淺析輕鋼結(jié)構(gòu)柱腳設(shè)計(jì)和施工質(zhì)量控制要點(diǎn)

都智恩

【摘 要】在輕鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，柱腳作為結(jié)構(gòu)整體的重要組成部分，在結(jié)構(gòu)中起“承上啟下”的作用，將上部結(jié)構(gòu)的荷載傳遞到基礎(chǔ)，對(duì)整個(gè)工程的質(zhì)量和安全具有十分重要的意義。本文簡(jiǎn)述柱腳底板區(qū)格劃分及計(jì)算，闡述其施工時(shí)需要注意的問(wèn)題和施工控制重點(diǎn)，并對(duì)柱腳施工時(shí)出現(xiàn)的問(wèn)題，提出具體處理方法和預(yù)防措施，以保證輕鋼結(jié)構(gòu)柱腳設(shè)計(jì)和施工質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】輕鋼結(jié)構(gòu)；柱腳設(shè)計(jì)；柱底板；錨栓

柱腳作為工程上部結(jié)構(gòu)和地基基礎(chǔ)連接的節(jié)點(diǎn)，要和基礎(chǔ)牢固連接，并保證柱身的內(nèi)力可靠的傳給基礎(chǔ)。柱腳的連接有鉸接和剛接兩種形式，鉸接柱腳不承受彎矩，只承受軸向壓力和水平剪力，水平剪力通常由柱底板和基礎(chǔ)表面的摩擦力傳遞，當(dāng)水平剪力大于柱底板和基礎(chǔ)表面的摩擦力時(shí)，應(yīng)在柱腳底板下設(shè)置抗剪鍵，加強(qiáng)抗剪切能力，抗剪鍵一般用T字鋼、方鋼和H型鋼等做成。剛接柱腳承受柱端軸向壓力、水平剪力和柱端彎矩。

1 柱腳計(jì)算

1.1 柱底板面積計(jì)算

柱底板截面尺寸決定于基礎(chǔ)材料的抗壓能力，柱底板和基礎(chǔ)接觸面為作用力與反作用力，假設(shè)基礎(chǔ)對(duì)柱底板的壓應(yīng)力是均勻的，承受柱壓力所需柱底板凈面積An（柱底板長(zhǎng)乘寬，減去錨栓孔面積）為：

1.2 柱底板厚度計(jì)算

柱底板可視為一個(gè)支撐在靴梁、隔板和柱端的平板，假設(shè)基礎(chǔ)對(duì)柱底板的壓應(yīng)力是均勻的，柱底板承受基礎(chǔ)傳來(lái)的均勻反力，其厚度由板的抗彎強(qiáng)度決定。柱底板、靴梁、隔板和柱端面焊接為一個(gè)整體，將柱底板視為支撐在靴梁、隔板和柱端面邊的平板，可將柱底板分割成不同支撐邊的區(qū)格板，分別為四邊支撐、三邊支撐、兩相鄰邊支撐和一邊支撐等區(qū)格板。計(jì)算在均勻分布的基礎(chǔ)反力作用下，不同支撐的區(qū)格板單位寬度上的最大彎矩為為柱底板厚度設(shè)計(jì)彎矩。

柱腳設(shè)計(jì)時(shí)要靴梁和隔板的布置原則為盡可能使不同支撐區(qū)格板中的彎矩相差不要太大，避免因不同支撐區(qū)格板中彎矩相差太大使柱腳底板過(guò)厚，增加用鋼量。柱底板的厚度通常為20～40mm，為滿(mǎn)足基礎(chǔ)反力是均勻分布的假設(shè)，保證底板有足夠剛度，柱底板厚度應(yīng)≥14mm。

1.3 錨栓

鉸接柱腳的錨栓一般不受拉力，僅起到柱腳安裝時(shí)固定的作用和工程使用過(guò)程中緊固連接的作用，通常錨栓的直徑根據(jù)鋼柱板件的厚度和底板厚度來(lái)確定，使其相互協(xié)調(diào)，直徑一般不小于20mm，數(shù)量一般根據(jù)底板的面積和構(gòu)造確定，當(dāng)錨栓中出現(xiàn)上拔力時(shí)，鉸接柱腳的錨栓數(shù)量和個(gè)數(shù)應(yīng)根據(jù)上拔力的大小計(jì)算確定。剛接柱腳的錨栓不僅在安裝時(shí)起固定作用，而且在工程使用過(guò)程中承受柱腳彎矩產(chǎn)生的拉力，錨栓的直徑和數(shù)量應(yīng)根據(jù)柱腳彎矩的大小計(jì)算確定。

為便于柱腳安裝與調(diào)整，柱底板上的螺栓孔應(yīng)比栓桿直徑大0.2～0.5倍，錨栓錨固長(zhǎng)度不應(yīng)小于25d，鉸接柱腳錨栓應(yīng)設(shè)在柱翼緣內(nèi)側(cè)、剛接柱腳錨栓設(shè)在柱翼緣外側(cè)。

1.4 靴梁和肋板的計(jì)算

靴梁與柱連接焊縫承受柱身的壓力，其高度由連接所需的焊縫長(zhǎng)度決定，厚度略小與柱翼緣。肋板按懸臂梁計(jì)算，肋板厚度、肋板與靴梁間的連接焊縫均按其承受的彎矩和剪力計(jì)算。

