論超高層建筑鋼結(jié)構(gòu)埋入式柱腳及其支撐體系施工

范帥昌 楊超 鄭浩 王鵬飛 曹菁華

【摘 要】超高層建筑在經(jīng)濟(jì)發(fā)展快速的城市核心區(qū)使用廣泛，型鋼混凝土的結(jié)構(gòu)特性決定了其結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)。其中，鋼柱埋入式柱腳對鋼柱的定位、承重形式及對首節(jié)鋼柱定位具有決定性影響。文章以眾邦國貿(mào)中心項(xiàng)目工程為例，主要介紹了超高層埋入式柱腳節(jié)點(diǎn)從設(shè)計(jì)到安裝的技術(shù)要點(diǎn)。

【關(guān)鍵詞】超高層；鋼結(jié)構(gòu)；埋入式柱腳

【中圖分類號】TU973.13 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1674-0688（2018）06-0094-02

超高層建筑具有占地面積小、空間利用率高等優(yōu)點(diǎn)，在城市高速發(fā)展的今天得到廣泛應(yīng)用。鋼結(jié)構(gòu)因其強(qiáng)度高、自重小、施工周期短等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于超高層建筑結(jié)構(gòu)體系中。在施工過程中，鋼結(jié)構(gòu)埋入式柱腳節(jié)點(diǎn)施工對工程整體質(zhì)量具有重要影響。

1 工程概況

眾邦金水灣1號院眾邦國貿(mào)中心項(xiàng)目位于甘肅省蘭州市安寧區(qū)萬新南路，建筑類別為一類超高層，抗震設(shè)防烈度為8°。南北雙塔樓型鋼混凝土結(jié)構(gòu)，北塔樓建筑高度為239.275 m，南塔樓建筑高度為189.275 m，基礎(chǔ)形式為平板式筏基，筏板厚度分別為3.4 m、2.7 m，型鋼柱柱腳最大埋深處達(dá)9.25 m，總用鋼量為1.5萬t。

2 埋入式柱腳結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)

2.1 柱腳深化設(shè)計(jì)要求

在鋼結(jié)構(gòu)中，柱腳能夠?qū)⑸喜拷Y(jié)構(gòu)的荷載傳遞給基礎(chǔ)，起著承上啟下的作用，是結(jié)構(gòu)中十分重要的環(huán)節(jié)，對結(jié)構(gòu)整體安全具有重要意義。本工程超高層鋼結(jié)構(gòu)選用埋入式柱腳。柱腳支撐結(jié)構(gòu)體系因柱截面形式不同而有組合柱、“十”字柱、“T”形柱、“H”形柱等之分，支架截面形式隨構(gòu)件截面形式變化不一。柱腳支撐結(jié)構(gòu)存在柱腳安裝與筏板鋼筋交叉施工、鋼柱埋深大、施工難度大、安裝精度要求高、安全技術(shù)保證措施要求高等要求，柱腳與基礎(chǔ)連接方式需妥善處理。

2.2 深化設(shè)計(jì)

根據(jù)施工要求與現(xiàn)場情況，認(rèn)真熟悉基礎(chǔ)底板平面圖、鋼筋分布及配筋圖等施工圖紙，將超高層鋼結(jié)構(gòu)埋入式柱腳支撐體系進(jìn)行二次深化設(shè)計(jì)為錨栓支架的形式。明確與電梯井、集水井放坡處錨栓及錨栓支架與地基的可靠連接，針對不同位置采取不同支架加固措施。確定錨栓支架標(biāo)高并在鋼結(jié)構(gòu)二次深化設(shè)計(jì)專業(yè)軟件Tekla模型中模擬，避免錨栓支架與筏板鋼筋交叉碰撞，防止錨栓及錨栓支架偏移。組成支架的角鋼數(shù)量不宜過多，以減少或避免鋼筋網(wǎng)與其碰撞，根據(jù)鋼柱截面形式的不同，將柱腳設(shè)計(jì)成4～8個(gè)豎向支撐。采用角鋼支架體系承載首節(jié)鋼柱的重量，材料選用角鋼L75×8以同時(shí)滿足支撐強(qiáng)度與經(jīng)濟(jì)效益的要求。并在支架表面與柱腳底板相對應(yīng)的位置開孔，以錨栓的形式連接。筏板底層柱底采用12 mm的鋼板與角鋼連接，鋼板尺寸為錨栓支架外擴(kuò)100 mm，以此來減少支架底部對混凝土墊層的壓強(qiáng)。支架本身應(yīng)為穩(wěn)固結(jié)構(gòu)，可通過斜撐加固保證穩(wěn)定。

