专利名称：一种钢管砼柱结构的制作方法
技术领域：
[0001]本实用新型涉及机械施工技术领域，尤其涉及一种用于超高层施工的钢管砼柱结构。
背景技术：
在机械施工技术领域，对高层建筑进行施工时，需要设计竖向柱体对上层结构进 行支撑，对此，业内普遍采用钢筋混凝土柱、全钢结构的钢柱等方式实现此目的。然而，采用 钢筋混凝土柱需要耗费大量的混凝土，而采用全钢结构则不仅需要耗费大量钢材，提高建 筑成本，而且当大型全钢结构用于工业厂房设计是，其设计难度高，又需要克服普通钢结构 钢柱存在的局部失稳的缺点。因此业界开发出了钢管砼柱结构以克服上述缺陷，目前，现有技术的钢管砼柱结 构，普遍采用钢管加设置于钢管之间的加强筋构建而成，其灌注方式通常采用柱顶开孔搭 架由高向低灌入砼，直至柱满为止；或者采用钢管柱分段开孔灌注。上述两种灌注方式均存 在很明显的缺陷，其中，采用柱顶开孔搭架由高向低灌入砼，容易造成混凝土中的石子直接 落入柱底，柱顶出现浮浆，柱内混凝土不均勻，并易出现断缝、空洞，质量不能保证等缺点， 同时采用柱顶开孔搭架的施工方式也大大地提高了施工难度，易在高空作业时形成危险 源；而采用钢管柱分段开孔灌注虽然利用泵车连续灌浆快，但是易造成柱内混凝土出现断 缝，不能保证钢管混凝土柱整体强度达到设计质量要求。有鉴于此，开发出一种设计合理的钢管砼柱结构，并且对其混凝土的灌注方法进 行相应地的改进，在保证钢管砼柱结构良好的强度性能的前提下，降低施工难度和施工风 险是业界亟待解决的问题。
发明内容基于以上现有技术的不足，本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种钢管砼 柱结构，其通过在所述钢管底部开设混凝土灌注孔，使混凝土连续不断地自下而上灌入钢 管柱内，无需振捣即可保证砼强度，且施工时不用在柱顶开孔搭架，降低了施工难度，减少 了高空作业的危险源。本实用新型所要解决的技术问题还在于提供一种钢管砼柱结构，其通过向细钢管 中灌注混凝土形成钢管砼柱结构，施工方便，工期短，且能够节约大量的混凝土和钢材，并 在设计难度和局部稳定性方面均有显著的优势。为了解决上述技术问题，本实用新型的实施例提供一种钢管砼柱结构，包括钢管 和设置于钢管之间的加强筋，所述钢管竖直固定于素土夯实的地基上，所述钢管中灌注的 混凝土形成砼柱，所述钢管上开设有混凝土灌注孔，该灌注孔开设于所述钢管底部的一侧， 且灌注孔的开孔位置在所述地基的上方。作为本实用新型钢管砼柱结构的优选方案，本实用新型的实施例提供的一种钢管 砼柱结构进一步包括以下技术特征的部分或全部[0009]优选地，所述钢管在地基俯视面上排布成矩形，所述钢管位于矩形的四个端点，所 述加强筋连接相邻排布的钢管或者成对角的钢管。通过设置加强筋能够提高钢管砼柱结构 的整体强度，且对钢管砼柱结构的切向拉伸性能有显著地改善。所述灌注孔对称设置于所述钢管底部的一侧，灌注孔的孔口焊接形成一连接管，所述连接管设置为与所述钢管形成一角度。优选地，所述连接管设置与所述钢管之间成 45°角，且连接管口斜向下。进一步地，所述灌注孔还连接有灌注装置和进料输送管，所述进料输送管与灌注 孔的孔口形成的连接管相连，所述进料输送管与所述灌注孔之间设置有一间门。所述闸门 的闸门板筒采用厚钢板加工而成，在钢板上开设有一通孔，钢板的两端均设置有限止位，使 闸门板筒在该限止位限制的方位内运动，从而实现混凝土输送管的开启或者闭合。