钢管混凝土柱在水电站厂房结构中的应用探讨

　　摘要：由于钢筋混凝土柱的尺寸较大，使得各工序施工难度也较大，特别是混凝土浇筑施工时，往往需要根据排架柱连续的分层浇筑，并且模板安装工艺非常复杂，这对于施工技术提出了很高的要求。所以经过分析研究和多方论证，在水电站厂房结构中可以应用矩形的钢管混凝土柱结构，也能够发挥良好应用效果，有效提高水电站厂房的稳定性。本文简要介绍了钢管混凝土柱的优势，分析了水电站厂房项目，阐述了钢管混凝土柱在水电站厂房结构中的应用，以供参考。 

　　关键词：钢管混凝土柱；水电站厂房结构；应用 

　　钢管混凝土柱是一种钢管和混凝土相结合的结构，其多是在钢管中进行混凝土浇筑使其成为一个整体。混凝土对钢管形成套箍力，有效提高了混凝土的韧性和强度，而且全面提高了整体结构的可靠性和稳定性，极大地减少用钢量。由于水电站厂房建设面积比较大，通过应用钢管混凝土柱，一方面可以确保水电站厂房的安全性，另一方面可有效减少施工成本，提高水电站厂房建设的经济效益。 

　　一、钢管混凝土柱的优势 

　　1、塑性和韧性较好 

　　混凝土材料最大的缺点是其脆性较高，这使得其在很多工程项目中的应用受到较大限制。而钢管混凝土柱中钢管对于混凝土形成一种套箍力，从而改变了混凝土的弹性和受压力，和普通混凝土相比，其塑性变形较大，有效改善了混凝土的脆性。 

　　2、防火性强 

　　混凝土材料的吸热性较好，当发生火灾时，混凝土可以快速吸收热量，使得钢管壁缓慢升温，并且受到混凝土吸热作用的影响，钢管混凝土柱截面各个位置的温度场分布不均匀，这使得钢管混凝土柱具有较强的防火性。实验证明，等钢管截面积、等量防火涂料条件下的纯钢管柱和钢管混凝土，钢管混凝土的防火性远远高于纯钢管柱。 

　　3、承载能力高 

　　受到钢管结构形式、材料性能的限制，往往由钢管壁来维持整个结构的可靠性，无法充分发挥钢材的屈服强度。根据实验证明，单一结构形式的钢管承载能力较低，在混凝土灌注到钢管中后，钢管对混凝土形成套箍力，延缓了混凝土纵向开裂和钢管壁屈服情况，钢管和混凝土材料的有效结合，最大程度地发挥了两者的优势，和普通钢筋混凝土相比，钢管混凝土柱的承载能力更高。 

　　4、耐腐蚀性优 

　　在工程项目中使用纯钢管结构时，往往需要用防腐材料均匀涂抹在钢管外部和内部，而钢管混凝土柱在应用中，混凝土材料已经填满钢管内部，使钢管内部和各种腐蚀性物质、空气相互隔离，和纯钢管结构相比，钢管混凝土柱的防腐性和抗腐性较好。 

　　二、水电站厂房项目简介 

　　该水电站厂房位于河岸北侧，三面环山，周围地势比较平坦，该厂房设计为钢管混凝土排架柱结构，横向57m，纵长112m，厂房上部设计玻璃幕墙结构，下部采用清水墙作为防护结构，顶部采用预制装配式屋面。该水电站厂房基础应用钢筋混凝土基础，柱顶标高 1014.8，排架柱底面标高 997.8，施工过程中可以根据水电站厂房施工建设进度随时要求材料供应商供货，门窗、矩形钢管都由工厂进行预制加工然后运输到施工现场。 