3 柱腳結(jié)構(gòu)加工制作

（1）下料。下料前對角鋼原材進(jìn)行質(zhì)檢，主要包括對質(zhì)量證明文件的檢查和原材抽樣試驗(yàn)檢測。下料時(shí)要考慮焊接余量和焊接變形以保證構(gòu)件整體外形尺寸。開孔時(shí)，要保證上下兩道水平支撐上的錨栓孔距均勻，開孔位置豎向?qū)?yīng)，防止安裝后錨栓傾斜移位。

（2）組裝。在組裝過程中要合理安排焊接順序，對于矩形的錨栓支架要按照對稱的位置組裝焊接，同時(shí)架支胎模，保證焊接完成后錨栓支架上平面的水平度。

（3）出廠驗(yàn)收。出廠前要嚴(yán)格質(zhì)量檢查驗(yàn)收，保證焊縫質(zhì)量，控制構(gòu)件尺寸偏差，為后續(xù)現(xiàn)場安裝打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

4 柱腳結(jié)構(gòu)的安裝

在傳統(tǒng)的安裝過程中，存在以下問題：①錨栓支架的定位孔間距偏差要符合相關(guān)規(guī)范要求，柱腳錨栓的安裝垂偏精度高。②放置地腳錨栓支架墊板時(shí)應(yīng)定位準(zhǔn)確，固定牢靠，錨栓支架安裝加固后保證其定位仍然準(zhǔn)確。③錨栓、定位環(huán)板及錨栓支架安裝過程中測量控制難度較大。對此，制定了下列具體的安裝方法。

4.1 安裝前準(zhǔn)備

4.1.1 鋼構(gòu)件的預(yù)檢和復(fù)檢

（1）預(yù)檢：對鋼材的產(chǎn)品質(zhì)量證明書、檢測報(bào)告及復(fù)檢報(bào)告；焊接材料的產(chǎn)品質(zhì)量證明書、檢測報(bào)告及復(fù)驗(yàn)報(bào)告；構(gòu)件焊縫外觀尺寸及超聲波探傷報(bào)告；構(gòu)件外觀、尺寸實(shí)際偏差等資料進(jìn)行檢查。構(gòu)件外觀檢查包括鋼構(gòu)件的幾何尺寸，連接板零件的位置、角度，螺栓孔直徑及位置，焊縫坡口，節(jié)點(diǎn)的摩擦面，附件的數(shù)量及規(guī)格等。

（2）復(fù)檢：對進(jìn)入施工現(xiàn)場的成品構(gòu)件，應(yīng)按照構(gòu)件發(fā)運(yùn)清單及相關(guān)規(guī)范、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計(jì)文件進(jìn)行檢查，對構(gòu)件制作過程中的各項(xiàng)技術(shù)資料進(jìn)行核查，檢查過程中對不符合規(guī)范要求的鋼構(gòu)件進(jìn)行返廠處理。

（3）組裝：檢查無誤后將錨栓逐次安裝進(jìn)入孔中，點(diǎn)焊加以固定。

4.1.2 軸線、標(biāo)高的復(fù)核

鋼結(jié)構(gòu)安裝前對型鋼柱軸線及標(biāo)高進(jìn)行復(fù)核檢查，只有符合要求后才能進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)的吊裝施工。以測繪院布控的原始控制點(diǎn)對現(xiàn)場進(jìn)行軸線和標(biāo)高控制點(diǎn)的加密放樣，再根據(jù)控制線測放出每一個(gè)錨栓支架的中心、“十”字交叉線和標(biāo)高控制點(diǎn)。此外，由于錨栓支架位于柱腳，在基坑底部，故在定位安裝前提前引導(dǎo)出定位點(diǎn)，使其具有觀測視野。從最原始的坐標(biāo)點(diǎn)引出，按照“基坑—筏板面—筏板底”的步驟一次引出至少兩站以得到至少3個(gè)三級基點(diǎn)。其中，至少在2個(gè)點(diǎn)位進(jìn)行放樣以指導(dǎo)安裝定位，再從另一個(gè)點(diǎn)對已完成的安裝成果進(jìn)行復(fù)測。但由于現(xiàn)場基坑深、施工交叉作業(yè)等影響，測量放樣過程存在阻礙，所以實(shí)際工作中往往會應(yīng)用較多的三級基點(diǎn)。

