論超高層建筑鋼結構埋入式柱腳及其支撐體系施工

范帥昌 楊超 鄭浩 王鵬飛 曹菁華

【摘 要】超高層建筑在經濟發展快速的城市核心區使用廣泛，型鋼混凝土的結構特性決定了其結構優點。其中，鋼柱埋入式柱腳對鋼柱的定位、承重形式及對首節鋼柱定位具有決定性影響。文章以眾邦國貿中心項目工程為例，主要介紹了超高層埋入式柱腳節點從設計到安裝的技術要點。

【關鍵詞】超高層；鋼結構；埋入式柱腳

【中圖分類號】TU973.13 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2018）06-0094-02

超高層建筑具有占地面積小、空間利用率高等優點，在城市高速發展的今天得到廣泛應用。鋼結構因其強度高、自重小、施工周期短等優點，廣泛應用于超高層建筑結構體系中。在施工過程中，鋼結構埋入式柱腳節點施工對工程整體質量具有重要影響。

1 工程概況

眾邦金水灣1號院眾邦國貿中心項目位于甘肅省蘭州市安寧區萬新南路，建筑類別為一類超高層，抗震設防烈度為8°。南北雙塔樓型鋼混凝土結構，北塔樓建筑高度為239.275 m，南塔樓建筑高度為189.275 m，基礎形式為平板式筏基，筏板厚度分別為3.4 m、2.7 m，型鋼柱柱腳最大埋深處達9.25 m，總用鋼量為1.5萬t。

2 埋入式柱腳結構深化設計

2.1 柱腳深化設計要求

在鋼結構中，柱腳能夠將上部結構的荷載傳遞給基礎，起著承上啟下的作用，是結構中十分重要的環節，對結構整體安全具有重要意義。本工程超高層鋼結構選用埋入式柱腳。柱腳支撐結構體系因柱截面形式不同而有組合柱、“十”字柱、“T”形柱、“H”形柱等之分，支架截面形式隨構件截面形式變化不一。柱腳支撐結構存在柱腳安裝與筏板鋼筋交叉施工、鋼柱埋深大、施工難度大、安裝精度要求高、安全技術保證措施要求高等要求，柱腳與基礎連接方式需妥善處理。

2.2 深化設計

根據施工要求與現場情況，認真熟悉基礎底板平面圖、鋼筋分布及配筋圖等施工圖紙，將超高層鋼結構埋入式柱腳支撐體系進行二次深化設計為錨栓支架的形式。明確與電梯井、集水井放坡處錨栓及錨栓支架與地基的可靠連接，針對不同位置采取不同支架加固措施。確定錨栓支架標高并在鋼結構二次深化設計專業軟件Tekla模型中模擬，避免錨栓支架與筏板鋼筋交叉碰撞，防止錨栓及錨栓支架偏移。組成支架的角鋼數量不宜過多，以減少或避免鋼筋網與其碰撞，根據鋼柱截面形式的不同，將柱腳設計成4～8個豎向支撐。采用角鋼支架體系承載首節鋼柱的重量，材料選用角鋼L75×8以同時滿足支撐強度與經濟效益的要求。并在支架表面與柱腳底板相對應的位置開孔，以錨栓的形式連接。筏板底層柱底采用12 mm的鋼板與角鋼連接，鋼板尺寸為錨栓支架外擴100 mm，以此來減少支架底部對混凝土墊層的壓強。支架本身應為穩固結構，可通過斜撐加固保證穩定。

3 柱腳結構加工制作

（1）下料。下料前對角鋼原材進行質檢，主要包括對質量證明文件的檢查和原材抽樣試驗檢測。下料時要考慮焊接余量和焊接變形以保證構件整體外形尺寸。開孔時，要保證上下兩道水平支撐上的錨栓孔距均勻，開孔位置豎向對應，防止安裝后錨栓傾斜移位。

（2）組裝。在組裝過程中要合理安排焊接順序，對于矩形的錨栓支架要按照對稱的位置組裝焊接，同時架支胎模，保證焊接完成后錨栓支架上平面的水平度。

（3）出廠驗收。出廠前要嚴格質量檢查驗收，保證焊縫質量，控制構件尺寸偏差，為后續現場安裝打下堅實基礎。

4 柱腳結構的安裝

在傳統的安裝過程中，存在以下問題：①錨栓支架的定位孔間距偏差要符合相關規范要求，柱腳錨栓的安裝垂偏精度高。②放置地腳錨栓支架墊板時應定位準確，固定牢靠，錨栓支架安裝加固后保證其定位仍然準確。③錨栓、定位環板及錨栓支架安裝過程中測量控制難度較大。對此，制定了下列具體的安裝方法。