优选地，所述进料输送管设置为多段，进料输送管之间通过接头扣相连，进料输送 管与地面固定承台之间设置有使其平衡、稳固的木制支撑点。优选地，为了保证灌注压力， 所述进料输送管长度不大于8米，而为了使进料输送管平衡、稳固，所述木制支撑点呈间距 不大于3米布置。优选地，为了避免出现灌注空隙，所述钢管顶端设置有柱顶盖板，所述柱顶盖板设 有排气孔。施工时，当钢管柱顶盖板上留有的排气孔中有混凝土溢出后，将留有排气孔的层 间横隔板或封顶板紧压在管顶端，随即点焊，待混凝土强度达到设计值的50%后，再将横隔 板或封顶板按设计要求进行补焊。与现有技术相比，本实用新型实施例的钢管砼柱结构至少具有如下有益效果本实用新型提供的钢管砼柱结构，其通过在所述钢管底部开设混凝土灌注孔，使 混凝土连续不断地自下而上灌入钢管柱内，施工时不用在柱顶开孔搭架，降低了施工难度， 减少了高空作业的危险源，由于工艺上相对简单，同时减少了高空作业量，在安全保障方面 可有较大改善，并且具有时间短、费用低等优点。采用钢管砼柱时可节省大量的建筑材料，且素混凝土无须振捣，施工方便，工期 短。根据计算，与钢筋混凝土柱相比，可节约混凝土 60-70%，同时降低造价。若与全钢结构 的钢柱相比，则可节约钢材50%，其工程造价也可降低45%。另外，在大型钢结构工业厂房 设计中，钢管砼可以仅控制长细比而不必限制轴压比。此外因其整体性能好，还克服了普通 钢结构钢柱存在的局部失稳的缺点。因此，与钢筋混凝土柱相比，截面设计可以减少60%以 上。
图1为本实用新型实施例的钢管砼柱结构及其进料输送管的俯视图；图2为本实用新型实施例的钢管砼柱结构的俯视图；图3为图2沿C-C’方向的剖视图；图4为本实用新型实施例的钢管砼柱结构的闸门板筒的示意图。
具体实施方式
以下结合附图详细说明本实用新型，其作为本说明书的一部分，通过实施例来说 明本实用新型的原理，本实用新型的其他方面、特征及其优点通过该详细说明将会变得一目了然。在所参照的附图中，不同的图中相同或相似的部件使用相同的附图标号来表示，且附图表示的是本实用新型钢管砼柱结构的一种具体实施方式
，并不对本实用新型的钢管砼 柱结构的整体形状和设计思路产生限制。如图1-3所示，本实用新型实施例提供的钢管砼柱结构，包括钢管10和设置于钢管10之间的加强筋20，钢管10竖直固定于素土夯实的地基30中，钢管10中灌注的混凝土 形成砼柱，钢管10上开设有混凝土灌注孔11，该灌注孔开设于钢管底部的一侧，且灌注孔 的开孔位置在地基的上方。在本实用新型优选是实施例中，钢管10在地基俯视面上排布成 矩形，钢管10位于矩形的四个端点，加强筋连接相邻排布的钢管或者成对角的钢管。通过 设置加强筋能够提高钢管砼柱结构的整体强度，且对钢管砼柱结构的切向拉伸性能有显著 地改善。灌注孔11对称设置于钢管底部的一侧，灌注孔的孔口焊接形成一连接管，连接管设置为与钢管形成一角度14。在本实用新型优选是实施例中，连接管设置与钢管之间成 45°角，且连接管口斜向下。在具体实现时，每组钢柱由4根小钢管圆柱连接组成，开孔时 应分批分组进行，每次开孔为2根，被开开孔的钢管成对角设置，这样可防止开孔时温度过 高引起钢柱变形，保证施工质量。