一种应用于屋盖体系的预制钢管柱及其浇筑方法和混凝土与流程

1.本发明涉及建筑施工技术领域，具体涉及一种应用于屋盖体系的预制钢管柱及其浇筑方法和混凝土。


背景技术：

2.钢管混凝土柱为屋盖体系的支撑结构，在某t2航站楼共164根，包括竖直柱和倾斜柱两种形式，其中结构外侧的室外钢管柱为倾斜柱，倾斜角度有8度、10度、14度三种形式；t2航站楼屋面钢管混凝土柱柱顶标高14.206m～39.177m，钢管柱内浇灌c50自密实混凝土或泡沫混凝土。但对于竖直柱和倾斜柱的浇筑，由于钢管柱深度过大，且内部设有多个钢结构环板，在混凝土浇筑过程中，会出现以下几个问题：1.混凝土振捣密实非常困难；2.管柱混凝土浇筑方式与钢结构吊装方式关系密切，钢管柱分段吊装，混凝土分段浇筑，部分钢管柱一次性吊装高度较大，超过自密实混凝土浇筑高度限制，容易造成混凝土离析；3.混凝土热胀冷缩容易造成混凝土和钢管柱柱壁分离。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种应用于屋盖体系的预制钢管柱及其浇筑方法和混凝土，采用本方案，当钢管柱本体深度过大时，通过串管在钢管柱本体内浇筑混凝土，形成倒灌，能防止浇筑的混凝土出现离析，并使柱内混凝土饱满密实。
4.本发明通过下述技术方案实现：
5.一种应用于屋盖体系的预制钢管柱，包括钢管柱本体，沿所述钢管柱本体内侧长度方向上依次带有多个环板，还包括串管；
6.所述串管的下端伸入钢管柱本体内部，并和钢管柱本体固接；所述串管的下端端部位于所述钢管柱本体最下方的环板与所述钢管柱本体底部之间；所述串管的上端伸出所述钢管柱本体的上端外部。
7.相对于现有技术中，由于钢管柱深度过大，且内部设有多个钢结构环板，在混凝土浇筑过程中，混凝土振捣密实非常困难，且超过自密实混凝土浇筑高度限制，容易造成混凝土离析的问题，本方案提供了一种应用于屋盖体系的预制钢管柱，采用本方案，当钢管柱本体深度过大时，通过串管在钢管柱本体内浇筑混凝土，形成倒灌，能防止浇筑的混凝土出现离析，并使柱内混凝土饱满密实；具体的，在钢管柱本体的内侧长度方向上依次设有多个环板，此为现有钢管柱的常规结构形式，在本发明中，在钢管柱本体内部设有串管，其中串管的长度和钢管柱本体长度相匹配，串管的下端端部靠近钢管柱本体底部，并优选位于上一次混凝土完成面标高以上5m处，但串管的下端必须位于钢管柱本体内最下端的环板下方，以形成倒灌的模式完成浇筑，避免混凝土在最下端的环板下方形成混凝土离析；而串管的上端需超出钢管柱本体的上端，并优选超出钢管柱本体上端标高以上0.5m处；其中串管的直径远小于环板的内径，使串管不影响自密实混凝土的浇筑密实度，串管平行于钢管柱本体，使串管对于混凝土的浇筑稳定性更高；在钢管柱安装完成后，通过泵管在串管的上端浇
筑自密实混凝土，自密实混凝土从串管的下端流出形成倒灌，直至串管的上端无法继续下料为止，然后再将泵管伸入钢管柱本体2到3米直接浇筑，继续将混凝土浇筑至设计标高，自密实混凝土浇筑至设计标高后如有条件，可将振动棒伸入钢管内进行振捣，进一步确保自密实混凝土浇筑质量；以此完成自密实混凝土的浇筑，通过串管在钢管柱本体内浇筑混凝土，形成倒灌，能防止浇筑的混凝土出现离析，并使柱内混凝土饱满密实。
8.进一步优化，所述串管通过固定装置和钢管柱本体固接；所述固定装置包括连接杆和夹持块，所述串管侧壁开有通孔，所述连接杆一端和所述钢管柱本体固接，所述连接杆另一端伸入所述通孔内，所述连接杆另一端带有两个夹持块，两个所述夹持块分设于所述串管侧壁的内外两侧，并将所述串管侧壁夹持在内；用于提高串管和钢管柱本体之间的连接强度，并提高浇筑稳定性。
9.进一步优化，所述固定装置还包括螺栓，两个所述夹持块和串管上均带有和所述螺栓相匹配的螺孔；用于提供稳定的夹持力。
10.进一步优化，相邻两个所述环板之间均设有一个固定装置；由于串管和钢管柱本体的长度较大，用于形成稳定连接。
11.进一步优化，所述串管采用热镀锌钢管；用于防止自密实混凝土和串管之间分离。
