高層建筑中鋼結構支撐架柱腳底座施工技術

摘要：整個工程的鋼結構的質量是由鋼管混凝土柱預埋錨栓的施工質量直接決定的，而要想實現預埋錨栓的精度準確以及在進行澆筑混凝土時規定的埋件要求，主要依靠穩固的支撐形式和切實有效的測量控制方法。筆者以廣州市某廣場塔樓的鋼管混凝土柱-框架剪力墻結構，對柱腳底座的節點構造和施工工藝進行了細致的分析。

關鍵詞：鋼結構；支撐架；底座

一、引言

在我國的高層建筑建設當中，鋼結構在很早之前就已得到了應用，目前更趨向于工業化和商品化的方向發展。我國對于鋼結構的改革、設計、制造以及安裝等方面都達到了較高的水平，并熟練掌握了各式結構復雜、跨度廣大的鋼結構建筑。在我國，工程建設技術愈發精湛，這為鋼結構的發展與利用提供了一個有利的平臺，與此同時鋼結構還可以為工程建設注入新鮮的血液。鋼結構不僅輕質高強、抗震性能強、施工周期短，而且符合當今提倡的環保、低碳、節能的理念，因此鋼結構在我國的重大工程項目中得到了廣泛的應用。

二、高層建筑鋼結構的優缺點

2.1、優點

①自身特性優良：重量較輕、質量穩定、材質均勻、強度高、抗沖擊力和抗震力較強。即使遇到臺風、地震等惡劣環境，能夠很有效地保護建筑物，減少建筑發生倒塌的情況。鋼結構隔熱保溫系統相對其他來講也比較強，可比磚混建筑節約70%的能源。

②施工周期短：鋼結構構建規模小、質量較輕，方便拆裝和運輸。不需要搭設大量的腳手架對其安裝，像一座1000m2的建筑，只需要5個工人，在20天就可以將建筑骨架搭建完成。可以和混凝土同時施工，大大的減少了施工周期。

③節省空間：鋼材要比混凝土增強了1.5倍的抗壓和抗彎強度，因此在強度相同的條件下可以減小截面面積，從而擴大建筑的有效利用空間。

④節能環保：鋼材屬于一種老化程度較慢的建筑材料，輕型鋼材結構的回收率可以達到100%。因鋼材材質不適用用粘合劑進行連接，因此其對人體的危害較小，安全性高，而且施工簡便，減少了石、灰、砂的利用，不會產生粉塵污染和噪音污染。大部分材料的重新利用率較高，減少建筑垃圾的產生。

⑤開拓空間：對于大開間的設計，鋼結構相對于傳統建筑來說更靈活性和多樣。可以對空間設計多種分割方案，最大程度的利用空間，增強面積使用率。

⑥節約成本：鋼材的資源較為充足，因此其價格不會有太劇烈的變化；鋼材的長度可以按照施工的需求進行裁剪，這樣可以有效地減少材料的浪費；鋼材在我國許多的建筑結構當中都可以應用，而且成本比傳統的建筑結構減少一半；施工周期短從而使資金周轉期也相應縮短，同時降低了成本，進行回收利用，可以節約不少資金。

2.2、缺點

①耐火性差：盡管鋼材的耐熱性可以達到150℃，但是其耐火性相比混凝土結構還差得很遠，當表面溫度達到300-400℃時，強度和彈性都會下降30-50%，一旦溫度達到600℃時，其強度和彈性幾乎為零。

②耐腐蝕性差：鋼結構中的鐵原子容易與氧氣反應生成鐵銹，因此處于潮濕或者有腐蝕介質的環境中容易發生銹蝕。鋼結構在施工時一定要采取防銹蝕、防腐等措施。

三、工程概況

圖1 柱腳底座結構示意

某廣場1號樓地下4層，地上66層，總高度為288m。主體結構采用鋼骨混凝土柱-框架剪力墻體系，鋼管柱落于3m厚筏板上，鋼管柱截面尺寸為1600mm×40mm，共18根。每根圓管柱柱腳長1800mm、質量為27.76kg的M50螺栓共30根，鋼柱埋件（錨栓支架、錨板等）鋼材材質采用Q345B，如圖1所示。