4.2 錨栓支架的安裝（如圖1所示）

4.2.1 錨栓支架定位

（1）錨栓支架放置前應(yīng)在支架底部安置12 mm厚的墊板，墊板放置于墊層之上、筏板底層鋼筋之下，定位后應(yīng)固定牢靠，錨栓支架生根于支架墊板之上，分散錨栓支架豎向支撐的點(diǎn)應(yīng)力為面應(yīng)力，保證錨栓支架的穩(wěn)定性，減少對基礎(chǔ)墊層的擾動(dòng)和損壞。

（2）對錨栓支架的每個(gè)邊進(jìn)行分中，然后通過確定矩形兩條邊中點(diǎn)的方法確定錨栓支架的平面位置。選用邊的中點(diǎn)定位可以減少施工過程中的誤差影響。錨栓及支架精準(zhǔn)定位后與錨栓支架墊板可靠連接。

（3）對錨栓及錨栓支架的平面位置及標(biāo)高進(jìn)行復(fù)核，合格后方可進(jìn)行基礎(chǔ)底板下層鋼筋綁扎。

（4）筏板底層鋼筋綁扎完成后再次對錨栓及錨栓支架進(jìn)行二次復(fù)核。

4.2.2 錨栓標(biāo)高調(diào)整

埋入式柱腳錨栓的埋設(shè)安裝精度，直接關(guān)系到后續(xù)整體結(jié)構(gòu)的安裝質(zhì)量，所以安裝前后必須對錨栓的軸線、標(biāo)高及伸出長度進(jìn)行認(rèn)真核查、驗(yàn)收。標(biāo)高及水平度的調(diào)整一定要精確，為型鋼柱的精準(zhǔn)定位安裝打好基礎(chǔ)。錨栓標(biāo)高調(diào)整時(shí)，用全站儀對錨栓頂部空間坐標(biāo)進(jìn)行精確定位。

4.3 安裝復(fù)核

安裝完成后要對鋼柱進(jìn)行復(fù)核，包括柱身的垂直度、柱頂坐標(biāo)的平面位置、柱頂標(biāo)高等。在復(fù)測結(jié)果良好、誤差調(diào)整完畢后，需對柱腳、柱身整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固支撐。

4.4 錨栓支架加固

在安裝首節(jié)鋼柱前，要把支架底部通過墊板與筏板鋼筋焊牢固定，錨栓支架4個(gè)角各加設(shè)1道剛性斜支撐，用料為L75×5，與地面夾角呈45°。一端連接錨栓支架，另一端固定在筏板的底層鋼筋上，焊接為一個(gè)整體，在加固前后應(yīng)注意對錨栓支架的位置及標(biāo)高進(jìn)行復(fù)測。

5 結(jié)語

綜上所述，鋼結(jié)構(gòu)埋入式柱腳在超高層建筑施工過程中對整體定位精度與結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性具有較大影響。只有嚴(yán)格控制設(shè)計(jì)到安裝的各個(gè)環(huán)節(jié)，對待不同的工程環(huán)境，不能將施工方法生搬硬套，應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場因地制宜、設(shè)計(jì)加工與現(xiàn)場安裝統(tǒng)籌兼顧才能達(dá)到預(yù)期效果。

參 考 文 獻(xiàn)

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[2]歐陽超，陳華周，楊曉毅.超重、傾斜埋入式鋼柱腳安裝施工技術(shù)[J].施工技術(shù)，2006（9）：4-5，9.

[3]何旭，陸建新，陳龍章，等.型鋼混凝土柱埋入式柱腳與鋼筋穿插施工技術(shù)[J].施工技術(shù)，2017，46（S1）：303-305.

[責(zé)任編輯：鐘聲賢]