一种多腔体多边形钢管柱及其浇筑施工方法

技术领域

本申请涉及建筑技术领域，特别涉及一种多腔体多边形钢管柱及其浇筑施工方法。

背景技术

随着城市化进程的加快，超高层建筑在城市发展中的重要作用也开始逐步显现，近十年越来越多的超高层矗立起来，建筑高度不断攀升，造型结构也越来越复杂。在超高层结构设计中，大截面多腔体钢管柱的使用也越来越多。多腔体钢管混凝土巨型柱作为一种新型的钢管混凝土柱形式，较好地克服了钢管混凝土柱截面较大时柱内大体积混凝土收缩徐变过大的问题，其截面较传统的圆钢管混凝土柱可以更大，因而具有承载力巨大、抗震及防火性能优越等诸多特点，应用于超高层建筑时可相对减少柱子数量，避免布置过多的柱子从而影响美观。

然而多腔体多边形钢管柱内部结构复杂，施工空间狭小，混凝土浇筑体量大，水化热难以控制，容易出现核心混凝土和钢管壁或钢板墙之间的脱空的问题，严重制约施工质量及施工效率。

发明内容

本申请的目的在于提供一种多腔体多边形钢管柱及其浇筑施工方法，其能够改善上述问题。

本申请的实施例是这样实现的：

第一方面，本申请提供了一种多腔体多边形钢管柱的浇筑施工方法，包括：

S1、提供多块平面钢板和内隔钢板进行轧制和/或焊接，形成内部包含多个腔体的多边形闭合钢管；

S2、搅拌强度等级为C65的混凝土；

S3、将所述混凝土按照层浇筑顺序逐层浇筑于所述多边形闭合钢管的每个腔体中，所述层浇筑顺序为先浇筑所述多边形闭合钢管的中央腔体，再依次浇筑关于所述中央腔体对称设置的两个相对腔体；

S4、喷涂自密实混凝土养护液，用塑料布将所述多边形闭合钢管的管口封住；

S5、静置达到目标时长后，用与所述多边形闭合钢管内的混凝土强度相等的水泥砂浆抹平所述多边形闭合钢管的管口，盖上端板并焊好。

可以理解，本申请公开了一种浇筑施工方法，包括将混凝土按照预设的层浇筑顺序逐层浇筑于多边形闭合钢管的每个腔体中。即分多层浇筑步骤对多边形闭合钢管进行浇筑，在每层浇筑步骤中，先浇筑中央腔体，再依次浇筑关于中央腔体对称设置的两个相对腔体直到每个腔体都完成本层浇筑。这样的浇筑顺序有利于最大限度地减小混凝土浇筑对多边形闭合钢管偏心的影响。

在本申请实施例中，在步骤S1中，所述平面钢板之间相互焊接形成垂直于地面的所述多边形闭合钢管，所述内隔钢板垂直于地面且焊接于所述多边形闭合钢管内部，将所述多边形闭合钢管分隔为多个腔体；所述内隔钢板上开设有多个连通孔。

可以理解，多边形闭合钢管10内的内隔钢板2用于将该多边形闭合钢管10的内部空间分隔为多个腔体。内隔钢板2上设置多个连通孔有利于后续灌胶后各个腔体之间的混凝土的连接，形成一个整体，提高柱体的承载力和延性。

在本申请实施例中，在步骤S1的执行过程中，步骤S1还包括：在每个所述腔体内的所述平面钢板和/或所述内隔钢板上设置有土压力计，用于监测所述腔体内的混凝土与所述平面钢板和/或所述内隔钢板的压力。

在本申请实施例中，在步骤S1的执行过程中，步骤S1还包括：在每个所述腔体内埋设应变计，用于在混凝土的凝结硬化过程中与混凝土一起形变，监测混凝土的应变变化。

在本申请实施例中，在步骤S3的执行过程中，步骤S3还包括：

实时获取各个所述土压计反馈的压力值和各个所述应变计反馈的应变值；

对于所述压力值大于预设压力值的腔体应采用钻孔压浆法进行补强；

对于所述应变值超过预设应变值范围的腔体应也采用钻孔压浆法进行补强。

可以理解，在浇筑混凝土之前，在多边形闭合钢管中每个腔体的侧壁上预先设置土压力计用于监测所在腔体内的混凝土与平面钢板和/或内隔钢板的压力。在浇筑混凝土之前，在多边形闭合钢管中每个腔体内预埋应变计，该应变计的弹性模量最好与混凝土的弹性模量匹配，以便于在后续混凝土的凝结硬化过程中，应变计与混凝土一起变形，以反馈所在腔体内混凝土的应变变化。在向多边形闭合钢管浇筑混凝土的过程中，实时获取各个土压力计和各个应变计所反馈的数据，根据这些反馈数据判断混凝土的收缩过程中是否与平面钢板和/或内隔钢板之间的脱空，并及时采用钻孔压浆法进行补强处理，确保混凝土的浇筑质量。