12.进一步优化，所述通孔为长条孔，所述长条孔可供所述固定装置穿入，所述长条孔的长度大于所述固定装置的高度；用于便于串管的安装，并使串管内外的混凝土连为整体。
13.进一步优化，所述串管由多个子管相互串联而成，相邻两个子管之间承插连接；通过多个子管相互串联，用于根据钢管柱的长度，调整串管的长度。
14.进一步优化，所述串管的上端带有漏斗；由于串管的口径会小于泵管的口径，为顺利往串管内浇筑混凝土，需在串管的上端临时安装漏斗，在混凝土浇筑完成后，即可取出漏斗。
15.进一步优化，一种应用于屋盖体系的预制钢管柱的浇筑方法，包括以下步骤：
16.s1：根据浇筑的阈值高度，制备钢管柱本体和自密实混凝土；若钢管柱本体的高度大于所述阈值高度，则在钢管柱本体内安装所述串管，并进行步骤s2；
17.s2：将泵管从串管顶部向串管内部浇筑自密实混凝土，形成倒灌，直至串管顶部无法下料；
18.s3：在串管顶部无法下料后，再将泵管伸入钢管柱本体内直接浇筑自密实混凝土，直到自密实混凝土浇筑至设计标高；
19.s4：在自密实混凝土浇筑至设计标高时，采用振动棒伸入钢管柱本体内进行振捣，此时浇筑完成。
20.进一步优化，一种自密实混凝土，每立方所述自密实混凝土的原料配比包括：水泥395kg/m3、砂824kg/m3、减水剂12.5kg/m3、膨胀剂30kg/m3、粉煤灰50kg/m3、矿粉25kg/m3、微硅粉30kg/m3和余量水。
21.本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
22.1.本发明提供了一种应用于屋盖体系的预制钢管柱及其浇筑方法和混凝土，采用本方案，经检测，使用串管浇筑的钢管柱内，混凝土未出现离析，柱内混凝土饱满密实，且减少了混凝土的浇筑难度。
23.2.本发明提供了一种应用于屋盖体系的预制钢管柱及其浇筑方法和混凝土，采用
本方案，经检测，自密实混凝土自振捣效果良好，柱内混凝土密实度满足设计及使用要求。
24.3.本发明提供了一种应用于屋盖体系的预制钢管柱及其浇筑方法和混凝土，采用本方案，经试验检测，采用新型配合比的混凝土后，混凝土与钢管柱壁的链接紧密，无分离现象。
附图说明
25.为了更清楚地说明本发明示例性实施方式的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。在附图中：
26.图1为本发明提供的结构示意图；
27.图2为本发明提供的局部示意图a；
28.图3为本发明提供的固定装置的结构示意图；
29.图4为本发明提供的串管的局部示意图。
30.附图中标记及对应的零部件名称：
31.1-钢管柱本体，2-串管，21-通孔，22-子管，3-环板，4-固定装置，41-连接杆，42-夹持块，43-螺栓，44-螺孔，5-漏斗。
具体实施方式
32.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
33.实施例1
34.本实施例1提供了一种应用于屋盖体系的预制钢管柱，如图1至图4所示，包括钢管柱本体1，沿所述钢管柱本体1内侧长度方向上依次带有多个环板3，还包括串管2；
35.所述串管2的下端伸入钢管柱本体1内部，并和钢管柱本体1固接；所述串管2的下端端部位于所述钢管柱本体1最下方的环板3与所述钢管柱本体1底部之间；所述串管2的上端伸出所述钢管柱本体1的上端外部。
36.相对于现有技术中，由于钢管柱深度过大，且内部设有多个钢结构环板3，在混凝土浇筑过程中，混凝土振捣密实非常困难，且超过自密实混凝土浇筑高度限制，容易造成混凝土离析的问题，本方案提供了一种应用于屋盖体系的预制钢管柱，采用本方案，当钢管柱本体1深度过大时，通过串管2在钢管柱本体1内浇筑混凝土，形成倒灌，能防止浇筑的混凝土出现离析，并使柱内混凝土饱满密实；具体的，在钢管柱本体1的内侧长度方向上依次设有多个环板3，此为现有钢管柱的常规结构形式，在本发明中，在钢管柱本体1内部设有串管2，其中串管2的长度和钢管柱本体1长度相匹配，串管2的下端端部靠近钢管柱本体1底部，并优选位于上一次混凝土完成面标高以上5m处，但串管2的下端必须位于钢管柱本体1内最下端的环板3下方，以形成倒灌的模式完成浇筑，避免混凝土在最下端的环板3下方形成混凝土离析；而串管2的上端需超出钢管柱本体1的上端，并优选超出钢管柱本体1上端标高以上0.5m处；其中串管2的直径远小于环板3的内径，使串管2不影响自密实混凝土的浇筑密实
