中铁建设集团有限公司
1前言
钢管混凝土柱（steeltubeconfinedconcrete，STCC），在高层建筑中的应用不广泛，而目前受推荐的钢管混凝土柱-钢筋混凝土楼盖的节点形式，尽管性能可靠，却忽视构造和施工简易性及受其所关联的经济、安全性和施工工期等因素，导致钢管混凝土柱的优越性未能充分发挥。从而使钢管混凝土柱难以在实际工程中被采纳。针对这一情况，工程设计人员发明了钢管混凝土柱-RC环梁节点（STCC-RC环梁节点）。钢管柱环梁节点是近几年在南方一带（主要是广东省）应用较广泛的一种新型钢管混凝土梁柱节点，这种环梁设计已逐步走向成熟，并已经多次实验及多个工程实践验证。这一种节点即实用又可靠，有望扩大钢管混凝土柱在高层及超高层建筑中的推广应用。
钢管混凝土柱-RC环梁节点（STCC-RC环梁节点）主要是由钢管混凝土柱、钢筋混凝土环梁、钢筋混凝土框架梁和抗剪环构成，抗剪环是一圈焊接在钢管柱上的圆钢筋，包裹在环梁之内，位置一般靠近在梁底，需要时在环梁中部及其他位置加焊若干圈，环梁内部钢筋布置方法与普通钢筋混凝土梁相似，包括与钢管壁平行的环形纵筋和钢管壁垂直的矩形箍筋；框架梁的纵筋则直伸入环梁内锚固，末端需要弯折，符合锚固长度要求。经过现场实践证明，该项设计新颖独特的节点形式，在工程施工中具有较强的技术优势和施工便利性，经过我公司通过对该新结构形式的深入研究及施工经验进行总结形成本RC环梁施工技术。
2STCC-RC特点
对比传统钢管混凝土柱节点形式，钢管混凝土柱-RC环梁节点（STCC-RC环梁节点）施工在材料备料和施工工艺上具有以下特点：
2.1在环梁高度范围内，沿钢管周圈贴焊一道（或两道）作为抗剪环，无需穿心牛腿构件，圆钢筋节点的全部焊接仅是抗剪钢筋在钢管上的固定，不但焊接工作少，操作简单，而且可以在制作钢管时预先焊好，无需进行施工现场焊接，质量容易保证。
2.2环梁钢筋笼在地面绑扎，可在场外大批量加工制作，无方向性，高空安装就位方便，克服了其他形式节点对工期影响较大的缺点。
2.3钢管柱采用一层一节的吊装方案，使得环梁高空就位方便，钢管柱施工可利用支撑内架进行操作，也有利钢管柱混凝土浇筑，并且不需要大吨位塔吊。
2.4环梁底模板支撑架体无需单独搭设，与内支撑架体同步搭设、共用，施工简单、方便。
2.5钢管柱内高标号C60混凝土采用塔吊高抛免振法浇筑，减少了接泵管浇筑的繁琐，确保混凝土的连续浇筑，并能较好的保证高性能混凝土的和易性，保证混凝土的施工质量。
2.6依据《RC环梁——圆钢管混凝土柱节点环梁承载力设计方法》第29卷第5期《建筑结构学报》方小丹、黄圣均等），与华南理工大学建筑设计院方小丹教授沟通，同意环梁钢筋箍筋弯钩改为90°绑扎，开口置于环梁底部受压区域，大大的减少了环梁绑扎的难度，提高了施工进度，并有利于质量的把控。
3使用范围
本RC环梁施工技术可适用于高层及超高层建筑中采用钢管混凝土柱-RC环梁节点结构的施工。
4工艺原理
通过分析钢管混凝土柱、RC环梁及混凝土框架梁的各自固有特性和施工工艺，采用工厂化、集中化、机械化的生产施工模式，把各构件的特点及施工要点控制在施工中做到合理结合，形成了一整套完整的新型梁柱节点的施工工艺，达到工期、质量、成本多赢的目标。
5施工工艺流程及操作要点
5.1施工工艺流程（见图5.1）
图5.1环梁节点总体施工工艺流程
5.2操作要点
5.2.1钢管柱制作安装
5.2.1.1钢管柱制作
钢管柱采用螺旋管工厂卷至而成，根据现场吊装能力及运输条件的要求进行分节，并根据设计要求和现场吊装要求焊接好接头处抗剪环筋（用来传递剪力的抗剪环筋必须为圆钢且直径≥25mm）、内衬管和吊耳等。
5.2.1.2吊装方案选择
钢管柱吊装与楼层结构施工同步，采用1层1节，在每层楼板混凝土浇筑完后，在楼层支架搭设完前完成吊装，施工方便、安全；钢管柱核心混凝土采用高抛法，质量易于保证，且吊装过程不影响整个工程施工的关键工序。
5.2.1.3吊装施工
1钢管柱吊装固定