在本申请实施例中，在步骤S3和S4之间，所述方法还包括：用管外敲击法、超声波检测法及钻芯取样法检测管内混凝土的浇灌质量，对于混凝土浇灌不密实的腔体采用钻孔压浆法进行补强。

可以理解，在浇筑基本完成后可以通过管外敲击法、超声波检测法及钻芯取样法再次检测各个腔体内的混凝土是否存在脱空的情况，并再次采用钻孔压浆法进行补强处理，进一步确保混凝土的浇筑质量。

在本申请实施例中，构成所述多边形闭合钢管的所述平面钢板接近地面的底部还设置有多个排气孔；步骤S3和S4之间，所述方法还包括：确认所述排气孔有浆体流出且完成钻孔压浆法进行补强后，封堵所述排气孔。

在本申请实施例中，步骤S3包括：将所述混凝土按照层浇筑顺序逐层浇筑于所述多边形闭合钢管的每个腔体中，直到所浇筑的混凝土表面与所述钢管管口的距离达到预设距离的情况下，向所述多边形闭合钢管内抛洒与管内混凝土相同配比的碎石。以最终确保浆体表面外露有碎石，用以代替混凝土凿毛效果。

在本申请实施例中，在执行步骤S3之前，所述方法还包括：向所述多腔体多边形钢管的每个腔体内浇筑强度等级同样为C65的润管砂浆，以防止自由下落的自密实混凝土粗骨料产生弹跳。

第二方面，本申请提供了一种多腔体多边形钢管柱，包括：由第一方面任一项所公开的方法制成的多腔体多边形钢管柱。具体结构与第一方面描述一致，这里不再赘述。

有益效果：

本申请公开了一种浇筑施工方法，包括将混凝土按照预设的层浇筑顺序逐层浇筑于多边形闭合钢管的每个腔体中。即分多层浇筑步骤对多边形闭合钢管进行浇筑，在每层浇筑步骤中，先浇筑中央腔体，再依次浇筑关于中央腔体对称设置的两个相对腔体直到每个腔体都完成本层浇筑。这样的浇筑顺序有利于最大限度地减小混凝土浇筑对多边形闭合钢管偏心的影响。

在浇筑混凝土之前，在多边形闭合钢管中每个腔体的侧壁上预先设置土压力计用于监测所在腔体内的混凝土与平面钢板和/或内隔钢板的压力。在浇筑混凝土之前，在多边形闭合钢管中每个腔体内预埋应变计，该应变计的弹性模量最好与混凝土的弹性模量匹配，以便于在后续混凝土的凝结硬化过程中，应变计与混凝土一起变形，以反馈所在腔体内混凝土的应变变化。在向多边形闭合钢管浇筑混凝土的过程中，实时获取各个土压力计和各个应变计所反馈的数据，根据这些反馈数据判断混凝土的收缩过程中是否与平面钢板和/或内隔钢板之间的脱空，并及时采用钻孔压浆法进行补强处理，确保混凝土的浇筑质量。

在浇筑基本完成后可以通过管外敲击法、超声波检测法及钻芯取样法再次检测各个腔体内的混凝土是否存在脱空的情况，并再次采用钻孔压浆法进行补强处理，进一步确保混凝土的浇筑质量。

为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举可选实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，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申请的某些实施例，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。

图1是本申请提供的一种多腔体多边形钢管的结构示意图；

图2是图1的俯视图；

图3是图1中其中一个腔体的浇筑示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

第一方面，本申请提供了一种多腔体多边形钢管柱的浇筑施工方法，包括：

S1、提供多块平面钢板1和内隔钢板2进行轧制和/或焊接，形成内部包含多个腔体的多边形闭合钢管10。

如图1和图2所示，在本申请可选的实施例中，在步骤S1中，平面钢板1之间相互焊接形成垂直于地面的多边形闭合钢管10，内隔钢板2垂直于地面且焊接于多边形闭合钢管10内部，将多边形闭合钢管10分隔为多个腔体；内隔钢板2上开设有多个连通孔。如图2所示，多边形闭合钢管10被内隔钢板2分隔为9个腔体：腔体11至腔体19。

可以理解，多边形闭合钢管10内的内隔钢板2用于将该多边形闭合钢管10的内部空间分隔为多个腔体。内隔钢板2上设置多个连通孔有利于后续灌胶后各个腔体之间的混凝土的连接，形成一个整体，提高柱体的承载力和延性。