度，串管2平行于钢管柱本体1，使串管2对于混凝土的浇筑稳定性更高；在钢管柱安装完成后，通过泵管在串管2的上端浇筑自密实混凝土，自密实混凝土从串管2的下端流出形成倒灌，直至串管2的上端无法继续下料为止，然后再将泵管伸入钢管柱本体12到3米直接浇筑，继续将混凝土浇筑至设计标高，自密实混凝土浇筑至设计标高后如有条件，可将振动棒伸入钢管内进行振捣，进一步确保自密实混凝土浇筑质量；以此完成自密实混凝土的浇筑，通过串管2在钢管柱本体1内浇筑混凝土，形成倒灌，能防止浇筑的混凝土出现离析，并使柱内混凝土饱满密实。
37.本实施例中，所述串管2通过固定装置4和钢管柱本体1固接；所述固定装置4包括连接杆41和夹持块42，所述串管2侧壁开有通孔21，所述连接杆41一端和所述钢管柱本体1固接，所述连接杆41另一端伸入所述通孔21内，所述连接杆41另一端带有两个夹持块42，两个所述夹持块42分设于所述串管2侧壁的内外两侧，并将所述串管2侧壁夹持在内；为提高串管2和钢管柱本体1之间的连接强度，并提高浇筑稳定性，本方案中，在钢管柱本体1的内侧壁上还设有固定装置4，其中固定装置4包括有连接杆41和夹持块42，连接杆41的一端优选为焊接在钢管柱本体1内侧上，并在连接杆41一端和钢管柱本体1内侧之间焊接有加强块，其中加强块的尺寸大于连接杆41的截面尺寸，用于加大连接杆41和钢管柱本体1之间的连接强度；而在连接杆41的另一端设有两个夹持块42，两个夹持块42朝上设置，此时两个夹持块42能将串管2通孔21处的侧壁夹持在内，在承受串管2自重的同时，还能通过夹持力进行串管2的固定，形成自密实混凝土的稳定浇筑；其中夹持块42和串管2接触的侧壁优选为和串管2侧壁相匹配的弧形侧壁，便于提高接触面，使夹持稳定。
38.本实施例中，所述固定装置4还包括螺栓43，两个所述夹持块42和串管2上均带有和所述螺栓43相匹配的螺孔44；为提供稳定的夹持力，本方案中，在两个夹持块42以及串管2侧壁上均设有螺孔44，再通过螺栓43依次螺纹穿过夹持块42、串管2侧壁、另一个夹持块42进行螺纹连接，再通过螺母实现固定，此时通过螺栓43形成整体的刚性连接，使自密实混凝土稳定浇筑；此固定装置4在制备钢管柱本体1时需一体制成；通过此固定装置4，并对串管2进行快速安装，并在安装过程中，能根据钢管柱本体1的长度，调整串管2的长度，适应性广；而通过夹持块42的形式，使连接杆41无需穿过串管2，便可实现固定，能避免连接杆41长度过长，导致影响自密实混凝土下落，避免出现离析；其中串管2上螺孔可以为直通孔，不为螺孔也能实现。
39.本实施例中，相邻两个所述环板3之间均设有一个固定装置4；由于串管2和钢管柱本体1的长度较大，为形成稳定连接，本方案中，在钢管柱本体1的内侧长度方向上依次设有多个固定装置4，并且在制备钢管柱本体1时，为适应自身和串管2长度的调整，需在相邻两个环板3之间均设置一个固定装置4，在适应长度的同时，能避免某两个环板3之间浇筑的混凝土造成串管2脱落。
40.本实施例中，所述串管2采用热镀锌钢管；由于在浇筑自密实混凝土后，串管2不能取出，因此，为防止自密实混凝土和串管2之间分离，本方案中，串管2需采用热镀锌钢管，热镀锌钢管的热胀冷缩系数和自密实混凝土的热胀冷缩系数相差不大，在自密实混凝土发生热胀冷缩时，热镀锌钢管能同步变形，防止自密实混凝土和串管2之间分离；其中串管2采用dn100热镀锌钢管。
41.本实施例中，所述通孔21为长条孔，所述长条孔可供所述固定装置4穿入，所述长
