鋼結(jié)構(gòu)廠房鋼柱地腳螺栓常見偏差的處理

寧文濤 李強(qiáng)波

(西北電力設(shè)計(jì)院有限公司，陜西 西安 710075)

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鋼結(jié)構(gòu)廠房鋼柱地腳螺栓常見偏差的處理

寧文濤 李強(qiáng)波

(西北電力設(shè)計(jì)院有限公司，陜西 西安 710075)

從地腳螺栓在基礎(chǔ)內(nèi)錨固長度不夠、外露長度不足、平面定位有偏差等方面，介紹了鋼結(jié)構(gòu)廠房鋼柱地腳螺栓常見的三種偏差情況，并分析了各偏差問題的處理方案，以供參考。

鋼結(jié)構(gòu)廠房，地腳螺栓，錨固長度，標(biāo)高

由于鋼結(jié)構(gòu)廠房具有制造簡單、工業(yè)化程度高、施工周期短、抗震性能好等優(yōu)點(diǎn)，自20世紀(jì)90年代起在我國大規(guī)模的工業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中被廣泛采用。但由于鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)單位、施工單位專業(yè)水平良莠不齊，造成工程質(zhì)量偏差時(shí)有發(fā)生。對(duì)于上部鋼結(jié)構(gòu)的加固方法很多，書籍論文提及較多，但對(duì)鋼結(jié)構(gòu)廠房鋼柱地腳螺栓常見偏差的處理卻論述較少。

鋼結(jié)構(gòu)廠房鋼柱地腳螺栓常見問題體現(xiàn)為以下三種情況：1)地腳螺栓在基礎(chǔ)內(nèi)錨固長度不夠；2)地腳螺栓標(biāo)高有偏差，外露長度不足；3)地腳螺栓平面定位有偏差。本文作者結(jié)合多年來的設(shè)計(jì)及施工配合經(jīng)驗(yàn)，將實(shí)踐中使用過的一些廠房柱腳連接偏差的處理方法進(jìn)行了總結(jié)。

1 地腳螺栓在基礎(chǔ)內(nèi)錨固長度不夠的解決方案

GB 50906—2013機(jī)械工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范第7.4.2條規(guī)定如下：“露出式柱腳基礎(chǔ)……柱腳錨栓在基礎(chǔ)中的埋置應(yīng)滿足錨固要求，埋入長度不應(yīng)小于其直徑的25倍”，當(dāng)柱腳錨栓埋置深度小于其直徑的25倍時(shí)，則不滿足規(guī)范要求。建議采用以下方案進(jìn)行處理：

1)對(duì)于沒有吊車的門式鋼架廠房的柱腳多按鉸接支承設(shè)計(jì)，此時(shí)根據(jù)計(jì)算，如果柱腳使用中并不承受拉力，且柱腳錨栓錨固長度不小于15d時(shí)，柱腳錨栓可不做處理。理由如下：地腳螺栓在基礎(chǔ)內(nèi)的錨固長度，設(shè)計(jì)院大多是根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)》或《混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)造手冊(cè)》的有關(guān)鋼錨栓選用表按20d～25d(d為錨筋的直徑)設(shè)計(jì)的。而參照GB 50010—2010混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范第9.7.4條“預(yù)埋件錨筋中心至錨板邊緣的距離不應(yīng)小于2d和20 mm”時(shí)，“受剪和受壓直錨筋的錨固長度不應(yīng)小于15d”的規(guī)定，對(duì)于構(gòu)造錨栓只要錨固長度不小于15d就不用修改，但要做好安裝過程中鋼柱的穩(wěn)定保護(hù)工作。

2)當(dāng)為剛接柱腳時(shí)，錨栓需承受柱腳彎矩和軸力組合作用下產(chǎn)生的拉力，并兼做安裝過程固定用。應(yīng)按照《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》第8.3.1條的規(guī)定精確計(jì)算錨固長度。若仍不滿足，則可根據(jù)地腳螺栓實(shí)際應(yīng)力比按照GB 50010—2010混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范第3.2.4條“當(dāng)縱向受力鋼筋的實(shí)際配筋面積大于其設(shè)計(jì)計(jì)算面積時(shí)，修正系數(shù)取設(shè)計(jì)計(jì)算面積與實(shí)際配筋面積的比值，但對(duì)有抗震設(shè)防要求及直接承受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，不應(yīng)考慮此項(xiàng)修正”進(jìn)行錨固長度折減。