2 柱腳施工

錨栓是連接上部結(jié)構(gòu)與地基基礎(chǔ)的重點(diǎn)，其施工質(zhì)量的好壞直接影響工程的整體質(zhì)量和安全使用，因此對(duì)柱腳錨栓的預(yù)埋精度要求很高。

2.1 基礎(chǔ)錨栓定位放線

定位放線是影響基礎(chǔ)錨栓精度的第一要素，必須使用全站儀嚴(yán)格控制軸線間距，同時(shí)控制點(diǎn)留設(shè)的位置要準(zhǔn)確、牢固，并在施工過(guò)程中加以保護(hù)，防止破壞。

2.2 基礎(chǔ)錨栓定位

預(yù)埋基礎(chǔ)錨栓時(shí)，根據(jù)同一組錨栓的設(shè)計(jì)尺寸，設(shè)計(jì)加工一個(gè)矩形的有足夠強(qiáng)度和剛度的固定木模板或鋼模板，其上的錨栓孔徑按錨栓直徑增加加2～3mm來(lái)設(shè)計(jì)，并在模板中心位置開(kāi)個(gè)能將手伸入基礎(chǔ)模板內(nèi)進(jìn)行固定錨栓與基礎(chǔ)鋼筋的孔，錨栓通過(guò)上下兩個(gè)螺母緊固在模板上，并與基礎(chǔ)鋼筋固定在一起，錨栓下部及中部用鋼筋交叉焊接成一個(gè)穩(wěn)固的整體立體單元，保證同一柱腳錨栓固定，其相對(duì)距離不發(fā)生變動(dòng)。錨栓固定后，架設(shè)水準(zhǔn)儀并移動(dòng)錨栓固定模板，校核錨栓標(biāo)高；以錨栓與固定模板連接處的錨栓中心為基準(zhǔn)，架設(shè)經(jīng)緯儀校核錨栓垂直度，校核完成后，要注意保護(hù)錨栓避免在澆筑混凝土?xí)r標(biāo)高及水平位置變化。

3 柱腳安裝問(wèn)題及解決措施

3.1 預(yù)埋件（錨栓）問(wèn)題現(xiàn)象

整體或局部個(gè)別錨栓偏移；標(biāo)高有誤；絲扣未采取保護(hù)措施。造成鋼柱底板螺栓孔與預(yù)埋錨栓不對(duì)位，造成預(yù)埋錨栓絲扣長(zhǎng)度不夠。解決措施：鋼結(jié)構(gòu)施工單位協(xié)同土建施工單位一起完成預(yù)埋件工作，并用水準(zhǔn)儀和經(jīng)緯儀分別校核預(yù)埋錨栓標(biāo)高、垂直度及軸線定位，校核準(zhǔn)確并固定牢固后再澆搗混凝土。

3.2 錨栓不垂直現(xiàn)象

預(yù)埋錨栓傾斜、柱腳底板傾斜不水平、基礎(chǔ)混凝土澆筑后預(yù)埋錨栓水平誤差偏大。柱子安裝后不在一條直線上，影響房屋外觀、鋼柱安裝和結(jié)構(gòu)受力，不符合施工驗(yàn)收規(guī)范要求。解決措施：錨栓施工時(shí)，可采用固定模板或?qū)摻詈赋苫\狀等固定錨栓，完善錨栓支撐體系，避免基礎(chǔ)混凝土澆筑時(shí)錨栓移位。錨栓預(yù)埋時(shí)應(yīng)校核垂直度，錨栓垂直后用固定螺栓將固定模板表面調(diào)平，柱腳安裝時(shí)用安裝螺栓先將柱底板調(diào)平后，再用無(wú)收縮砂漿二次灌漿填實(shí)。

3.3 錨栓連接問(wèn)題現(xiàn)象

柱腳錨栓未緊固，沒(méi)擰到位；柱腳墊板與柱底板未焊接；部分未露2～3個(gè)絲扣的錨栓。解決措施：柱腳錨栓施工時(shí)應(yīng)進(jìn)行二次擰緊校核并將錨桿與螺帽焊接；錨栓預(yù)埋時(shí)應(yīng)預(yù)留足夠的擰緊長(zhǎng)度，并在錨栓外部加厚防火涂料與隔熱處理，以防失火時(shí)影響錨固性能；應(yīng)補(bǔ)測(cè)基礎(chǔ)沉降觀測(cè)資料，預(yù)留錨栓沉降的長(zhǎng)度。

4 結(jié)束語(yǔ)

柱腳錨栓在輕鋼結(jié)構(gòu)中非常重要，在設(shè)計(jì)和施工時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制，確保安全可靠，保證結(jié)構(gòu)整體工程質(zhì)量。本文講述輕鋼結(jié)構(gòu)柱腳設(shè)計(jì)、施工安裝過(guò)程及對(duì)安裝時(shí)的主要問(wèn)題提出解決措施，以供輕鋼結(jié)構(gòu)柱腳設(shè)計(jì)和施工時(shí)參考，解決柱腳施工中主要問(wèn)題，保證柱腳設(shè)計(jì)及施工質(zhì)量。

【參考文獻(xiàn)】

[1]GB50205-2001 鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范[S].

[2]王元清，章軍.鋼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)錨栓定位施工的改進(jìn)方法[J].施工技術(shù)，2004，3（11）：53-54.

[3]呂京錄，李先坤.基礎(chǔ)錨栓預(yù)埋加固方案[J].青島建筑工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2003，24（2）：90-92.

[責(zé)任編輯：田吉捷]