章海彬

(南通新华建筑集团有限公司，江苏 南通 226300)

0 引言

传统钢柱定位基础混凝土分两次浇筑，首次浇筑前通过钢制模板将地脚螺栓整体限位固定，钢柱就位后二次浇筑，容易出现地脚螺栓偏位、灌浆不到位等问题。江苏省产业技术研究院固定场所建设项目钢结构定位精度要求高，传统的施工工艺无法满足精度要求，通过多方调研和论证，钢柱基础节定位创新性采用自由安装施工方法，能极大提高钢柱定位精度，具有施工便捷、安装精度高等特点，彻底解决了施工误差和安装精度控制难的问题，实现钢柱基础节一次性整体准确定位、整体安装。

1 工程概况

江苏省产业技术研究院固定场所建设项目位于南京市江北新区产业技术研创园启动区20号地块，由9栋单体和大底盘地下室组成，如图1所示，总建筑面积100 629m2，框架结构，地下1层，地上1号、2号及8号楼4层，3～7号及9号楼3层；其中9号楼1～2层局部为钢-混凝土组合劲性结构，整个屋面为钢梁+压型钢板组合结构，是整个工程创优的重中之重。

图1 工程整体效果

为了保证钢柱基础节高精度就位，采用自由安装施工方法，一次性整体准确定位。利用加厚基础混凝土垫层并预埋钢板(垫层局部布设钢筋网片)，上焊固定胎架，固定胎架焊传力板，以利钢柱基础准确找位，基础节端定位准确后将基础节与固定胎架焊接牢固；单个钢柱就位后，将上部钢柱间钢梁同步安装，并同步加设辅助固定系统，将钢结构构建成稳定体系，基础混凝土浇筑时确保钢柱无偏移。

2 钢柱定位自由安装方案

钢柱基础节自由安装即将钢柱区域基础垫层素混凝土加厚为200～250mm厚带钢筋网片(φ12@150)混凝土层并预埋200mm×200mm×16mm钢板，上焊固定胎架和传力板，固定胎架由角肢、水平杆、斜杆通过焊接拼装组成，角肢采用大截面角钢，水平杆、斜杆采用小截面角钢；钢柱吊装直接落在传力板上，校正完成后，固定地脚螺栓，并采用钢丝绳作缆风绳临时固定，同步安装钢柱间钢梁，将钢柱连为一个稳定体系，从而实现钢柱基础节自由安装。钢柱基础节自由安装构造如图2所示。

图2 钢柱基础节自由安装构造平立面

3 自由安装施工技术

3.1 施工流程

施工流程：定位放线→加厚垫层钢筋绑扎→基础垫层预埋固定就位→加厚混凝土垫层浇筑→固定胎架与预埋件焊接→底部钢筋绑扎→固定胎架焊接→传力板就位调整固定→钢管柱吊装就位→地脚螺栓就位→上部钢筋绑扎→柱间钢梁安装→基础底板混凝土浇筑→混凝土养护。

3.2 操作要点

3.2.1加厚垫层及预埋件施工

2)每个钢柱加厚垫层厚度由原来的100mm加强为200～250mm，内配φ12@150双层双向钢筋，拉钩φ10@300，混凝土强度等级C25，加强垫层构造如图3所示。

图3 加厚垫层构造示意

3)预埋件根据设计尺寸预先在工厂加工定做，由锚筋与钢板通过穿孔塞焊连接而成，焊脚尺寸14mm；锚筋为φ14钢筋，钢板尺寸为200mm×200mm，厚16mm，预埋件构造如图4所示。

图4 预埋件构造示意

4)加强垫层钢筋绑扎完成后，进行预埋件的就位固定，预埋件与加厚垫层内钢筋网焊接限位固定；固定前全站仪对预埋件的中心坐标和高度进行复测，确保4个预埋件构建的形心与钢柱圆心重合、表面标高与设计垫层标高相同，并结合水平靠尺复测进行平整度双控，确保预埋件就位准确；预埋件就位完成位置如图5，6所示。

图5 预埋件就位完成平面

图6 预埋件就位完成剖面

5)浇筑加厚垫层混凝土，浇筑时应做到快插慢拔，振动棒振捣插点间距不应大于振动棒作用半径的1.4倍。振动棒的作用半径(通常为振动棒半径的8～10倍)一般为300～400mm。

3.2.2固定胎架及传力板施工

1)根据固定胎架设计位置在预埋件表面弹出固定胎架4个角肢边框线，便于固定胎架角肢角钢精准焊接。

图7 固定胎架构造示意

3)角肢、水平杆、斜杆按照设计高度精准下料，下料采用切割机切割，切口平直。

4)固定胎架4个角肢与预埋件间采用焊接连接，四周满焊，焊缝采用角焊缝，焊脚尺寸8mm；水平杆、斜杆与角肢间采用焊接连接，焊缝采用角焊缝，焊脚尺寸5mm。固定胎架连接节点如图8所示。

