鋼結構廠房鋼柱地腳螺栓常見偏差的處理

寧文濤 李強波

(西北電力設計院有限公司，陜西 西安 710075)

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鋼結構廠房鋼柱地腳螺栓常見偏差的處理

寧文濤 李強波

(西北電力設計院有限公司，陜西 西安 710075)

從地腳螺栓在基礎內錨固長度不夠、外露長度不足、平面定位有偏差等方面，介紹了鋼結構廠房鋼柱地腳螺栓常見的三種偏差情況，并分析了各偏差問題的處理方案，以供參考。

鋼結構廠房，地腳螺栓，錨固長度，標高

由于鋼結構廠房具有制造簡單、工業化程度高、施工周期短、抗震性能好等優點，自20世紀90年代起在我國大規模的工業基礎設施建設中被廣泛采用。但由于鋼結構設計單位、施工單位專業水平良莠不齊，造成工程質量偏差時有發生。對于上部鋼結構的加固方法很多，書籍論文提及較多，但對鋼結構廠房鋼柱地腳螺栓常見偏差的處理卻論述較少。

鋼結構廠房鋼柱地腳螺栓常見問題體現為以下三種情況：1)地腳螺栓在基礎內錨固長度不夠；2)地腳螺栓標高有偏差，外露長度不足；3)地腳螺栓平面定位有偏差。本文作者結合多年來的設計及施工配合經驗，將實踐中使用過的一些廠房柱腳連接偏差的處理方法進行了總結。

1 地腳螺栓在基礎內錨固長度不夠的解決方案

GB 50906—2013機械工業廠房結構設計規范第7.4.2條規定如下：“露出式柱腳基礎……柱腳錨栓在基礎中的埋置應滿足錨固要求，埋入長度不應小于其直徑的25倍”，當柱腳錨栓埋置深度小于其直徑的25倍時，則不滿足規范要求。建議采用以下方案進行處理：

1)對于沒有吊車的門式鋼架廠房的柱腳多按鉸接支承設計，此時根據計算，如果柱腳使用中并不承受拉力，且柱腳錨栓錨固長度不小于15d時，柱腳錨栓可不做處理。理由如下：地腳螺栓在基礎內的錨固長度，設計院大多是根據《鋼結構設計手冊》或《混凝土結構構造手冊》的有關鋼錨栓選用表按20d～25d(d為錨筋的直徑)設計的。而參照GB 50010—2010混凝土結構設計規范第9.7.4條“預埋件錨筋中心至錨板邊緣的距離不應小于2d和20 mm”時，“受剪和受壓直錨筋的錨固長度不應小于15d”的規定，對于構造錨栓只要錨固長度不小于15d就不用修改，但要做好安裝過程中鋼柱的穩定保護工作。

2)當為剛接柱腳時，錨栓需承受柱腳彎矩和軸力組合作用下產生的拉力，并兼做安裝過程固定用。應按照《混凝土結構設計規范》第8.3.1條的規定精確計算錨固長度。若仍不滿足，則可根據地腳螺栓實際應力比按照GB 50010—2010混凝土結構設計規范第3.2.4條“當縱向受力鋼筋的實際配筋面積大于其設計計算面積時，修正系數取設計計算面積與實際配筋面積的比值，但對有抗震設防要求及直接承受動力荷載的結構構件，不應考慮此項修正”進行錨固長度折減。

3)按照前兩種方法處理仍不能滿足時，可根據《混凝土結構設計規范》第8.3.1條“當錨固鋼筋的保護層厚度不大于5d時，錨固長度范圍內應配置橫向構造鋼筋”的規定，只要柱腳底板和基礎頂面之間采用灌漿料填實空間的寬度大于5倍地腳螺栓的直徑時，可將基礎灌漿層厚度計入總錨固長度。由于GB 50906—2013機械工業廠房結構設計規范第7.4.3條規定“露出式柱腳基礎……：地腳錨栓中心至基礎頂面邊緣的距離，宜大于地腳錨栓直徑的5倍，且應大于150 mm。”所以一般情況下灌漿層厚度均可計入總錨固長度，見圖1。

4)當采用前三種方案螺栓的錨固長度仍不能滿足要求時，可將基礎短柱周邊鋼筋的保護層局部鑿開，通過連接鋼筋將短柱縱筋與柱腳直接焊接連接在一起。錨固長度偏差較小時，連接鋼筋可直接與鋼柱柱腳底板焊接；錨固長度偏差較大時，連接鋼筋應與鋼柱柱腳加勁肋焊接，擴大鋼筋與柱腳底板的夾角，以獲得較好的受力性能。需連接鋼筋的具體根數應通過需要補充的錨固力計算確定，見圖2。

5)如以上4種方法未能解決螺栓的錨固長度問題時，則只能將基礎短柱拆除，重新埋設地腳螺栓，此時應注意不能為了滿足錨固長度將基礎最上面一級臺階拆除，否則將會造成施工冷縫，影響結構安全。實踐中可以采用將L型錨栓改為帶錨板的形式，以減小螺栓的錨固長度，同時也避免了拆除基礎最上面的一級臺階。

2 地腳螺栓標高有偏差、外露長度不足的解決方案

GB 50755—2012鋼結構工程施工規范第11.3.2條中地腳螺栓(錨栓)的允許螺栓露出長度是+30 mm和-0 mm。CECS 102∶2012 門式剛架輕型房屋鋼結構技術規程第8.2.7條中地腳螺栓(錨栓)的允許偏差為+10 mm和-0 mm。超出則不能滿足規范要求。建議采用以下方案進行處理：