条孔的长度大于所述固定装置4的高度；为便于串管2的安装，并使串管2内外的混凝土连为整体，本方案中，通孔21为长条孔，其中长条孔的宽度尺寸和长度尺寸均大于固定装置4，使安装串管2时，固定装置4能顺利穿过通孔21，并向上移动，使夹持块42能夹持住串管2通孔21上方的侧壁；而此时通孔21下方部分被留出，使串管2内外的自密实混凝土连通，避免了局部出现离析等情况。
42.本实施例中，所述串管2由多个子管22相互串联而成，相邻两个子管22之间承插连接；通过多个子管22相互串联，能根据钢管柱的长度，调整串管2的长度，且相邻子管22之间承插连接，优选为刚性承插连接，通过子管22端部的插口插入另一个子管22端部的承口内，对位后先用嵌缝材料嵌缝，然后用密封材料密封，使之成为一个牢固的封闭的整体。
43.本实施例中，所述串管2的上端带有漏斗5；由于串管2的口径会小于泵管的口径，为顺利往串管2内浇筑混凝土，需在串管2的上端临时安装漏斗5，在混凝土浇筑完成后，即可取出漏斗5。
44.实施例2
45.本实施例2在实施例1的基础上进一步优化，提供了一种应用于屋盖体系的预制钢管柱的浇筑方法，包括以下步骤：
46.s1：根据浇筑的阈值高度，制备钢管柱本体1和自密实混凝土；若钢管柱本体1的高度大于所述阈值高度，则在钢管柱本体1内安装所述串管2，并进行步骤s2；
47.s2：将泵管从串管2顶部向串管2内部浇筑自密实混凝土，形成倒灌，直至串管2顶部无法下料；
48.s3：在串管2顶部无法下料后，再将泵管伸入钢管柱本体1内直接浇筑自密实混凝土，直到自密实混凝土浇筑至设计标高；
49.s4：在自密实混凝土浇筑至设计标高时，采用振动棒伸入钢管柱本体1内进行振捣，此时浇筑完成。
50.本方案具体工作原理：本工程钢管混凝土柱为屋盖体系的支撑结构，首先经过实验及计算，算出钢管柱本体1需要浇筑的阈值高度，若钢管柱本体1的高度小于计算出来的阈值高度，则直接将泵管伸入钢管柱本体1内进行自密实混凝土浇筑，而若钢管柱本体1的高度大于计算出来的阈值高度，则在制备钢管柱本体1时，需同时在钢管柱本体1内制备并安装串管2，用作浇筑使用，通过实际试验及计算，自密实混凝土在钢管柱本体1内高度落差大于9米时便将会影响混凝土的浇筑效果。在确定钢管柱本体1的高度大于阈值高度后，制备相应长度的钢管柱本体1、串管2以及自密实混凝土，然后安装钢管柱本体1，并在串管2上端安装漏斗5，此时泵管通过漏斗5往串管2内浇筑自密实混凝土，而其中串管2长度自钢管柱本体1顶标高以上0.5m起算至上一次混凝土完成面标高以上5m处，但是需要超过最下一道钢结构环板3，以便形成倒灌的模式完成浇筑，直至漏斗5不能继续下料为止，然后取掉漏斗5，将泵管伸入钢管内2～3米直接浇筑，继续将混凝土浇筑至设计标高，自密实混凝土浇筑至设计标高后如有条件，可将振动棒伸入钢管内进行振捣，进一步确保混凝土浇筑质量；通过以上技术措施保证混凝土不会出现离析，而且柱内混凝土饱满密实。
51.实施例3
52.本实施例3在实施例2的基础上进一步优化，提供了一种自密实混凝土，每立方所述自密实混凝土的原料配比包括：水泥395kg/m3、砂824kg/m3、减水剂12.5kg/m3、膨胀剂
30kg/m3、粉煤灰50kg/m3、矿粉25kg/m3、微硅粉30kg/m3和余量水。
53.在制备自密实混凝土时，为保证混凝土饱满密实，减少热胀冷缩，需满足以下要求：
54.1.混凝土抗压强度不低于50mpa，满足设计要求。
55.2.经试验混凝土变形性能水中14d的限制膨胀率应大于3.0
×
10-4
；同时，同条件养护条件下混凝土总收缩率应小于2.8
×
10-4
；
56.混凝土配合比每立方为：
57.水泥砂水高效减水剂膨胀剂(6％)粉煤灰矿粉微硅粉39582418012.530502530
58.新型配合比的混凝土保证混凝土凝固后不与钢管柱壁分离，自密实混凝土保证钢管柱内浇筑的混凝土密实饱满，钢管柱内安装固定dn100热镀锌钢管作为串管2，保证混凝土的落差高度满足要求，保护混凝土不离析，而且保证了钢管柱内混凝土饱满密实。
59.以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。