3)按照前兩種方法處理仍不能滿足時(shí)，可根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》第8.3.1條“當(dāng)錨固鋼筋的保護(hù)層厚度不大于5d時(shí)，錨固長度范圍內(nèi)應(yīng)配置橫向構(gòu)造鋼筋”的規(guī)定，只要柱腳底板和基礎(chǔ)頂面之間采用灌漿料填實(shí)空間的寬度大于5倍地腳螺栓的直徑時(shí)，可將基礎(chǔ)灌漿層厚度計(jì)入總錨固長度。由于GB 50906—2013機(jī)械工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范第7.4.3條規(guī)定“露出式柱腳基礎(chǔ)……：地腳錨栓中心至基礎(chǔ)頂面邊緣的距離，宜大于地腳錨栓直徑的5倍，且應(yīng)大于150 mm。”所以一般情況下灌漿層厚度均可計(jì)入總錨固長度，見圖1。

4)當(dāng)采用前三種方案螺栓的錨固長度仍不能滿足要求時(shí)，可將基礎(chǔ)短柱周邊鋼筋的保護(hù)層局部鑿開，通過連接鋼筋將短柱縱筋與柱腳直接焊接連接在一起。錨固長度偏差較小時(shí)，連接鋼筋可直接與鋼柱柱腳底板焊接；錨固長度偏差較大時(shí)，連接鋼筋應(yīng)與鋼柱柱腳加勁肋焊接，擴(kuò)大鋼筋與柱腳底板的夾角，以獲得較好的受力性能。需連接鋼筋的具體根數(shù)應(yīng)通過需要補(bǔ)充的錨固力計(jì)算確定，見圖2。

5)如以上4種方法未能解決螺栓的錨固長度問題時(shí)，則只能將基礎(chǔ)短柱拆除，重新埋設(shè)地腳螺栓，此時(shí)應(yīng)注意不能為了滿足錨固長度將基礎(chǔ)最上面一級(jí)臺(tái)階拆除，否則將會(huì)造成施工冷縫，影響結(jié)構(gòu)安全。實(shí)踐中可以采用將L型錨栓改為帶錨板的形式，以減小螺栓的錨固長度，同時(shí)也避免了拆除基礎(chǔ)最上面的一級(jí)臺(tái)階。

2 地腳螺栓標(biāo)高有偏差、外露長度不足的解決方案

GB 50755—2012鋼結(jié)構(gòu)工程施工規(guī)范第11.3.2條中地腳螺栓(錨栓)的允許螺栓露出長度是+30 mm和-0 mm。CECS 102∶2012 門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程第8.2.7條中地腳螺栓(錨栓)的允許偏差為+10 mm和-0 mm。超出則不能滿足規(guī)范要求。建議采用以下方案進(jìn)行處理：

1)當(dāng)螺栓外露長度的標(biāo)高偏差為10 mm以內(nèi)，但安裝時(shí)仍能保證其絲扣有兩個(gè)螺帽的長度時(shí)可不做處理。

2)當(dāng)螺栓外露長度偏低大于10 mm，但安裝時(shí)擰緊一個(gè)螺帽后的外露絲扣長度大于10 mm時(shí)，可在將螺母緊固后，用尖錘或鋼沖在螺栓靠近螺母上平面的螺紋處進(jìn)行對(duì)稱點(diǎn)鉚3處～4處，使螺栓上的螺紋被鉚成亂絲呈凹陷，阻止螺母無法旋轉(zhuǎn)起到永久防松的效果。

3)當(dāng)螺栓外露長度偏低較多時(shí)，需要把螺栓割掉用同直徑螺栓將其接長，當(dāng)螺栓直徑不大于36 mm時(shí)，兩側(cè)加焊幫條鋼筋即可；當(dāng)螺栓直徑大于36 mm時(shí)需呈品字形加焊三條幫條鋼筋，幫條鋼筋的截面面積不宜小于原螺栓截面面積的1.3倍，并不宜小于φ16 mm，焊縫長度按螺栓全截面受拉所需的焊縫受剪承載力確定，見圖3。

4)當(dāng)螺栓外露長度偏低較多(>100 mm) 時(shí),如果有加工條件也可采用比原地腳螺栓直徑大1倍的鐵件加工成內(nèi)絲扣套在原螺栓上接長。

5)如果地腳螺栓過高時(shí)，可將高出部分割去重新套螺紋即可。

3 地腳螺栓平面定位有偏差的解決方案

CECS 102∶2012門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程第8.2.7 條中地腳螺栓(錨栓)的允許中心偏差為不大于5 mm。GB 50755—2012鋼結(jié)構(gòu)工程施工規(guī)范第11.3.2條中地腳螺栓(錨栓)的允許螺栓中心偏移也是不大于5 mm。建議采用以下方案進(jìn)行處理：