1)當螺栓外露長度的標高偏差為10 mm以內，但安裝時仍能保證其絲扣有兩個螺帽的長度時可不做處理。

2)當螺栓外露長度偏低大于10 mm，但安裝時擰緊一個螺帽后的外露絲扣長度大于10 mm時，可在將螺母緊固后，用尖錘或鋼沖在螺栓靠近螺母上平面的螺紋處進行對稱點鉚3處～4處，使螺栓上的螺紋被鉚成亂絲呈凹陷，阻止螺母無法旋轉起到永久防松的效果。

3)當螺栓外露長度偏低較多時，需要把螺栓割掉用同直徑螺栓將其接長，當螺栓直徑不大于36 mm時，兩側加焊幫條鋼筋即可；當螺栓直徑大于36 mm時需呈品字形加焊三條幫條鋼筋，幫條鋼筋的截面面積不宜小于原螺栓截面面積的1.3倍，并不宜小于φ16 mm，焊縫長度按螺栓全截面受拉所需的焊縫受剪承載力確定，見圖3。

4)當螺栓外露長度偏低較多(>100 mm) 時,如果有加工條件也可采用比原地腳螺栓直徑大1倍的鐵件加工成內絲扣套在原螺栓上接長。

5)如果地腳螺栓過高時，可將高出部分割去重新套螺紋即可。

3 地腳螺栓平面定位有偏差的解決方案

CECS 102∶2012門式剛架輕型房屋鋼結構技術規程第8.2.7 條中地腳螺栓(錨栓)的允許中心偏差為不大于5 mm。GB 50755—2012鋼結構工程施工規范第11.3.2條中地腳螺栓(錨栓)的允許螺栓中心偏移也是不大于5 mm。建議采用以下方案進行處理：

1)一般情況下偏差不大于10 mm時，可以調整底板的螺栓孔位置，即擴孔擴為長圓孔來調整。此時螺栓孔墊板和平墊圈也應根據擴孔大小適當加厚，使墊圈、墊板能保證提供給螺母足夠的承壓力。

2)地腳螺栓中心偏差大于10 mm、不大于1倍螺栓直徑，且地腳螺栓直徑不大于36 mm時，可以采用彎曲螺栓方式；當地腳螺栓直徑大于36 mm時，采用彎曲螺栓方式時必須在彎曲部位焊上錨固鋼板，錨固鋼板焊縫應通過計算決定，如圖4所示。彎曲螺栓施工時應注意以下三點：a.螺栓彎曲時應按6∶1的比例進行，并將彎曲部分埋入混凝土中，基礎表面距第一個彎點大于100 mm。b.采用氧—乙炔焰加熱彎曲螺栓時，溫度應控制在700 ℃～800 ℃范圍內；施工應考慮防雨措施以防發生淬火作用；采取措施隔絕火焰的影響，以免燒到混凝土面和露出的鋼筋上。c.螺栓彎曲應在混凝土強度達到75%以上時方可進行。必要時可鑿除地腳螺栓周圍部分混凝土形成局部操作坑，待施工完畢后用高強度細石混凝土灌實。

3)地腳螺栓中心偏差大于1倍螺栓直徑時，如果鋼柱還未制作完成可以根據現有螺栓位置重新設計柱腳底板，如鋼柱制作已完成可直接將地腳螺栓割除后，采用化學植筋方法重新埋設地腳螺栓。植筋時應先做拉拔試驗以確定植筋長度。

這里需要特別注意的是：螺栓偏心較大時不能采用彎曲螺栓方式，因為從受力角度看螺栓彎曲后上下兩段受力不在一條直線上，而拉力在螺栓內產生一個力偶，而力偶產生的附加應力在原設計中并未考慮，因而增大了鋼筋的總應力，有可能使其超過極限應力值使螺栓折斷。并且彎曲螺栓受力后，彎曲部位被拉伸而給混凝土以局部壓力，當超過混凝土的壓應力極限時，混凝土被壓碎，促使螺栓在基礎中松動被拔出，使鋼柱失去平衡。

4 結語

對于廠房獨立基礎中的螺栓定位施工要求精度較高，建議采用錨栓定位支架、定位板等輔助固定措施以保證螺栓定位的準確性，盡量避免施工誤差。如果施工誤差超過規范允許范圍時，可以根據實際情況參考使用以上方法進行處理。

[1] GB 50906—2013,機械工業廠房結構設計規范[S].

[2] CECS 102∶2012,門式剛架輕型房屋鋼結構技術規程[S].

[3] GB 50755—2012,鋼結構工程施工規范[S].

[4] GB 50010—2010,混凝土結構設計規范[S].

Treatment on common steel-column foundation bolt deviation of the steel-structure workshop

Ning Wentao Li Qiangbo

(NorthwestPowerDesignAcademyCo.,Ltd,Xi’an710075,China)

Starting from aspects of foundation bolt anchorage length shortage, insufficient open length and horizontal orienting deviation, the paper introduces three common steel-structural workshop steel-column foundation bolt deviation conditions, and analyzes various deviation problems processing scheme, with a view to provide some guidance.

steel-structure workshop, foundation bolt, anchorage length, elevation

2016-11-27

寧文濤(1970- )，男，高級工程師； 李強波(1983- )，男，高級工程師

1009-6825(2017)04-0043-03

TU391

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