钢管吊装利用现场塔吊，钢管柱吊装采用二点对称捆绑垂直起吊，钢丝绳绑点设于柱最上一个节点下部，为方便钢管柱的吊装并提高塔吊吊装效率，钢管柱接头采用内衬管，同时作为临时定位导向板，为方便吊装，把吊耳焊接在内衬管内侧。每根钢管柱吊装前将管端焊接区域打磨除锈，标记出柱轴线与标高，钢管柱就位并对中后即可松钩，。
2钢管柱焊接前垂直度校正
钢管柱焊接前垂直度的校正测量采用在接头钢管四个方向各现场焊接1块调整钢板，用千斤顶进行校正。在钢管柱两个垂直方向架设二台经纬仪，同时观测柱的两条控制母线，指挥操作人员校正钢管柱的垂直度。所有尺寸复测合格后，沿周边均分8个点进行点焊，将钢管柱固定。报验合格后，方可施焊。
随着建筑物高度增加及平面形状、尺寸的限制，用于垂直观测的经纬仪只能放在安装层的楼板上，部分柱观测的角度、距离受到不同程度的影响，因此应将经纬仪架立在尽可能远离被观测柱的位置，使观测的水平距离达到最大；同时要合理安排安装顺序，先难后易，避免因已安装钢管柱的阻挡而影响观测。
3钢管柱安装前标高测量
在混凝土结构上设置4个标高控制点作为标高控制网，然后通过高层传递，测量柱顶标高，记录焊后测量数据，作为调整钢管柱长度及下节钢管柱制作的依据。
5.2.1.4现场焊接及探伤检验
针对于本工程焊接量大，焊接周期要求短的特点，采用焊接效率较高的CO2气体保护半自动焊接工艺。施工现场采用人工焊，按图纸要求接口焊缝为容透焊二级焊缝，分层焊满，减少焊接应力变形，焊接完24h后可进行现场探伤检测，探伤按照设计要求的焊缝质量为二级焊缝检测标准检测，探伤比例为20。
5.2.1.5钢管柱的临时封盖
钢管柱吊装施焊后，在管顶加临时盖板，预防雨水及杂物进入。
5.2.2钢筋环梁施工
钢管混凝土柱与楼层框架梁之间是通过环梁连接，环梁节点施工是整个主体结构施工的关键工序，环梁节点处钢筋的绑扎质量与进度直接影响主体结构工期。抗剪环筋作为主要的传递剪力的主要构件，其加工是在钢管柱生产厂内制作完成，与钢管柱的焊缝要求达到二级焊缝质量标准。
环梁箍筋有4种大小不同的规格，其中④号箍筋仅在框架梁两侧分布，其他所有箍筋弯勾均在环梁底部，且弯勾均要求设135°弯勾。
环梁的底、面、腰筋按设计要求均要求搭接焊，焊接长度单面焊10d，双面焊5d。环梁最内一圈的环筋距钢管混凝土柱身的净距应保证在30mm左右，框架梁的底、面筋均要锚人环梁内。
5.2.2.1环梁钢筋放样及加工制作
环梁的环筋放样要按照不同的直径编好号，按照在电脑上精确的画出每种环筋的摆放位置，用计算机计算出每种环筋所需下料钢筋的理论长度，再有技术人员根据理论长度计算下料长度。起初施工前，可在后台制作坊预先制作足尺模型大样，结合实际绑扎出的样板，来确定出每种环筋所需下料的准确实际长度，以及调制出弯弧机的适当弧度。针对于环梁的环筋、腰筋及箍筋下料、制作成型最好由后台制作班组专人完成，保证成型质量和避免返工浪费。
5.2.2.2环梁钢筋笼吊装与框架梁筋绑扎
现场环梁底模支设完毕后即可进行钢筋笼吊装，吊装时用两根钢丝绳对称穿在钢筋笼两侧，为防止在吊装过程中环梁发生变形，在环梁四个方向外侧加设附加C12“X”型剪刀筋，使环梁成为一个整体，避免在吊装时发生严重变形。节点处框架梁筋绑扎按照常规方法绑扎。
环梁侧模支设是施工难点，由于受梁高位置的变化影响，施工中制作定型木模施工，定型木模采用小夹板拼装，面覆光滑的薄胶合板，拼装时应注意拼缝严密，表面弧度光滑顺畅。
5.2.2.4混凝土浇筑
1钢管柱内混凝土浇筑。钢管柱的柱面形式、钢管径厚比、长细比以及混凝土强度等是影响钢管内混凝土质量的主要因素，其中以浇筑质量的影响最为明显。本工程钢管柱内混凝土强度等级为C60，由于高强混凝土的收缩性及两种材料物理性能的差异，使混凝土与钢管壁之间易产生收缩裂缝，因此混凝土浇筑过程中应降低混凝土的水灰比到0.4以下，塌落度在80～120mm；在混凝土内掺减水剂和为膨胀剂；使用塔吊浇筑，以降低混凝土塌落度；合理安排施工工序，确定每次混凝土浇筑能够连续浇筑，并控制混凝土每次的下料厚度，大约在50～60cm，钢管柱核心混凝土浇筑标高距管口距离不小于30cm，以避免在与上节钢管柱对接焊时焊接热量对管内混凝土的损伤；浇筑后及时采用覆盖法进行混凝土养护；加强对核心混凝土施工缝的凿毛、清理和养护工作。
