管附近的冷水输送管内，直至混凝土温度低于设定值。
32.本发明的有益效果是：
33.1)本发明采用泵送顶升混凝土施工，将混凝土从钢柱的根部缓慢向上顶升，并通过筏板和卸压孔完成钢管内混凝土的顺利浇筑，施工过程中柱内混凝土受到了顶升压力有效地排除了钢柱内尤其是横隔板下的空气，混凝土密实度得到了提高，避免了隔板底下混凝土密实度不足、离析等缺陷；特别是能够保证钢筋密集、结构复杂、施工难度大的构件内混凝土浇筑质量。
34.2)本发明利用内衬管和预埋限位板辅助定位、定位构件，利用千斤顶调整垂直度和标高，确保钢管形心位置及垂直度满足设计和规范要求，可有效保证柱脚安装的质量，降低措施投入，提高施工效率，经济、社会效益显著。
35.3)本发明在混凝土泵送管外设置冷水输送管和pvc保温层，通过温度传感器敏锐感知混凝土温度变化，及时降温控温，有效控制混凝土入模温度，减少混凝土裂缝的产生，提高混凝土浇筑质量。
附图说明
36.图1是本发明施工工艺流程图；
37.图2是钢管混凝土柱柱底安装施工示意图；
38.图3是固定预埋环板支架示意图
39.图4是钢管芯钢筋砼柱连接示意图；
40.图5是连接翅片示意图；
41.图6是钢管拼接施工示意图；
42.图7是内衬管辅助对接示意图；
43.图8是焊接防护装置平面图；
44.图9是混凝土泵送顶升装置示意图；
45.图10是钢管混凝土柱顶部平面图；
46.图11是钢管混凝土柱智能控温装置示意图。
47.图中：1-钢管柱、2-限位板、3-预埋环板、4-锚栓、5-钢筋、6-支撑钢筋、7-钢板、8-插筋、9-钢管芯、10-环形板、11-焊接缝槽、12-梁顶部筋、13-钢翅片、14-梁底部筋、15-柱纵筋、16-肋、17-芯管、18-连接翅片、19-滑道导轨、20-夹板、21-螺纹杆、22-锁紧螺钉、23-固定钢管套、24-固定架、25-支撑架、26-工作台、27-底座、28-顶拉杆、29-防变形卡板、30-螺旋千斤顶、31-钢管柱上端、32-内衬管、33-钢管柱下端、34-支撑角钢、35-防火彩条布、36-螺母、37-螺栓、38-半圆弧钢板、39-橡胶垫片、40-螺栓、41-阀板、42-法兰盘、43-泵管、44-浇筑孔、45-钢筋混凝土柱、46-透气孔、47-栓钉、48-混凝土泵送管、49-环形卡扣、50-温度传感器、51-pvc保温层、52-冷水输送管、53-泵机。
具体实施方式
48.下面结合实施例对本发明做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本发明。应当指出，对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
49.作为一种实施例，如图2至图11所示，一种自密实钢管混凝土柱，包括柱脚精确绑扎结构、钢管拼接施工平台、内衬管辅助定位装置、混凝土泵送顶升智能控制系统、智能控温装置和焊接防护装置；
50.柱脚精确绑扎结构包括限位板2、预埋环板3和锚栓4；预埋环板3上设有限位板2，钢管柱1的柱底套在限位板2外侧，预埋环板3底部连接固定支架；所述的钢管柱1柱底采用带锚栓4预埋环板3固定连接，预埋锚栓4埋入混凝土内，限位板2焊接在预埋环板3上，预埋环板3固定在固定支架上，所述的固定支架包括φ16的钢筋5，φ20的支撑钢筋6和厚度10mm的钢板7，支撑钢筋6焊接在钢板7上，钢筋5与底部钢管焊接；