1)一般情況下偏差不大于10 mm時(shí)，可以調(diào)整底板的螺栓孔位置，即擴(kuò)孔擴(kuò)為長圓孔來調(diào)整。此時(shí)螺栓孔墊板和平墊圈也應(yīng)根據(jù)擴(kuò)孔大小適當(dāng)加厚，使墊圈、墊板能保證提供給螺母足夠的承壓力。

2)地腳螺栓中心偏差大于10 mm、不大于1倍螺栓直徑，且地腳螺栓直徑不大于36 mm時(shí)，可以采用彎曲螺栓方式；當(dāng)?shù)啬_螺栓直徑大于36 mm時(shí)，采用彎曲螺栓方式時(shí)必須在彎曲部位焊上錨固鋼板，錨固鋼板焊縫應(yīng)通過計(jì)算決定，如圖4所示。彎曲螺栓施工時(shí)應(yīng)注意以下三點(diǎn)：a.螺栓彎曲時(shí)應(yīng)按6∶1的比例進(jìn)行，并將彎曲部分埋入混凝土中，基礎(chǔ)表面距第一個(gè)彎點(diǎn)大于100 mm。b.采用氧—乙炔焰加熱彎曲螺栓時(shí)，溫度應(yīng)控制在700 ℃～800 ℃范圍內(nèi)；施工應(yīng)考慮防雨措施以防發(fā)生淬火作用；采取措施隔絕火焰的影響，以免燒到混凝土面和露出的鋼筋上。c.螺栓彎曲應(yīng)在混凝土強(qiáng)度達(dá)到75%以上時(shí)方可進(jìn)行。必要時(shí)可鑿除地腳螺栓周圍部分混凝土形成局部操作坑，待施工完畢后用高強(qiáng)度細(xì)石混凝土灌實(shí)。

3)地腳螺栓中心偏差大于1倍螺栓直徑時(shí)，如果鋼柱還未制作完成可以根據(jù)現(xiàn)有螺栓位置重新設(shè)計(jì)柱腳底板，如鋼柱制作已完成可直接將地腳螺栓割除后，采用化學(xué)植筋方法重新埋設(shè)地腳螺栓。植筋時(shí)應(yīng)先做拉拔試驗(yàn)以確定植筋長度。

這里需要特別注意的是：螺栓偏心較大時(shí)不能采用彎曲螺栓方式，因?yàn)閺氖芰嵌瓤绰菟◤澢笊舷聝啥问芰Σ辉谝粭l直線上，而拉力在螺栓內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)力偶，而力偶產(chǎn)生的附加應(yīng)力在原設(shè)計(jì)中并未考慮，因而增大了鋼筋的總應(yīng)力，有可能使其超過極限應(yīng)力值使螺栓折斷。并且彎曲螺栓受力后，彎曲部位被拉伸而給混凝土以局部壓力，當(dāng)超過混凝土的壓應(yīng)力極限時(shí)，混凝土被壓碎，促使螺栓在基礎(chǔ)中松動(dòng)被拔出，使鋼柱失去平衡。

4 結(jié)語

對(duì)于廠房獨(dú)立基礎(chǔ)中的螺栓定位施工要求精度較高，建議采用錨栓定位支架、定位板等輔助固定措施以保證螺栓定位的準(zhǔn)確性，盡量避免施工誤差。如果施工誤差超過規(guī)范允許范圍時(shí)，可以根據(jù)實(shí)際情況參考使用以上方法進(jìn)行處理。

[1] GB 50906—2013,機(jī)械工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2] CECS 102∶2012,門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程[S].

[3] GB 50755—2012,鋼結(jié)構(gòu)工程施工規(guī)范[S].

[4] GB 50010—2010,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

Treatment on common steel-column foundation bolt deviation of the steel-structure workshop

Ning Wentao Li Qiangbo

(NorthwestPowerDesignAcademyCo.,Ltd,Xi’an710075,China)

Starting from aspects of foundation bolt anchorage length shortage, insufficient open length and horizontal orienting deviation, the paper introduces three common steel-structural workshop steel-column foundation bolt deviation conditions, and analyzes various deviation problems processing scheme, with a view to provide some guidance.

steel-structure workshop, foundation bolt, anchorage length, elevation

2016-11-27

寧文濤(1970- )，男，高級(jí)工程師； 李強(qiáng)波(1983- )，男，高級(jí)工程師

1009-6825(2017)04-0043-03

TU391

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