钢结构施工中的预埋螺栓技术

     钢结构作为一种承重结构体系  , 由于具有自重 轻、强度高、塑性韧性好 、抗震性能优越 、工业装配化 程度高、施工工期短、综合经济效益显著、结构体系 灵活、造型美观等诸多优点  , 因而被越来越广泛地应 用于工业厂房、城市轨道  ( 地铁  )  车辆段库房 、大型 商场超市等大跨度或超大跨度的各类建筑中 。与其 施工工艺相对应  , 需要为这些建筑建造大型钢筋混 凝土基础或设备基础  , 埋设钢结构  ( 柱  ) 与钢筋混凝 土基础联结的结构螺栓。由于钢结构基础大  ( 上部 多呈四棱台形  ) , 螺栓悬空设置不易固定  , 钢结构安 装质量要求高  , 因此联结螺栓的埋设精度成为钢结 构安装施工的关键技术 。

 

1  工艺原理

 

利用独立的支架系统和定型模具为预埋螺栓定 位  , 经使用经纬仪或全站仪精确调整、校对后  , 一次 性完成混凝土承台浇注  , 从而达到预埋位置的准确 无误。该工艺流程的特点是  :

( 1 ) 由于采用定型模具钢板固定预埋螺栓  ,  使 螺栓组内的螺栓相对位置保持准确 。

( 2 )  利用独立的支架系统和定型模具预埋螺 栓  , 螺栓具有微调性  , 施工操作精度高  , 整体偏差小 。

( 3 ) 充分利用搭设脚手架常用的 Φ  48 mm  钢管 脚手杆和扣件周转材料  , 通用性强  , 费用低  , 可大量节省工程投入。

( 4 ) 施工工艺简便快捷  , 操作人员容易掌握。

钢结构预埋螺栓的工艺流程图如图  1  所示 。

 

 

图  1 工艺流程图

 

2  施工操作要点

 

2. 1  施工准备

2. 1. 1  地脚螺栓的加工 地脚螺栓应按设计要求加工定制和进场验收 ,   必须具备相应的材质证明和检验报告 。

2. 1. 2  定型模具的设计加工

( 1 ) 根据预埋地脚螺栓与混凝土基础轴线的相 对位置  , 并考虑模具的组装要求  , 确定模具钢板的平面尺寸  , 刻出模具钢板的纵横轴线十字线  , 然后按模具轴线确定预埋螺栓的相对位置  , 钻孔 。模具的钻 孔位置、孔径要与钢结构柱的螺栓孔位、孔径完全吻合  , 钢板厚度宜 ≮ 4 mm 。

( 2 ) 模具钢板加工好以后可以在现场组装  ,  轿 杆采用长度  2. 0 m  的短脚手杆  , 立筋采用 Φ  18 mm  螺纹钢或 Φ  20 mm  钢管  , 立筋高度应高出预埋螺栓 5 ～ 10 cm , 以方便使用钢尺校对轴线。

( 3 ) 如果混凝土基础顶部为短柱形  ,  可以考虑 在钢板中心挖孔  , 以方便混凝土浇注。

2. 1. 3  测量精度的控制

根据工程设计定位坐标及高程  , 加密测设轴线 和高程控制网  , 方便对不同部位的精确测量。

2. 2  施工顺序

根据钢结构柱的平面布置  , 先从角柱或边柱开 始  , 沿纵轴方向固定预埋螺栓 。如果为多跨度钢结构  , 应以中间跨纵轴向两侧纵轴流水施工  , 以减小测量和施工误差  , 提高整体安装精度。

2. 3  独立支架系统的安装

钢结构混凝土基础的设计尺寸较大  , 最大宽度 为  3. 8 m , 上部常设计为四棱台形状  , 支模高度远低于地脚螺栓的预埋高度  , 再者钢模或木模都具有一定的柔性  , 达不到预埋螺栓的精度要求  , 因此  , 工程 采用一套独立的支架系统。支架的安装要点如下  :

( 1 ) 沿纵轴在基础轴线两侧  0. 75 m  左右  ( 应保证在地梁外侧  )  拉线  ,  沿拉线在基础承台垫层两侧 和基础承台之间设置立杆  , 间距  2. 0 ～ 2. 5 m 。

( 2 ) 立杆应打入地基土  30 ～ 50 cm ( 根据土质软 硬程度而定  ) , 高度高出纵向水平杆约  20 mm 。纵向 水平杆必须保证水平设置  , 高度应保证预埋螺栓顶