灌注孔11还连接有灌注装置和进料输送管40，进料输送管40与灌注孔11的孔口 形成的连接管相连，进料输送管与灌注孔之间设置有一闸门42。如图4所示，闸门42的闸 门板筒采用厚钢板加工而成，在钢板421上开设有一通孔422，钢板的两端均设置有限止位 423，使闸门板筒在该限止位限制的方位内运动，从而实现混凝土输送管的开启或者闭合。具体实现时，进料输送管40设置为多段，进料输送管40之间通过接头扣43相连， 进料输送管与地面固定承台之间设置有使其平衡、稳固的木制支撑点41。在本实用新型是 实施例中，为了保证灌注压力，进料输送管长度不大于8米，而为了使进料输送管平衡、稳 固，木制支撑点呈间距不大于3米布置。另外，在输送管与钢管之间设置有钢筋50将二者 拉结牢固，以使施工过程中进料输送管平衡、稳固。为了避免出现灌注空隙，所述钢管顶端设置有柱顶盖板13，所述柱顶盖板设有排 气孔12。施工时，当钢管柱顶盖板上留有的排气孔中有混凝土溢出后，将留有排气孔的层间 横隔板或封顶板紧压在管顶端，随即点焊，待混凝土强度达到设计值的50%后，再将横隔板 或封顶板按设计要求进行补焊。以下结合本实用新型的钢管砼柱结构在具体灌注施工时的工艺方法介绍本实用 新型，以进一步揭示本实用新型的结构和工作原理。施工时，本实用新型实施例的钢管砼柱结构的灌注过程主要包括以下步骤步骤一、钢管柱灌注孔开设。将灌注孔开设于所述钢管底部的一侧，且灌注孔的开 孔位置在所述地基的上方，在本实施例中，灌注孔开设于地基至地基以上0. 8米的钢管上。步骤二、焊接进料输送管。将进料输送管与灌注孔的孔口焊接形成一连接管焊接 相连。具体实现时，连接管设置为与钢管形成一角度14，在本实用新型优选是实施例中，连 接管设置与钢管之间成45°角。步骤三、安装闸门及管道。将焊接于灌注孔的孔口的进料输送管安装固定于承台 或者其他相应的支撑位置，为了保证灌注压力，进料输送管长度不大于8米，而为了使进料 输送管平衡、稳固，木制支撑点呈间距不大于3米布置。另外，在输送管与钢管之间设置有钢筋50将二者拉结牢固，以使施工过程中进料输送管平衡、稳固。同时在灌注孔11与进料 输送管40之间安装闸门42。步骤四、灌水湿润管道。以提高管道的浸润效果，除去管道中可能存在的残留物。步骤五、放入砂浆润滑管道。步骤六、连接管道与泵车。步骤七、泵送混凝土。通过泵车向钢管中泵入混凝土，此时，沿B方向开启闸门42， 混凝土在进料输送管中沿A方向经由灌注孔泵入钢管中，在钢管中，位于灌注孔上方的位 置，混凝土沿D方向由下至上连续不断地进入到钢管的各个位置，由于混凝土由下至上流 动，且此时泵车能够提供足够灌注压力，所以无需振捣即可使混凝土在钢管中均勻分布，不 会出现浮浆和石子沉积等现象，同时也不会出现如分段开孔灌注砼时出现裂缝且整体强度 无法满足设计要求的缺陷。当停止灌注时，沿B’方向关闭闸门42，同时处于关闭状态的闸 门也能够防止未凝固的混凝土通过灌注孔流出钢管。步骤八、填平柱顶端混凝土。当钢管柱顶盖板上留有的排气孔中有混凝土溢出后， 将留有排气孔的层间横隔板或封顶板紧压在管顶端，随即点焊，填平柱顶端混凝土。步骤九、封压柱顶盖板焊接。待混凝土强度达到设计值的50%后，再将横隔板或封 顶板按设计要求进行补焊，封压柱顶盖板。