51.所述的钢管拼接施工平台包括工作台26，所述的工作台26上部设有滑动轨道19，滑动轨道19上方设有滑动装置和固定平台；所述的工作台上部设置有滑动轨道19，滑动轨道19上方设置有滑动装置，滑动装置右侧布置有锁紧螺钉22，所述滑动装置由螺纹杆21、夹板20和固定钢管套23组成，固定平台由支撑架25、固定架24、固定钢管套23组成，所述支撑架25上方安装有固定架24，固定架24顶部也布置有固定钢套管23。
52.所述钢管芯柱9与钢管柱用翅片18进行联结，上下层梁柱节点处布置有插筋8，插筋8下部与钢管芯9管壁焊接；所述钢管芯9端头沿轴线处布置有焊接缝槽11，槽孔处与连接翅片18焊接。所述钢管芯底部布置有环形板10。所述连接翅片18由肋16和芯管17构成，芯管17沿垂直水平方向上布置一条肋16。
53.内衬管辅助定位装置包括内衬管32和螺旋千斤顶30，内衬管32设于上端钢管柱31和下端钢管柱33的连接接口处；所述的内衬管32位于上端钢管柱31与下端钢管柱33连接接口处，内衬管32侧面垂直方向上布置有顶拉杆28，钢管外侧对称焊接有四块防变形卡板29。螺旋千斤顶30布置在下端钢管柱33侧面钢板上。
54.混凝土泵送顶升智能控制系统包括阀板41和泵管43，阀板41通过法兰盘42固定在泵管43上；钢管混凝土柱45内设有加劲板，钢管混凝土柱45顶部以及加劲板上设有浇筑孔44和透气孔46；钢管混凝土柱45管壁设置有栓钉47，所述的阀板41通过法兰盘42和螺栓40固定在泵管43上，橡胶垫片39紧固在螺栓40和阀板41之间。
55.智能控温装置包括温度传感器50和冷水输送管52，所述的冷水输送管52通过环形卡扣549固定在混凝土泵送管48上，沿混凝土泵送管48垂直方向上设置有温度传感50器，冷水输送管52连接着泵机53，冷水输送管52外部包裹着10mm厚度的pvc保温层51。
56.所述焊接防护装置包括支撑角钢34、防火彩条布35和半圆弧钢板38，顶拉杆28设于内衬管32外侧，上端钢管柱31和下端钢管柱33之间的垂直方向上，上下对接的顶拉杆28之间焊接有防变形卡板29；利用焊接防护装置进行焊接，焊接防护装置包括支撑角钢34、防火彩条布35和半圆弧钢板38；两块半圆弧钢板38通过螺母36和螺栓37固定于钢管柱1外侧，所述的防火彩条布35上开设有孔洞，支撑角钢34布置在孔洞处，钢筋通过孔洞穿入防火彩条布35。
57.实施例二
58.作为另一种实施例，如图1所示，实施例一中提出的自密实钢管混凝土柱的施工方法包括以下步骤：
59.s1、施工准备：筹划现场钢构件堆放场地，预留出拼装场地。准备好施工需要的材料，包括钢管柱1、混凝土、钢筋、锚栓4、制作钢板带和限位板2的材料、钢管支架所用的钢管、灌浆料及施工所用的工具等；
60.s2、钢管混凝土柱脚精确绑扎：用塔吊将预埋环板3平移至安装部位的钢筋网上，对轴线、标高及水平进行调整后，用短筋将预埋环板固定3。将预埋环板3清理干净，重新定位轴线，将限位板2焊在环板上，安装钢管柱1时将桩身划线与预埋环板3划线重合，精确定位绑扎；
61.s3、钢管混凝土柱节点补强：在钢管混凝土柱中间设有钢管芯9，提高承载力。在工厂提前制作钢管芯9与连接翅片18，运至施工现场后进行安装，在钢管混凝土柱结点处为满足梁柱钢筋布设,断开钢管芯9而用连接翅片18相连接，进行钢管混凝土柱的补强；
62.s4、钢管拼接平台施工：搭设钢管拼接平台，在工作平台上布置滑动轨道19，锁紧螺钉22，通过螺纹杆21控制夹板20对钢管进行夹持固定，在通过滑动轨道19滑动至另一边的支撑架25附近，将钢管对接至固定钢管套23，完成楼层板处钢管临时拼接固定调整。
63.s5、内衬管辅助定位：用塔吊将钢管吊起，将上节钢管下口套插入下端钢管柱上口内衬，上、下两段钢管的轴线对齐，将钢管临时固定。解开钢丝绳，将接口处的管壁对齐，然后用螺旋千斤顶30来调整钢管的垂直度及标高。所有尺寸复测合格后，利用焊接防护装置进行焊接，防变形卡板29和顶拉杆28在对接焊完成后拆除；