图8 固定胎架连接节点示意

5)考虑钢柱承台底部钢筋较大较密，固定胎架角肢与预埋件焊接完成后进行承台底部钢筋绑扎。

6)固定胎架最上面1道水平杆应紧贴传力板，安装前用水准仪在4个角肢侧面弹出水平杆定位控制线，水平杆按照控制线先行点焊临时就位，复核无误后与角肢四周围焊固定。

7)传力板就位前，仔细复核固定胎架4个角标高是否正确、一致，符合要求方可开始焊接传力板。

8)传力板厚20mm，直径大小同钢柱直径，待承台底部钢筋和固定胎架焊接完成后，与固定胎架间采用焊接连接，焊缝采用角焊缝，焊脚尺寸8mm。

9)传力板通过测量仪器校正到位后焊接固定，在传力板表面弹出十字轴线，以利钢柱基础节吊装准确找位。

10)传力板就位固定完成后，在传力板上开设4个直径200mm透气孔，透气孔中心与钢柱底板4个透气孔中心重合。

3.2.3钢柱基础节、钢梁吊装就位

1)起吊时钢柱基础节的根部要垫实，保证在根部不离地的情况下，通过吊钩的起升与变幅及吊臂的回转，逐步将钢柱基础节扶直，待钢柱基础节停止晃动后再继续提升。

2)钢柱基础节缓慢落在传力板上，按照十字轴线进行精准落位，同时2台全站仪双向同测校正，确保钢柱基础节位置、垂直度符合要求。

3)钢柱基础节校正完成后，钢柱基础节底板螺栓孔内按顺序穿入地脚螺栓，套入垫片加双螺帽拧紧，并采用φ16钢丝绳作缆风绳临时固定。钢柱基础节连接节点如图9所示。

图9 钢柱基础节连接节点示意

4)绑扎承台上部钢筋，上部筋遇钢柱截断处理，四周按设计要求进行加强处理。

5)按顺序安装钢柱间钢梁，钢柱与钢梁间采用高强度螺栓，高强度螺栓连接摩擦面应保持干燥、整洁，不应有飞边、毛刺、焊疤、涂漆等。

6)钢梁安装完成后，拆除钢柱临时固定缆风绳。

3.2.4底板混凝土浇筑

1)混凝土浇筑时振捣棒严禁接触固定胎架和钢柱基础节。

2)进行二次振捣 二次振捣以消除混凝土表面裂缝为目的，应在混凝土初凝前进行，振捣深度不宜大于200mm。二次振捣不得破坏混凝土内部结构和影响混凝土强度。

3)钢柱基础节柱脚1～1.5m左右采用塑料薄膜包裹，防止混凝土浇筑时污染钢柱表面。

4 施工质量保证措施

1)测量仪器使用前必须经法定单位检定合格，使用过程中加强维护保养，定期检修；测量人员经专业培训合格后方可进行施工作业。

2)焊工应经考试合格并取得资格证书，持证焊工必须在其考试合格项目及其认可范围内施焊。

3)角钢、钢板、地脚螺栓等原材料进场时必须要有相应的质量证明材料，有复试要求的经监理见证取样复试合格方可使用。

4)混凝土浇筑时振动棒严禁接触传力板、钢柱基础节等重要构件，防止受力产生偏位现象。

5)混凝土浇筑时专职测量工对预埋件中心位置、标高跟踪测量，发现偏位及时纠正，确保预埋件定位准确，标高一致。

6)固定胎架制作时焊缝高度和焊接长度必须达到设计要求，焊缝饱满，不得出现气孔、夹渣、裂纹、焊瘤等缺陷。

7)钢构件出厂前专人驻厂进行预拼装监造，确保钢结构现场拼装一次到位。

8)高强螺栓安装时按需领取相应规格、数量的螺栓，当天没有用完的螺栓，必须装回容器内，妥善保管并尽快使用完毕，不得乱丢、乱扔，并定时涂刷润滑油保养。

9)高强螺栓应自由穿入螺栓孔，不得采用气割扩孔。

10)钢柱基础节刚性定位完成后，及时安装钢梁，并及时浇筑底板混凝土，减少钢构件暴露时间。

5 施工安全保证措施

1)贯彻安全第一、预防为主的方针，工地成立以项目经理为首的安全领导小组，配齐专职安全员，定期检查。

2)施工前对全体操作人员进行三级安全教育，切实提高工人的法治观念和安全意识。对每位职工登记造册，特殊工种持证上岗，一般作业人员培训合格后方可上岗作业。

3)吊装作业实施区域封闭管理，对吊装作业影响区域进行隔离围挡，设置警戒线和警戒标识；对无法实施隔离封闭的区域，采用专项防护措施确保作业安全。

4)起重机械应保持机况良好，定期维护保养到位，各项安全保护装置齐全有效。

5)吊运过程中，操作人员位于安全可靠位置，当吊装构件的起吊地点与安装地点距离较远时，设二级指挥信号工。

6)吊装作业实施前应核实现场环境、天气、道路状况满足吊装施工要求。6级以上大风等恶劣天气停止所有钢构件的吊装作业。

7)钢构件在正式吊装前必须进行试吊。开始起吊时，应将构件吊离地面200～300mm后停止起吊，并检查构件主要受力部位的作用情况、起重设备的稳定性、制动系统的可靠性、构件的平衡性和绑扎牢固性等，待确认无误后方可继续起吊。已吊起的构件不得在空中长久滞留。

8)吊运过程中保证起重机械的主钩位置、吊具及构件重心在垂直方向上重合；吊运过程应平稳，不应有偏斜和大幅度摆动。

9)施工用的临时照明和动力线应采用绝缘线和绝缘电缆线。夜间施工应有足够照明。施工用临时照明和机电设备线严禁非电工私拉乱接。同时应经常检查线路完好情况，严防绝缘破损漏电伤人。

6 结语

1)与传统的钢柱定位承台混凝土分两次浇筑对比，钢柱基础节自由安装施工工法增加了固定胎架，实现了钢柱一次性精准就位，缩短了施工工期。

2)钢柱基础节自由安装不但保证了钢柱基础节一次性精准就位，为地上钢结构顺利拼装打下了坚实的基础，确保了工程质量，工程主体施工过程中被多次推荐现场观摩，提升了企业形象，而且缩短了施工工期，加快了施工进度，得到了建设单位的一致好评，同时也反映了一个施工企业在技术管理上的先进水平，增强了企业在日益激烈的市场中的竞争力，创造了很好的经济效益和社会效益。