S2、搅拌强度等级为C65的混凝土。

在本申请实施例中，浇筑多边形闭合钢管10的混凝土采用C65自密实商品混凝土。由混凝土搅拌站所提供的浇筑的混凝土的实际配合比如表1所示。实测混凝土流动性能良好。

表1 C65自密实混凝土配合比表

关于投料顺序，采用分次投料搅拌方法时，应通过试验确定投料顺序、数量及分段搅拌的时间等工艺参数。掺合料宜与水泥同步投料，液体外加剂宜滞后于水和水泥投料；粉状外加剂宜溶解后再投料。

关于搅拌时间，混凝土宜采用强制式搅拌机搅拌，并应搅拌均匀。当能保证搅拌均匀时可适当缩短搅拌时间。搅拌强度等级C65的混凝土时，搅拌时间应适当延长。当掺有外加剂与矿物掺合料时，搅拌时间应适当延长。

S3、将混凝土按照层浇筑顺序逐层浇筑于多边形闭合钢管10的每个腔体中，层浇筑顺序为先浇筑多边形闭合钢管10的中央腔体，再依次浇筑关于中央腔体对称设置的两个相对腔体。

在本申请实施例中，管内混凝土浇筑应在多边形闭合钢管10安装完毕并验收合格条件下，浇筑前应仔细清除钢管内的杂物，钢管内表面必须保持干净，不得有油渍、垃圾等污物，采取适当措施保持管内清洁且不得有积水，防止钢管内表面严重锈蚀。

为最大限度减小混凝土浇筑对钢柱偏心的影响，本申请分多层浇筑步骤对多边形闭合钢管10进行浇筑，每次浇筑高度不超过2米。如图2所示，在每层浇筑步骤中，先浇筑中央腔体15，再依次浇筑关于中央腔体15对称设置的两个相对腔体直到每个腔体都完成本层浇筑，比如依次浇筑腔体11和腔体19、腔体12和腔体18、腔体13和腔体17、腔体16和腔体14。

S4、喷涂自密实混凝土养护液，用塑料布将多边形闭合钢管10的管口封住。

S5、静置达到目标时长后，用与多边形闭合钢管10内的混凝土强度相等的水泥砂浆抹平多边形闭合钢管10的管口，盖上端板并焊好。

本申请采用的覆盖浇水养护法：利用平均气温高于＋5℃的自然条件，用适当的材料对混凝土表面加以覆盖并浇水，使混凝土在一定的时间内保持水泥水化作用所需要的适当温度和湿度条件。

覆盖浇水养护按下列要求进行：覆盖浇水养护应在混凝土浇筑完毕后的12h内进行，浇水次数应根据能保持混凝土处于湿润的状态来决定，混凝土的养护用水宜用饮用水。混凝土终凝后，可注入清水养护，水深不宜少于200mm。消防水池可于拆除内模混凝土达到一定强度后注水养护。

其中，浇筑工艺采用高抛法，混凝土为自密实混凝土。

一般情况下浇筑施工方法的执行顺序是S1至S5，但也可以存在顺序交换的情况，比如先执行S5再执行S1，这里不再赘述。

可以理解，本申请公开了一种多腔体多边形钢管柱的浇筑施工方法，包括将混凝土按照预设的层浇筑顺序逐层浇筑于多边形闭合钢管10的每个腔体中。即分多层浇筑步骤对多边形闭合钢管10进行浇筑，在每层浇筑步骤中，先浇筑中央腔体，再依次浇筑关于中央腔体对称设置的两个相对腔体直到每个腔体都完成本层浇筑。这样的浇筑顺序有利于最大限度地减小混凝土浇筑对多边形闭合钢管10偏心的影响。

在本申请可选的实施例中，在步骤S1的执行过程中，步骤S1还包括：在每个腔体内的平面钢板1和/或内隔钢板2上设置有土压力计，用于监测腔体内的混凝土与平面钢板1和/或内隔钢板2的压力。

在本申请可选的实施例中，在步骤S1的执行过程中，步骤S1还包括：在每个腔体内埋设应变计，用于在混凝土的凝结硬化过程中与混凝土一起形变，监测混凝土的应变变化。

在本申请可选的实施例中，在步骤S3的执行过程中，步骤S3还包括。

S31、实时获取各个土压计反馈的压力值和各个应变计反馈的应变值。

S32、对于压力值大于预设压力值的腔体应采用钻孔压浆法进行补强。

S33、对于应变值超过预设应变值范围的腔体应也采用钻孔压浆法进行补强。

可以理解，在浇筑混凝土之前，在多边形闭合钢管10中每个腔体的侧壁上预先设置土压力计用于监测所在腔体内的混凝土与平面钢板1和/或内隔钢板2的压力。在浇筑混凝土之前，在多边形闭合钢管10中每个腔体内预埋应变计，该应变计的弹性模量最好与混凝土的弹性模量匹配，以便于在后续混凝土的凝结硬化过程中，应变计与混凝土一起变形，以反馈所在腔体内混凝土的应变变化。在向多边形闭合钢管10浇筑混凝土的过程中，实时获取各个土压力计和各个应变计所反馈的数据，根据这些反馈数据判断混凝土的收缩过程中是否与平面钢板1和/或内隔钢板2之间的脱空，并及时采用钻孔压浆法进行补强处理，确保混凝土的浇筑质量。