　　三、钢管混凝土柱在水电站厂房结构中的应用 

　　1、施工准备 

　　水电站厂房施工之前，项目部应组织相关单位进行施工设计图纸会审，仔细研究钢管混凝土柱施工的重点和难点，向相关技术人员和施工人员进行关键技术交底，明确各个环节质量控制要求。对于各个分项工程和分部工程，编制科学合理的施工组织方案、施工安全计划和工程质量控制方法，组织项目工作人员学习相关施工要求和施工规范，还应注意施工现场的各项交接工作，如电路布置、用水管道布置、测量控制点等。同时，做好材料准备和劳动力准备，结合具体的施工进度计划，确定合适的设备和材料进场时间，由专门工作人员做好设备和材料的质量抽检，严禁施工中使用质量不达标的材料，并且项目经理应结合实际施工情况，提前制定所需工种、劳动力数量、进场时间等计划，对所有参与工程项目的工作人员进行环保、质量、安全等方面的知识教育。另外，根据水电站厂房施工现场的平面布置图，合理布置各种电力设施和消防设施，在合适位置建造临住宅、办公场所，仔细清理施工道路，为各种材料和机械设备进场提供方便。 

　　2、施工放样 

　　根据水电站厂房施工图纸上的基准点、尺寸、轴线等数据，使用测量仪器准确测设施工控制网点，在施工场地中布设测量控制网，为钢管混凝土柱的定位提供参考依据，布设完施工控制网点以后准确校核闭合误差。结合水电站厂房水准点，由测量人员将参照点引测到便于操作监控的位置，有效固定监控点，防止发生移动或者变形，提高高程控制的准确性。同时，结合轴线位置和施工控制点，使用专业测量仪器准确定位各个基点，利用钢尺精准校核。从主轴线交汇位置进行轴线定位测设，通过多个控制点实现反复校核，准确定位轴线。可靠牢固地设置龙门架，基坑和龙门架之间保留适当距离，避免开挖基坑过程中影响龙门架的稳定性。 

　　3、钢管混凝土柱施工 

　　钢管混凝土柱施工之前，找平基础杯口底部，仔细进行冲洗，清晰标记钢管中心线，厂房基础部分埋入矩形钢管，要进行适当防腐处理，提前绑扎好矩形钢管，在基础区域准确标定定位轴线，为钢管混凝土柱安装的校正和定位提供标准。在绑扎矩形钢管时应按照规范的手法，严格控制吊点，结合钢管中心位置，采用旋转吊装方法，使钢管水平起吊过程中保持竖直状态，离开地面以后吊到基础杯口位置，做好固定处理，并且利用多台测量仪器加强测量控制，做好钢管的安装校正，将安装误差控制在标准范围以内，吊装时尽量避免猛起猛放或者在地面上拖拉。钢管吊装固定过程中必须做好安装找正，包括平面位置找正、垂直找正、和标高找正，基础杯口对接钢管过程中进行平面位置找正，在吊装或者临时固定过程中做好垂直度找正，结合实际情况采用缆绳拖拽、钢管斜撑、千斤顶校正等方法进行找正。接着对矩形钢管进行固定，矩形钢管就位然后找正以后，在确保临时支撑牢固稳定的基础上，检查杯口基础缝隙中是否有杂物或者灰尘，仔细清理干净，使用细石混凝土填筑基础杯口空隙，然后振捣密实。若基础杯口和矩形钢管之间的缝隙较大，先用水泥砂浆进行关注，然后填筑细石混凝土，混凝土振捣过程中尽量避免触碰楔子。最后进行矩形钢管混凝土浇筑施工，按照从上到下的方向进行排架柱内混凝土浇筑，加强混凝土振捣施工控制，钢管混凝土柱混凝土浇筑施工分为两段：第一段进行下柱身施工，高程006.0～1006.8m；第二段进行下柱身施工，高程1006.8～1015.5m。 

　　结束语： 

　　钢管混凝土柱具有施工方便、防火性强、韧性和塑性好、承载力高等优点，其在桥梁行业、建筑行业中应用广泛。水电站厂房结构中应用钢管混凝土柱，结合水电站厂房项目的具体情况，经过仔细设计和全面调研，优化钢管混凝土柱施工，加强各个环节的施工控制，提高水电站厂房结构的可靠性和安全性。 

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