采用上述实施例的技术方案，在设计方案、结构选择和施工工艺方面均表现出优 于现有技术的诸多优点本实用新型提供的钢管砼柱结构，其通过在所述钢管底部开设混凝土灌注孔，使 混凝土连续不断地自下而上灌入钢管柱内，施工时不用在柱顶开孔搭架，降低了施工难度， 减少了高空作业的危险源，由于工艺上相对简单，同时减少了高空作业量，在安全保障方面 可有较大改善，并且具有时间短、费用低等优点。采用钢管砼柱时可节省大量的建筑材料，且素混凝土无须振捣，施工方便，工期 短。根据计算，与钢筋混凝土柱相比，可节约混凝土 6070%，同时降低造价。若与全钢结构 的钢柱相比，则可节约钢材50%，其工程造价也可降低45%。另外，在大型钢结构工业厂房 设计中，钢管砼可以仅控制长细比而不必限制轴压比。此外因其整体性能好，还克服了普通 钢结构钢柱存在的局部失稳的缺点。因此，与钢筋混凝土柱相比，截面设计可以减少60%以 上。以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术 人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润 饰也视为本实用新型的保护范围。
权利要求一种钢管砼柱结构，包括钢管和设置于钢管之间的加强筋，所述钢管竖直固定于素土夯实的地基上，所述钢管中灌注的混凝土形成砼柱，该钢管砼柱结构的特征在于所述钢管上开设有混凝土灌注孔，该灌注孔开设于所述钢管底部的一侧，且灌注孔的开孔位置在所述地基的上方。
2.根据权利要求1所述的钢管砼柱结构，其特征在于所述钢管在地基俯视面上排布成矩形，所述钢管位于矩形的四个端点，所述加强筋连 接相邻排布的钢管或者成对角的钢管。
3.根据权利要求1所述的钢管砼柱结构，其特征在于所述灌注孔对称设置于所述钢管底部的一侧，灌注孔的孔口焊接形成一连接管，所述 连接管设置为与所述钢管形成一角度。
4.根据权利要求1所述的钢管砼柱结构，其特征在于所述灌注孔还连接有灌注装置和进料输送管，所述进料输送管与灌注孔的孔口形成的 连接管相连，所述进料输送管与所述灌注孔之间设置有一闸门。
5.根据权利要求4所述的钢管砼柱结构，其特征在于所述进料输送管设置为多段，进料输送管之间通过接头扣相连，进料输送管与地面固 定承台之间设置有使其平衡、稳固的木制支撑点。
6.根据权利要求1所述的钢管砼柱结构，其特征在于所述钢管顶端设置有柱顶盖板， 所述柱顶盖板设有排气孔。
专利摘要本实用新型公开了一种钢管砼柱结构，其包括钢管和设置于钢管之间的加强筋，所述钢管竖直固定于素土夯实的地基上，所述钢管中灌注的混凝土形成砼柱，所述钢管上开设有混凝土灌注孔，该灌注孔开设于所述钢管底部的一侧，且灌注孔的开孔位置在所述地基的上方。本实用新型的技术方案，其通过在所述钢管底部开设混凝土灌注孔，使混凝土连续不断地自下而上灌入钢管柱内，无需振捣即可保证砼强度，且施工时不用在柱顶开孔搭架，降低了施工难度，减少了高空作业的危险源；另外，本实用新型的技术方案施工方便，工期短，且能够节约大量的混凝土和钢材，并在设计难度和局部稳定性方面均有显著的优势。
文档编号E04C3/293GK201554155SQ20092006160
公开日2010年8月18日 申请日期2009年7月31日 优先权日2009年7月31日
发明者丁昌银, 何炳泉, 叶彬彬, 李首君, 柯德辉, 梁志锋, 洪城, 陈慕贞, 雷雄武, 黎丁 申请人:广州市建筑机械施工有限公司