其中，腔体内混凝土浇筑质量良好的表现在于：与平面钢板1和/或内隔钢板2的压力值小于预设压力值，且混凝土应变值在预设应变值范围内。因此，在土压计反馈的压力值大于预设压力值的情况下，可以判断该腔体内的混凝土可能存在脱空的情况，需要采用钻孔压浆法进行补强；在应变计反馈的应变值超出预设应变值范围的情况下，也可以判断该腔体内的混凝土可能存在脱空的情况，需要采用钻孔压浆法进行补强。

在本申请可选的实施例中，在步骤S3和S4之间，方法还包括：用管外敲击法、超声波检测法及钻芯取样法检测管内混凝土的浇灌质量，对于混凝土浇灌不密实的腔体采用钻孔压浆法进行补强。

可以理解，在浇筑基本完成后可以通过管外敲击法、超声波检测法及钻芯取样法再次检测各个腔体内的混凝土是否存在脱空的情况，并再次采用钻孔压浆法进行补强处理，进一步确保混凝土的浇筑质量。

在本申请可选的实施例中，构成多边形闭合钢管10的平面钢板1接近地面的底部还设置有多个排气孔；步骤S3和S4之间，方法还包括：确认排气孔有浆体流出且完成钻孔压浆法进行补强后，封堵排气孔，以保证浇筑质量。

在本申请可选的实施例中，步骤S3包括：

将混凝土按照层浇筑顺序逐层浇筑于多边形闭合钢管10的每个腔体中，直到所浇筑的混凝土表面与钢管管口的距离达到预设距离的情况下，向多边形闭合钢管10内抛洒与管内混凝土相同配比的碎石。

以腔体19为例，如图3所示，当混凝土表面浇筑至与钢管管口的距离d到达600mm处，可以向多边形闭合钢管10内抛洒与管内混凝土相同配比的碎石，抛洒可分多次，最终确保浆体表面外露有碎石，用以代替混凝土凿毛效果。

在本申请可选的实施例中，在执行步骤S3之前，方法还包括：向多腔体多边形钢管的每个腔体内浇筑强度等级同样为C65的润管砂浆，防止自由下落的自密实混凝土粗骨料产生弹跳。

多腔体多边形钢管内自密实混凝土浇灌接近管口后，在混凝土初凝前，抛洒同配比的碎石；抛洒可分多次，最终确保浆体表面外露有碎石，用以代替混凝土凿毛效果。

第二方面，本申请公开了一种多腔体多边形钢管柱，该多腔体多边形钢管柱由第一方面任一项所公开的方法制成，其具有良好的浇筑质量，混凝土脱空几率较低，具体结构与第一方面描述一致，这里不再赘述。

在本公开的各种实施方式中所使用的表述“第一”、“第二”、“所述第一”或“所述第二”可修饰各种部件而与顺序和/或重要性无关，但是这些表述不限制相应部件。以上表述仅配置为将元件与其它元件区分开的目的。例如，第一用户设备和第二用户设备表示不同的用户设备，虽然两者均是用户设备。例如，在不背离本公开的范围的前提下，第一元件可称作第二元件，类似地，第二元件可称作第一元件。

当一个元件(例如，第一元件)称为与另一元件(例如，第二元件)“(可操作地或可通信地)联接”或“(可操作地或可通信地)联接至”另一元件(例如，第二元件)或“连接至”另一元件(例如，第二元件)时，应理解为该一个元件直接连接至该另一元件或者该一个元件经由又一个元件(例如，第三元件)间接连接至该另一个元件。相反，可理解，当元件(例如，第一元件)称为“直接连接”或“直接联接”至另一元件(第二元件)时，则没有元件(例如，第三元件)插入在这两者之间。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素，此外，本申请不同实施例中具有同样命名的部件、特征、要素可能具有相同含义，也可能具有不同含义，其具体含义需以其在该具体实施例中的解释或者进一步结合该具体实施例中上下文进行确定。

以上描述仅为本申请的可选实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

取决于语境，如在此所使用的词语“如果”、“若”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果检测（陈述的条件或事件）”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测（陈述的条件或事件）时”或“响应于检测（陈述的条件或事件）”。

以上描述仅为本申请的可选实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

以上所述仅为本申请的可选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。