钢管混凝土叠合柱(steel tube-reinforced concrete column,STRCC)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。钢管混凝土叠合柱是以钢管混凝土和钢筋混凝土共同受力的一种组合结构，综合钢管混凝土及钢筋混凝土具有承载力高、抗震性能好、延性好等优势，能够大幅减少柱截面尺寸，提升建筑使用空间，具有良好的经济效益和实用价值，在大型公建项目和超高层项目中应用广泛。钢管混凝土叠合柱及梁柱节点施工复杂，钢管柱布置、钢筋绑扎、模板加固等工艺困难，钢管柱对接焊缝质量要求高。钢管混凝土叠合柱施工质量好坏直接影响整个结构的安全性，其施工工艺将是施工控制的重点。

　　 百色市体育中心二期项目位于百色市右江区，项目包括体育训练中心、体育馆、游泳馆、训练馆、配套用房、室外总平6个子项，总建筑面积为99 681m²。其中训练馆地上2层，地下1层，共78根钢管混凝土叠合柱，柱高28～30m，截面尺寸为800mm×(800～1 300)mm×1 300mm，其中钢管混凝土叠合柱内钢管截面尺寸为600mm×(600～1 000)mm×1 000mm，钢管壁厚达25mm。钢管混凝土叠合柱截面形式如图1所示。

　　 对于钢管混凝土叠合柱构件，既要考虑现场钢管吊装、节点区钢管和钢筋布置，又要满足结构构件稳定性。

　　 1)为实现钢管、焊接构件精准定位，采用CAD,Xsteel等专业软件进行深化设计。应用BIM技术进行三维建模，对结构进行预拼装，钢管实行工厂化制作，提高钢管构件加工制作的尺寸精度，进而确保安装准确性。

　　 2)在钢管柱栓钉上焊接横向定位钢筋，避免施工过程中纵向受力钢筋偏位，保证钢筋保护层厚度。

　　 3)在钢管柱栓钉上焊接止水螺杆，止水螺杆垂直于钢管柱面，用于模板加固，解决钢管混凝土叠合柱模板加固不稳固、混凝土成型不理想的难题。

　　 4)为保证大截面厚壁SRC梁柱节点质量，钢管柱牛腿与钢梁翼缘板的缝隙采用在翼缘板下部贴磁条的质量控制措施，达到单面焊双面成型的效果，节约焊接时间、提高焊接质量。

　　 5)利用焊接机器人对钢管柱对接焊缝进行焊接作业，具有施焊安全性能高、安装简单迅速、焊接质量好且效率高等优点。

　　 预埋件安装→首节钢管柱吊装→灌浆料塞缝→钢筋绑扎→模板安装→混凝土浇筑→混凝土养护→第2节钢管柱吊装→钢管柱对接焊。

　　 结合CAD图纸，对各安装节点进行深化设计。结合现场、运输条件、安装方案等出具深化构件加工图纸，确保出厂构件各细部尺寸的准确性。通过对钢管混凝土叠合柱中的钢管柱进行深化设计，确定梁柱节点处钢管柱耳板的焊接位置、耳板开孔穿筋位置。考虑1条钢筋同时穿过多个耳板孔，耳板实际施工孔径应比钢筋直径大4～6mm。

　　 1)测放出每组地脚螺栓轴线定位板和至少2个标高控制点，并在承台底板上做好标记。

　　 2)地脚螺栓预埋前，按螺栓布置位置制作定位钢板，螺栓穿过定位钢板上的螺栓孔固定，并将其与承台板钢筋焊接，防止施工过程中发生过大偏移。

　　 3)地脚螺栓预埋时，在各螺栓上预先拧上1颗调节螺母，用于柱安装时临时支撑及辅助垂直度调节。地脚螺栓为钢柱定位和固定的辅助构件，其安装精度及质量直接影响后续构件安装，地脚螺栓安装精度要求为:建筑物定位轴线为3.0mm，基础上桩定位轴线为1.0mm，基础支承面标主为±2.0mm，地脚螺栓(锚栓)偏移为2.0mm。

　　 根据深化设计图纸，加工时，应在钢管柱上焊接好吊耳，便于吊装、安装的准确迅速就位和确保吊装安全进行，同时可用于辅助上一节钢管柱轴线精确度、垂直度的调整。

　　 首节钢管柱下垫铁高度≥5cm，吊装前检查各垫铁面水平度。钢管柱采用旋转回直法起吊，靠近预埋螺杆时，钢管柱底板上的开孔对准螺杆缓慢降低，直到落到垫铁上，安装稳定后脱钩。