64.s6、混凝土泵送顶升智能控制：在钢管柱1下端的适当位置安装一个带闸门的进料支管，直接与泵管43相连，利用泵机53的压力将混凝土自下而上挤压顶升灌入钢管柱1内，直至注满整根钢管柱1形成混凝土柱45。钢管柱1顶部设置透气孔46，以减少泵送压力。在钢管柱1下部接口连接管上，采用设置筏板41方法，防止混凝土倒流；
65.s7、钢管混凝土柱智能控温系统：通过在混凝土泵送管48外设置冷水输送管52，采用pvc保温层51将冷水输送管52与混凝土泵送管48包裹控温，混凝土输送管上设置有温度传感器50，当温度传感器50显示温度超过设定值时，操作泵机53将冷水输送至混凝土泵送管48附近的冷水输送管52内，直至混凝土温度低于设定值。
66.s8、浇筑完毕，场地清理：钢管混凝土浇筑完毕后，对场地进行清理，减少环境污染。

技术特征：

1.一种自密实钢管混凝土柱，其特征在于，包括：柱脚精确绑扎结构、钢管拼接施工平台、内衬管辅助定位装置、混凝土泵送顶升智能控制系统和智能控温装置；柱脚精确绑扎结构包括限位板(2)和预埋环板(3)；预埋环板(3)上设有限位板(2)，钢管柱(1)的柱底套在限位板(2)外侧，预埋环板(3)底部连接固定支架；所述的钢管拼接施工平台包括工作台(26)，所述的工作台上部设有滑动轨道(19)，滑动轨道(19)上方设有滑动装置和固定平台；内衬管辅助定位装置包括内衬管(32)和螺旋千斤顶(30)，内衬管(32)设于上端钢管柱(31)和下端钢管柱(33)的连接接口处；混凝土泵送顶升智能控制系统包括阀板(41)和泵管(43)，阀板(41)通过法兰盘(42)固定在泵管(43)上；钢管混凝土柱(45)内设有加劲板，加劲板上设有浇筑孔(44)和透气孔(46)；智能控温装置包括温度传感器(50)和冷水输送管(52)，温度传感器(50)和冷水输送管(52)设于混凝土泵送管(48)外侧。2.根据权利要求1所述的自密实钢管混凝土柱，其特征在于：钢管柱(1)内通过连接翅片(18)设有钢管芯柱(9)，上下层梁柱节点处布置有插筋(8)，插筋(8)下部与钢管芯(9)管壁焊接；所述钢管芯(9)端头沿轴线处布置有焊接缝槽(11)，焊接缝槽(11)的槽孔处与连接翅片(18)焊接；所述钢管芯柱(9)底部布置有环形板(10)；所述连接翅片(18)包括肋(16)和芯管(17)，芯管(17)沿垂直水平方向上设有肋(16)。3.根据权利要求1所述的自密实钢管混凝土柱，其特征在于：柱脚精确绑扎结构还包括锚栓(4)，锚栓(4)底部贯穿预埋环板(3)埋入混凝土内；所述的固定支架包括钢筋(5)、支撑钢筋(6)和钢板(7)，支撑钢筋(6)焊接在钢板(7)上，钢筋(5)与底部钢管焊接。4.根据权利要求1所述的自密实钢管混凝土柱，其特征在于：工作台(26)底部设有底座(27)；滑动装置右侧设有锁紧螺钉(22)，所述滑动装置包括螺纹杆(21)、夹板(20)和固定钢管套(23)；固定平台包括支撑架(25)和固定架(24)，所述支撑架(25)上方连接固定架(24)，固定架(24)顶部也设有固定钢套管(23)。5.根据权利要求1所述的自密实钢管混凝土柱，其特征在于：所述的内衬管辅助定位装置包括顶拉杆(28)、内衬管(32)、防变形卡板(29)和螺旋千斤顶(30)，内衬管(32)侧面垂直方向上布置有顶拉杆(28)，钢管外侧对称焊接有四块防变形卡板(29)；螺旋千斤顶(30)布置在下端钢管柱(33)的侧面钢板上，螺旋千斤顶(30)顶部接触上端钢管柱(31)的侧面钢板底面。6.