钢管柱核心混凝土凿毛处理
2环梁混凝土浇筑。由于环梁混凝土设计强度等级与梁板混凝土等级均为C30，故采取环梁混凝土浇筑和梁板一同浇筑。在环梁混凝土振捣过程中，不应使用70、50型振捣棒，应采用小直径振捣棒进行振捣，对于钢筋较密集的节点部位必须时要使用钢筋棍人工振捣；环梁混凝土施工要保证一次浇筑完成，梁内不允许留施工缝，浇筑完后以及时浇水并用塑料膜进行覆膜养护，养护时间不小于14天。
环梁混凝土浇筑成型效果图
5.3环梁施工质量控制措施
5.3.1焊接的环筋接头钢筋应采用上下搭接焊，且环筋在绑扎中尽量避免接头处在同一断面，以便环梁箍筋绑扎及混凝土浇筑。
5.3.2制作好的钢筋环梁应放置平整，并在环梁四面绑扎附加的“X”型剪刀筋，以避免环梁在塔吊吊装过程中发生变形。
5.3.3框架梁与环梁交接处钢筋密集，由于钢筋笼已经定型，框架梁的二排钢筋在穿插锚入环梁内时较为困难，施工时必须先将框架梁底一排筋穿入框架梁，再绑扎其他部位钢筋，梁口处附加箍筋先不绑扎，待梁筋穿插完毕后再调整和绑扎。
5.3.4在环梁绑扎中发现，环梁箍筋开口方向在环梁底部位置，且均为135°弯勾，由于环梁底、面筋直径较大，且多而密，在环梁绑扎时出现底筋不能放入弯勾内（见图5.12）。依据《RC环梁——圆钢管混凝土柱节点环梁承载力设计方法》第29卷第5期《建筑结构学报》方小丹、黄圣均等），与华南理工大学建筑设计院方小丹教授沟通，同意把弯勾改为90°弯勾。
5.3.5施工中应仔细复核环梁标高，确保抗剪环的位置正确，调整环梁与抗剪环的净距保证在30mm左右缝隙，以便有混凝土骨料填满缝隙，确保混凝土有钢管柱壁及抗剪环的接触面。
5.3.6环梁底模板与钢管柱间为防止出现漏浆应用海绵条密封死。
5.3.7环梁混凝土浇筑应一次成型，严禁出现施工缝。
6效益分析
6.1经济效益
6.1.1本工法在通过传统的钢管柱施工工艺的基础上，针对钢管柱的吊装、就位、定位的、安装的方式及流程化进行了优化，并在对钢管柱混凝土浇筑采用高抛法，无需振捣，大大缩短了钢管柱现场安装、混凝土浇筑的时间，节约了管理费、人工费、机械费等成本。
6.1.2钢管混凝土柱与钢结构相比，节约了大量钢材。根据多项工程统计，钢管混凝土大约能节省钢材50%，因而相应地也降低了造价。
6.1.2钢管混凝土柱与钢筋混凝土结构相比，大约可减少混凝土量的一半，而用钢量大致相当。这样随之带来的优越性是构件自身大大减轻、构件断面大大减小，减少了结构占地面积。由于省去了大量的模板，节省了大量木材，降低了费用。
6.1.3钢管混凝土柱-RC环梁节点与现行规程中各种钢管混凝土梁柱节点形式相比，环梁节点的钢板材用量比穿心式减少23%，如果与用钢量更大的上下环板节点相比，减少幅度会更大。
6.2社会效益
6.2.1本工法解决了现行中钢管混凝土梁柱节点需穿心构件的难题，为高层、超高层建筑采用性能良好的钢管混凝土柱形式提供了新的突破点，促进了行业技术进步。
6.2.2本工法制作简单、施工难度较小、适用性强、安全可靠性好，有望在领域内得到广泛推广使用。
7应用实例
7.1工程概况
柳州九洲大厦工程位于广西壮族自治区柳州市桂中大道东侧、阳光100城市广场北侧，总建筑面积约100685.57m2，该项目地下2层，地上最高36层，檐高162.9m。主体结构共分为三部分：写字楼主楼（A塔楼）、五星级酒店（B塔楼）、商业裙楼。其中A塔楼为公寓及写字楼，地面以上最高36层，结构形式为：框架—核心筒，其中27层以下结构采用的是钢管混凝土柱—RC环梁节点结构形式（STCC-RC环梁节点）。
7.2施工情况
本工程采用本工法施工，自2011年5月18日正式开工以来，至2012年7月15日完成结构封顶，提前完成可业主对结构封顶时间的要求，本工程于2014年1月已竣工验收。
7.3工程评价
本工法在广西壮族自治区内尚属首例，也得到了业主方、地方政府和专家们的高度赞誉和评价，望在高层、超高层建筑领域做出重要贡献。