　　 钢管柱吊装就位后，按照先调整标高、再调整角度、最后调整垂直度的顺序进行调校。

　　 1)根据规范规定，单节柱垂直度允许偏差为H/1 000且≤10mm,H为柱高。若下节柱偏离轴线值较大，也分次调校以避免单节柱垂直度偏差过大。

　　 2)钢管柱垂直度监测调校过程中，要考虑梁柱接头焊接造成垂直度偏差的变化，提前预留焊接变形值，一般1个梁柱接头焊接后变形量为1～2mm，避免因焊接变形影响钢管柱垂直度。

　　 3)钢管柱数据应在撤除钢柱对接连接板、缆风绳及千斤顶等校正工具且未安装钢梁时的无约束状态下测量。

　　 首节钢管柱底部缝隙采用高强度灌浆料嵌缝，利用灌浆料微膨胀、流动性好、强度高等优点，使钢管柱底浆料密实，保证钢管柱底部与混凝土底板可靠连接。

　　 钢管柱底部间隙冲洗干净，采用50mm×80mm方木作为灌浆料侧模，侧模与钢管柱底板水平距离应>50mm。灌浆料从一侧灌入，直至另一侧溢出为止。为排除空气使灌浆料密实，不应从四周同时灌浆。

　　 钢管混凝土叠合柱的钢筋绑扎与普通混凝土柱的钢筋绑扎基本相同。

　　 1)梁柱节点处焊接有用于连接混凝土梁纵向钢筋的耳板，耳板处预留柱纵向钢筋穿过的孔洞。

　　 2)在钢管柱栓钉上沿柱高度方向每间隔1.5m焊接1道定位箍筋，将纵向钢筋和定位箍筋绑扎牢固，避免柱纵向受力钢筋在混凝土浇筑时受到扰动、产生偏位。

　　 3)对需要在端部做弯头的柱纵向钢筋，钢筋下料为直条钢筋，通过预留孔穿过耳板后，采用轻型钢筋弯曲机加工钢筋弯头。

　　 钢管混凝土叠合柱截面内为钢管柱，柱模安装加固采用的对拉螺杆无法拉通，因此采用在钢管柱栓钉上每隔1.0m沿柱身等距焊接4个止水螺杆，用于柱模加固。柱模加固如图2所示。

　　 钢管混凝土叠合柱浇筑分为钢管内部混凝土和钢管外部混凝土2部分进行。

　　 1)顶部钢管柱段混凝土浇筑时，须搭设操作平台，操作平台支承于钢管柱耳板上。通过搭设与操作平台连成整体的云梯提供工人上下施工的通道。施工云梯宜采用48×3.5钢管搭设。施工操作平台尺寸根据钢管柱截面尺寸确定，操作平台宽度≥钢柱边长(直径)+1m，栏杆高度1.2m。操作平台采用胶合板或钢筋网片满铺。云梯高度由钢管柱自由端高度确定，踏步高度400mm。云梯自距柱底200mm起，每隔2m设置1道抱柱装置。操作平台和云梯均在地面搭设，搭设完成后吊装至柱顶，并设置抱柱装置与钢管柱固定。操作平台及云梯如图3所示。

　　 2)钢管内、外部混凝土浇筑前，浇入20～30mm厚与混凝土配合比相同的去石水泥砂浆，避免混凝土根部产生蜂窝、麻面、烂根现象。

　　 3)浇筑高度>2m的混凝土时，应设置溜槽或振动溜管，以免混凝土发生离析现象。

　　 4)混凝土应振捣密实，钢管外部混凝土还需实施外部辅助振捣措施，如利用橡皮锤敲击柱模，排出混凝土内部气泡。混凝土浇筑完成后及时养护。

　　 1)钢管柱与钢筋混凝土梁节点是一种比较特殊的节点形式。钢管柱与钢筋混凝土梁节点位置通过连接耳板连接梁纵向受力钢筋。耳板长度≥5倍钢筋直径。当设计有多排纵向受力钢筋时，耳板数量也相应增加，耳板垂直距离由设计和规范要求的钢筋距离决定。