符合设计高度并留有上下调整移动的空间。

( 3 ) 一般的基础承台施工宽度均大于  2. 0 m , 可 将基础两侧立杆和上部水平杆用斜拉杆连接  , 形成 门字形架  ; 斜拉杆与水平杆的节点间距  1. 5 m  左右  ,  保证水平杆不产生挠度变形。

( 4 ) 在斜拉杆与水平杆节点处向两侧架设斜支 撑  ( 支撑打入地基土深度约  30 cm ) , 然后在支撑附 近安装横向拉杆  , 并在基础上部由水平杆和横向拉 杆组成井字架  , 形成一空间几何不变体  , 确保架体的 刚度和稳定  ( 见图  2 )  。

 

 

图  2 独立支架系统安装示意图

2. 4  定型模具的就位调整

( 1 ) 用经纬仪或全站仪在支架系统的井字架上 测设纵横向轴线点  , 拉线形成十字轴线  , 然后把定型 模具轿杆架于井字架水平杆上  , 使模具钢板上的十 字刻线与井字架轴线拉线对正  , 用脚手扣件将轿杆 与水平杆联接  ( 暂不用扣紧  , 以备调整  )  。

(   2   ) 定型模具 就 位 后   , 拧松 轿 杆上 扣 件   , 用小 线   坠从井 字 架的 轴 线 拉线 往 模具 钢 板上投 点   , 轻 轻 敲   击轿杆   , 让定 型 模具前后 左 右微小移动   , 利 用 井字架   上的轴 线 拉线 对 其 进行 精 确调 整   , 使 投 点与 模 具 刻   痕重合   , 然后 拧 紧扣 件 。

2 . .  5   预埋螺 栓 的安装调整

(   1   )   把预埋 螺 栓从 模 具钢 板 钻孔下 穿 入   , 按 设   计要求 预 留外露螺 纹 长度   , 并用两个 螺 母将其固定   ;  用水准 仪 检测 螺 栓 顶部 标 高   , 通过上 下 螺母 微 调 至 符合标 高 要求   , 拧紧螺母   ( 暂 不要拧死   )   。

(   2   ) 用水平尺 逐 根检测 预 埋螺 栓 螺杆 立 面两 个   方向的 垂 直度   , 可轻微掰 动 螺杆进行 调 整   , 直 至两个   方向的 垂 直度达到 要 求   , 彻 底紧固螺 母 。

(   3   ) 当一个螺 栓 组的每 一 根螺 栓 的标 高 和垂 直 度都调 整 合格后   , 用 短 钢筋 将 螺栓根 部 相互 点 焊 交   圈 连接   , 使一 个 螺栓 组 拉结 成 整 体 。 如 预埋 螺 栓 较   长   , 可增加一 至 二道焊筋   , 确保 定 位的准确 与 稳 定 。  

(   4   ) 为了确保 预 埋螺栓 不 发生 整 体沉 降 和整 体 倾斜   , 还要用 短 钢筋将其 与 基础钢筋 网 架斜拉点焊   , 并在预 埋 螺栓 底 部 对角 点 焊两 根 短钢 筋   , 支 撑 于 基   础垫 层 。

(   5   ) 当 基 础钢 筋 网 架内 部 空 间 足够 大 、 不 影 响   预埋螺 栓 的整 体 安 装 时   , 可 以 在安装 模 具前 先 安 装   预埋螺 栓 。

2 .   6   预埋螺 栓 的复核

(   1   ) 当 各 基础 承 台 预埋 螺 栓 安 装完 成 后   ,   用 全   站仪在 模 具钢 板 上 测设 轴 线交 点   , 检 查 钢板 刻 痕 交   点是否 与 测设轴线 交 点重合   , 如果存 在 误差   , 通过松   动扣件 轻 击 轿 杆 微 调模 具   , 直 至使 之 完全 重 合   。 如果偏差 过 大   , 应 松 开 轿 杆扣 件 及与基 础 钢筋 网 架 的   加固连接   , 重 新 进行调 整 。

(   2   ) 用钢尺检 查 各基础 承 台螺 栓 组之 间 的距 离   是否符 合 设计 要 求   , 拉 通线 检 查各基 础 螺栓 组 同 一   排预埋 螺 栓是否直 线 排列   , 如有误差   , 重复 前 述的方   法进行 纠 正   。

(   3   ) 对 纵 向轴 线 较 长的 钢 结 构   ,   由 于视 觉 和 仪   器的局限   , 可 采 取分段预 埋 及加密控 制 网的方法   , 并   加强与 已 预埋 螺 栓 的复 核 测 量   , 确保 控 制精 度 符 合 要 求 。