根据权利要求1所述的自密实钢管混凝土柱，其特征在于：钢管混凝土柱(45)顶部设置有透气孔(46)，钢管混凝土柱(45)管壁内侧设置有栓钉(47)，钢管混凝土柱(45)管壁内侧按节点设有加劲板；所述的阀板(41)通过法兰盘(42)和螺栓(40)固定在泵管(43)上，橡胶垫片(39)紧固在螺栓(40)和阀板(41)之间。7.根据权利要求1所述的自密实钢管混凝土柱，其特征在于：所述的冷水输送管(52)通过环形卡扣(49)固定在混凝土泵送管(48)上，冷水输送管(52)连接有泵机(53)，混凝土泵送管(48)和冷水输送管(52)外部包裹有pvc保温层(51)。8.如权利要求1所述的自密实钢管混凝土柱的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、施工准备：筹划现场钢构件堆放场地，预留出拼装场地，准备施工材料；
s2、钢管混凝土柱脚精确绑扎：将预埋环板(3)移至安装部位固定，焊接限位板(2)后安装钢管柱(1)，精确定位绑扎；s3、钢管混凝土柱节点补强：在钢管混凝土柱中间设有钢管芯(9)，在钢管混凝土柱结点处断开钢管芯(9)并用连接翅片(18)相连接；s4、钢管拼接平台施工：搭设钢管拼接平台，通过滑动装置夹持钢管柱(1)，通过滑动轨道(19)将钢管柱(1)滑动至固定平台对接固定钢管套(23)，完成楼层板处钢管临时拼接固定调整；s5、内衬管辅助定位：通过内衬管(32)将上端钢管柱(31)和下端钢管柱(33)临时固定，用螺旋千斤顶(30)进行调整，利用焊接防护装置焊接；s6、混凝土泵送顶升智能控制：利用泵管(43)将混凝土自下而上挤压顶升灌入钢管柱(1)内，直至注满整根钢管混凝土柱(45)；s7、钢管混凝土柱智能控温：在混凝土泵送管(48)外设置冷水输送管(52)和温度传感器(50)，采用pvc保温层(51)包裹控温；s8、浇筑完毕，场地清理：钢管混凝土浇筑完毕后，对场地进行清理。9.根据权利要求8所述的自密实钢管混凝土柱的施工方法，其特征在于，步骤s5中：在内衬管(32)外侧，上端钢管柱(31)和下端钢管柱(33)之间垂直方向上布置顶拉杆(28)，上下对接的顶拉杆(28)之间焊接有防变形卡板(29)；利用焊接防护装置进行焊接，焊接防护装置包括支撑角钢(34)、防火彩条布(35)和半圆弧钢板(38)；两块半圆弧钢板(38)通过螺母(36)和螺栓(37)固定于钢管柱(1)外侧，所述的防火彩条布(35)上开设有孔洞，支撑角钢(34)布置在孔洞处，钢筋通过孔洞穿入防火彩条布(35)；焊接完成后，拆除内衬管辅助定位装置中的防变形卡板(29)和顶拉杆(28)。10.根据权利要求8所述的自密实钢管混凝土柱的施工方法，其特征在于，步骤s7中：当温度传感器(50)显示温度超过设定值时，操作泵机(53)将冷水输送至混凝土泵送管(48)附近的冷水输送管(52)内，直至混凝土温度低于设定值。

技术总结

本发明涉及一种自密实钢管混凝土柱及施工方法，包括步骤：施工准备、钢管混凝土柱脚精确绑扎、钢管混凝土柱节点补强、钢管拼接平台施工、内衬管辅助定位、混凝土泵送顶升智能控制和钢管混凝土柱智能控温。本发明的有益效果是：采用泵送顶升混凝土施工，有效地排除了钢柱内尤其是横隔板下的空气，混凝土密实度得到了提高；利用内衬管和预埋限位板辅助定位、定位构件，利用千斤顶调整垂直度和标高，确保钢管形心位置及垂直度满足设计和规范要求；在混凝土泵送管外设置冷水输送管和PVC保温层，通过温度传感器敏锐感知混凝土温度变化，及时降温控温，有效控制混凝土入模温度，减少混凝土裂缝的产生，提高混凝土浇筑质量。提高混凝土浇筑质量。提高混凝土浇筑质量。