　　 2)为给梁柱节点钢筋焊接提供操作面，梁端箍筋和侧模均先预留出≥500mm长的操作面。

　　 3)钢筋与连接耳板采用CO₂气体保护焊双面焊接。钢筋焊接应按自下而上、由内而外的顺序进行，焊接完主筋后调整梁端加密箍筋。

　　 1)钢管柱与钢梁节点通过扭剪型高强螺栓连接。钢梁吊装前，须清理其摩擦面，保证摩擦面无浮锈油污。

　　 2)钢梁吊装就位后，安装螺栓临时固定，螺栓数量不得少于本节点螺栓数量的30%，且≥2颗。

　　 3)待钢梁校核调整符合要求后，利用高强螺栓替换安装螺栓并进行初拧，初拧扭力为终拧扭力的0.5倍，初拧后，24h内完成终拧。

　　 4)钢梁翼缘板与钢管柱牛腿翼缘板间采用焊接连接，使用CO₂气体保护焊。选择规格合适的磁条，磁条凹口宽度不应小于梁翼缘与牛腿翼缘的间隙，采用单面焊双面成型的焊接工艺，将磁条贴于翼缘板下部，当在翼缘板上部施焊时，焊剂被磁条挡在焊缝内，达到在翼缘板上部施焊、下部也可成型的单面焊双面成型效果。

　　 5)焊接完成后，按设计要求对焊缝进行超声波探伤检测，检测合格后磨平并涂刷与构件同色的防锈漆。

　　 第2节钢管柱吊装前，在第1节钢管柱顶部钢板内侧四周焊接高出钢管柱约20mm的钢板做内衬，辅助钢管柱对接焊施焊，提高焊接效率与质量。

　　 1)钢管柱吊装就位后，通过在工厂加工时预留的辅助耳板(吊耳)将上一节柱与下一节柱临时固定与连接，连接构件为连接板和螺栓。连接时螺栓处于未拧紧状态，便于后期钢管柱校正。钢管柱临时连接如图4所示。

　　 2)钢管柱垂直度调整通过千斤顶辅助进行，千斤顶着力点在下一节钢柱上。钢管柱轴线位置通过全站仪控制，要求偏差≤5mm。

　　 1)钢管柱对接焊时，由于钢管柱钢板厚度达25mm，故不能采用普通焊接技术。对于厚壁钢管柱焊接，为使焊缝饱满，确保焊接质量，钢管柱对接焊采用CO₂气体保护焊，多层、多道焊接技术，焊接厚度每道≤5mm，限制焊接过程的热输入量。

　　 2)为提高焊接效率、确保焊接质量及焊接施工安全。部分较危险、难度较大的钢管柱对接焊可采用焊接机器人施焊。对接焊缝上方弹水平线，安装磁力表座和道轨，保证道轨水平。焊接机器人安装在道轨上，机器人持CO₂气体保护焊焊枪，调整焊枪与钢管柱对接焊缝位置和角度。手动操控机器人手臂进行调试，在主机上调整焊接数据，试焊合格后方可进行焊接作业。

　　 3)焊接完成后，对焊缝进行全数超声波探伤检测，检测合格后磨平并涂刷防锈漆，确保焊接实体质量和观感质量。

　　 1)钢管柱人工焊接须搭设安全稳固的操作平台，钢梁螺栓连接、焊接须设置操作专用吊篮。

　　 2)灌浆料施工前，应将柱底混凝土面凿毛，清理干净后淋水湿润方可灌浆，以确保黏结强度。

　　 3)用于加固柱模的止水螺杆不得有严重锈蚀。混凝土浇筑时，需设置溜管，防止混凝土自由倾落高度过大造成离析，降低强度。

　　 4)在焊材选用上，焊丝全部选用低氢型，在满足设计强度要求的前提下，采用屈服强度较低的焊接材料。

　　 5)焊接应采用小电流薄焊道，不摆动电弧，并采用合理的焊道排列次序;采用多道焊，防止焊缝中出现裂纹缺陷，以免诱发层状撕裂;根据母材的C_eq(碳当量)和P_cm(焊缝裂纹敏感性系数)值选择正确的预热温度和后热处理。

　　 1)结合工程实际，采用钢管混凝土叠合柱及梁柱节点质量控制措施，有效保证施工质量，具有较高的应用推广价值。

　　 2)采用在钢管柱栓钉上焊接止水螺杆进行柱模加固，在栓钉上焊接横向钢筋防止钢筋偏位，成功解决加固效果差、质量不佳等缺点。

　　 3)通过对大截面厚壁钢管柱焊接工艺的改良创新、控制，有效缩短构件焊接时间，提高焊接质量。