4.1 安裝前準備

4.1.1 鋼構件的預檢和復檢

（1）預檢：對鋼材的產品質量證明書、檢測報告及復檢報告；焊接材料的產品質量證明書、檢測報告及復驗報告；構件焊縫外觀尺寸及超聲波探傷報告；構件外觀、尺寸實際偏差等資料進行檢查。構件外觀檢查包括鋼構件的幾何尺寸，連接板零件的位置、角度，螺栓孔直徑及位置，焊縫坡口，節點的摩擦面，附件的數量及規格等。

（2）復檢：對進入施工現場的成品構件，應按照構件發運清單及相關規范、技術標準及設計文件進行檢查，對構件制作過程中的各項技術資料進行核查，檢查過程中對不符合規范要求的鋼構件進行返廠處理。

（3）組裝：檢查無誤后將錨栓逐次安裝進入孔中，點焊加以固定。

4.1.2 軸線、標高的復核

鋼結構安裝前對型鋼柱軸線及標高進行復核檢查，只有符合要求后才能進行鋼結構的吊裝施工。以測繪院布控的原始控制點對現場進行軸線和標高控制點的加密放樣，再根據控制線測放出每一個錨栓支架的中心、“十”字交叉線和標高控制點。此外，由于錨栓支架位于柱腳，在基坑底部，故在定位安裝前提前引導出定位點，使其具有觀測視野。從最原始的坐標點引出，按照“基坑—筏板面—筏板底”的步驟一次引出至少兩站以得到至少3個三級基點。其中，至少在2個點位進行放樣以指導安裝定位，再從另一個點對已完成的安裝成果進行復測。但由于現場基坑深、施工交叉作業等影響，測量放樣過程存在阻礙，所以實際工作中往往會應用較多的三級基點。

4.2 錨栓支架的安裝（如圖1所示）

4.2.1 錨栓支架定位

（1）錨栓支架放置前應在支架底部安置12 mm厚的墊板，墊板放置于墊層之上、筏板底層鋼筋之下，定位后應固定牢靠，錨栓支架生根于支架墊板之上，分散錨栓支架豎向支撐的點應力為面應力，保證錨栓支架的穩定性，減少對基礎墊層的擾動和損壞。

（2）對錨栓支架的每個邊進行分中，然后通過確定矩形兩條邊中點的方法確定錨栓支架的平面位置。選用邊的中點定位可以減少施工過程中的誤差影響。錨栓及支架精準定位后與錨栓支架墊板可靠連接。

（3）對錨栓及錨栓支架的平面位置及標高進行復核，合格后方可進行基礎底板下層鋼筋綁扎。

（4）筏板底層鋼筋綁扎完成后再次對錨栓及錨栓支架進行二次復核。

4.2.2 錨栓標高調整

埋入式柱腳錨栓的埋設安裝精度，直接關系到后續整體結構的安裝質量，所以安裝前后必須對錨栓的軸線、標高及伸出長度進行認真核查、驗收。標高及水平度的調整一定要精確，為型鋼柱的精準定位安裝打好基礎。錨栓標高調整時，用全站儀對錨栓頂部空間坐標進行精確定位。

4.3 安裝復核

安裝完成后要對鋼柱進行復核，包括柱身的垂直度、柱頂坐標的平面位置、柱頂標高等。在復測結果良好、誤差調整完畢后，需對柱腳、柱身整體結構進行加固支撐。

4.4 錨栓支架加固

在安裝首節鋼柱前，要把支架底部通過墊板與筏板鋼筋焊牢固定，錨栓支架4個角各加設1道剛性斜支撐，用料為L75×5，與地面夾角呈45°。一端連接錨栓支架，另一端固定在筏板的底層鋼筋上，焊接為一個整體，在加固前后應注意對錨栓支架的位置及標高進行復測。

5 結語

綜上所述，鋼結構埋入式柱腳在超高層建筑施工過程中對整體定位精度與結構穩定性具有較大影響。只有嚴格控制設計到安裝的各個環節，對待不同的工程環境，不能將施工方法生搬硬套，應結合現場因地制宜、設計加工與現場安裝統籌兼顧才能達到預期效果。

參 考 文 獻

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[2]歐陽超，陳華周，楊曉毅.超重、傾斜埋入式鋼柱腳安裝施工技術[J].施工技術，2006（9）：4-5，9.

[3]何旭，陸建新，陳龍章，等.型鋼混凝土柱埋入式柱腳與鋼筋穿插施工技術[J].施工技術，2017，46（S1）：303-305.

[責任編輯：鐘聲賢]