四、工程重點與難點分析

在進行對錨栓、錨板以及支撐架安裝過程的測量時，因其控制難度較大，支撐面標高誤差范圍為±3mm。

每根圓管柱柱腳由30根M50螺栓組成，施工時必須確保所有錨栓都能穿入錨板，要求每根錨栓的垂直度偏差精度極為準確，按照規范無傾斜安裝錨栓，支撐架的精度以及穩定性是錨栓的施工質量的直接影響因素。

將柱腳螺栓預埋在底板混凝土，不但要求錨栓安裝不能傾斜，而且還要求錨栓及錨栓支架的穩定性較強，確保在3m厚筏板澆筑混凝土過程中，錨栓及錨板的位置中心偏差在5mm之內。1號樓筏板底部為4排36鋼筋，單根9m長、36鋼筋重72kg，兩人合力進行搬運。

1號樓要求短工期，因此對預埋錨栓及其支撐架的插入施工時間與筏板鋼筋綁扎之間的施工順序如何安排顯得尤為重要。

五、傳統施工工藝

傳統施工工藝包括兩種：①方法1：在場外提前將錨栓與支架焊接成一個整體，等到筏板底面鋼筋綁扎好后，將其運用到施工當中，把整體吊到設計位置，仔細檢查位置準確后將支架與筏板底筋焊接固定；②方法2：將錨栓與支架焊接成一個整體，等到筏板墊層及防水施工完成之后，實施測量定位，先安裝錨栓與支撐架，同時綁扎底板鋼筋插入施工。表1是這兩種方法的對比顯示。

六、鋼結構支撐架柱腳底座施工技術

將傳統方法中鋼結構安裝與土建施工穿插占用關鍵工序、阻礙工期的缺點、鋼結構預埋錨栓的無偏斜安裝以及中心定位不超過5mm的高精度和高穩定性能這幾個要素結合起來，以支撐架的構造為基礎制定了一種由鋼板與工字鋼焊接為底座、膨脹螺栓固定底座的新型鋼結構支撐架柱腳底座施工技術。

6.1、施工流程

圖2 施工流程

6.2、關鍵步驟

6.2.1、測量

測量定位是整個過程的關鍵，測量是否精準直接決定后續工序的施工質量是否合格。測量過程大致為：要先反復核查業主提供的控制點，確認沒有問題之后就可以進行軸線引測，測完后要馬上復核，發現不符合規定的要及時重新測試直到符合要求為止。等到墊層防水施工完成后，測量員要參照支撐架的支腳個數，將每個支腳底座的定位控制線投射到底板墊層上，并經施工管理人員確認無誤后進行標注。

6.2.2、支撐架柱腳底座制作

支腳底座包括2塊鋼板，下層鋼板尺寸為 300mm×300mm×10mm，要先在下層鋼板上畫十字線，然后進行膨脹螺栓定位，留有4個M12錨栓孔。上層鋼板尺寸為300mm×300mm×20mm，在兩層鋼板中間用2塊工字鋼將其焊成一個整體，所以焊縫的質量不僅會對底座的穩定性造成影響，也對支撐架的安裝和其穩定性有間接影響。

6.2.3、支撐架底座安裝

在底板最下層安裝支撐架底座，同時進行鋼筋綁扎，完成后插入施工，將支撐架底座根據軸線固定在500mm×500mm×90mm 底座混凝土上，安裝完成后再進行重新審核，打入4顆膨脹螺栓再次固定，同時進行第2層及以上結構的鋼筋綁扎，等到底層鋼筋全部綁扎好后再定位復核，管理人員確認好后就可以對鋼管柱螺栓和其支撐架進行吊裝。

七、結束語

超高層鋼結構預埋錨栓支撐架底座施工技術打破了以錨栓精度不高、支撐架穩定性較弱、占用關鍵施工工序為漏洞的傳統施工的模式，施工效率得到大大地提升。這種方法適用于超高層鋼結構鋼管柱施工當中，利用支撐架底座施工技術的實質就是分步驟安裝支撐架，既可以實現對預埋錨栓的精度以及穩定性的要求，又能合理地安排施工進度，真正實現了施工技術現代化、高效化和安全化。

參考文獻：

[1] 杜欣雙.高層建筑結構工程施工技術分析與探討[J].價值工程.2013（22）

[2] 程小春.大型屋面陽光板施工技術[J].建筑施工.2013（05）

[3] 郭振強.淺談高層建筑地下連續墻施工要點[J].華章.2014（06）

[4] 鄭啟潤.高層建筑地下連續墻施工技術初探[J].中國高新技術企業.2013（27）