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论超高层建筑钢结构埋入式柱脚及其支撑体系施工

作者：范帅昌 杨超 郑浩 王鹏飞 曹菁华 来源：《企业科技与发展》2018年第06期

【摘 要】超高层建筑在经济发展快速的城市核心区使用广泛，型钢混凝土的结构特性决定了其结构优点。其中，钢柱埋入式柱脚对钢柱的定位、承重形式及对首节钢柱定位具有决定性影响。文章以众邦国贸中心项目工程为例，主要介绍了超高层埋入式柱脚节点从设计到安装的技术要点。

【关键词】超高层；钢结构；埋入式柱脚

【中图分类号】TU973.13 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2018）06-0094-02 超高层建筑具有占地面积小、空间利用率高等优点，在城市高速发展的今天得到广泛应用。钢结构因其强度高、自重小、施工周期短等优点，广泛应用于超高层建筑结构体系中。在施工过程中，钢结构埋入式柱脚节点施工对工程整体质量具有重要影响。 1 工程概况

众邦金水湾1号院众邦国贸中心项目位于甘肃省兰州市安宁区万新南路，建筑类别为一类超高层，抗震设防烈度为8°。南北双塔楼型钢混凝土结构，北塔楼建筑高度为239.275 m，南塔楼建筑高度为189.275 m，基础形式为平板式筏基，筏板厚度分别为3.4 m、2.7 m，型钢柱柱脚最大埋深处达9.25 m，总用钢量为1.5万t。 2 埋入式柱脚结构深化设计 2.1 柱脚深化设计要求

在钢结构中，柱脚能够将上部结构的荷载传递给基础，起着承上启下的作用，是结构中十分重要的环节，对结构整体安全具有重要意义。本工程超高层钢结构选用埋入式柱脚。柱脚支撑结构体系因柱截面形式不同而有组合柱、“十”字柱、“T”形柱、“H”形柱等之分，支架截面形式随构件截面形式变化不一。柱脚支撑结构存在柱脚安装与筏板钢筋交叉施工、钢柱埋深大、施工难度大、安装精度要求高、安全技术保证措施要求高等要求，柱脚与基础连接方式需妥善处理。

2.2 深化设计

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根据施工要求与现场情况，认真熟悉基础底板平面图、钢筋分布及配筋图等施工图纸，将超高层钢结构埋入式柱脚支撑体系进行二次深化设计为锚栓支架的形式。明确与电梯井、集水井放坡处锚栓及锚栓支架与地基的可靠连接，针对不同位置采取不同支架加固措施。确定锚栓支架标高并在钢结构二次深化设计专业软件Tekla模型中模拟，避免锚栓支架与筏板钢筋交叉碰撞，防止锚栓及锚栓支架偏移。组成支架的角钢数量不宜过多，以减少或避免钢筋网与其碰撞，根据钢柱截面形式的不同，将柱脚设计成4～8个竖向支撑。采用角钢支架体系承载首节钢柱的重量，材料选用角钢L75×8以同时满足支撑强度与经济效益的要求。并在支架表面与柱脚底板相对应的位置开孔，以锚栓的形式连接。筏板底层柱底采用12 mm的钢板与角钢连接，钢板尺寸为锚栓支架外扩100 mm，以此来减少支架底部对混凝土垫层的压强。支架本身应为稳固结构，可通过斜撑加固保证稳定。 3 柱脚结构加工制作

（1）下料。下料前对角钢原材进行质检，主要包括对质量证明文件的检查和原材抽样试验检测。下料时要考虑焊接余量和焊接变形以保证构件整体外形尺寸。开孔时，要保证上下两道水平支撑上的锚栓孔距均匀，开孔位置竖向对应，防止安装后锚栓倾斜移位。

（2）组装。在组装过程中要合理安排焊接顺序，对于矩形的锚栓支架要按照对称的位置组装焊接，同时架支胎模，保证焊接完成后锚栓支架上平面的水平度。

（3）出厂验收。出厂前要严格质量检查验收，保证焊缝质量，控制构件尺寸偏差，为后续现场安装打下坚实基础。 4 柱脚结构的安装

在传统的安装过程中，存在以下问题：①锚栓支架的定位孔间距偏差要符合相关规范要求，柱脚锚栓的安装垂偏精度高。②放置地脚锚栓支架垫板时应定位准确，固定牢靠，锚栓支架安装加固后保证其定位仍然准确。③锚栓、定位环板及锚栓支架安装过程中测量控制难度较大。对此，制定了下列具体的安装方法。 4.1 安装前准备

4.1.1 钢构件的预检和复检

（1）预检：对钢材的产品质量证明书、检测报告及复检报告；焊接材料的产品质量证明书、检测报告及复验报告；构件焊缝外观尺寸及超声波探伤报告；构件外观、尺寸实际偏差等资料进行检查。构件外观检查包括钢构件的几何尺寸，连接板零件的位置、角度，螺栓孔直径及位置，焊缝坡口，节点的摩擦面，附件的数量及规格等。

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（2）复检：对进入施工现场的成品构件，应按照构件发运清单及相关规范、技术标准及设计文件进行检查，对构件制作过程中的各项技术资料进行核查，检查过程中对不符合规范要求的钢构件进行返厂处理。

（3）组装：检查无误后将锚栓逐次安装进入孔中，点焊加以固定。 4.1.2 轴线、标高的复核

钢结构安装前对型钢柱轴线及标高进行复核检查，只有符合要求后才能进行钢结构的吊装施工。以测绘院布控的原始控制点对现场进行轴线和标高控制点的加密放样，再根据控制线测放出每一个锚栓支架的中心、“十”字交叉线和标高控制点。此外，由于锚栓支架位于柱脚，在基坑底部，故在定位安装前提前引导出定位点，使其具有观测视野。从最原始的坐标点引出，按照“基坑—筏板面—筏板底”的步骤一次引出至少两站以得到至少3个三级基点。其中，至少在2个点位进行放样以指导安装定位，再从另一个点对已完成的安装成果进行复测。但由于现场基坑深、施工交叉作业等影响，测量放样过程存在阻碍，所以实际工作中往往会应用较多的三级基点。

4.2 锚栓支架的安装（如图1所示） 4.2.1 锚栓支架定位

（1）锚栓支架放置前应在支架底部安置12 mm厚的垫板，垫板放置于垫层之上、筏板底层钢筋之下，定位后应固定牢靠，锚栓支架生根于支架垫板之上，分散锚栓支架竖向支撑的点应力为面应力，保证锚栓支架的稳定性，减少对基础垫层的扰动和损坏。

（2）对锚栓支架的每个边进行分中，然后通过确定矩形两条边中点的方法确定锚栓支架的平面位置。选用边的中点定位可以减少施工过程中的误差影响。锚栓及支架精准定位后与锚栓支架垫板可靠连接。

（3）对锚栓及锚栓支架的平面位置及标高进行复核，合格后方可进行基础底板下层钢筋绑扎。

（4）筏板底层钢筋绑扎完成后再次对锚栓及锚栓支架进行二次复核。 4.2.2 锚栓标高调整

埋入式柱脚锚栓的埋设安装精度，直接关系到后续整体结构的安装质量，所以安装前后必须对锚栓的轴线、标高及伸出长度进行认真核查、验收。标高及水平度的调整一定要精确，为型钢柱的精准定位安装打好基础。锚栓标高调整时，用全站仪对锚栓顶部空间坐标进行精确定位。