钢结构作为一种承重结构体系,由于具有自重轻、强度高、塑性韧性好 、抗震性能优越 、工业装配化 程度高、施工工期短、综合经济效益显著、结构体系 灵活、造型美观等诸多优点,因而被越来越广泛地应 用于工业厂房、城市轨道(地铁)车辆段库房 、大型 商场超市等大跨度或超大跨度的各类建筑中 。与其 施工工艺相对应,需要为这些建筑建造大型钢筋混 凝土基础或设备基础,埋设钢结构(柱)与钢筋混凝 土基础联结的结构螺栓。由于钢结构基础大(上部 多呈四棱台形) ,螺栓悬空设置不易固定,钢结构安 装质量要求高,因此联结螺栓的埋设精度成为钢结 构安装施工的关键技术 。
01工艺原理
利用独立的支架系统和定型模具为预埋螺栓定 位,经使用经纬仪或全站仪精确调整、校对后,一次 性完成混凝土承台浇注,从而达到预埋位置的准确 无误。该工艺流程的特点是:
( 1 )由于采用定型模具钢板固定预埋螺栓,使 螺栓组内的螺栓相对位置保持准确 。
( 2 )利用独立的支架系统和定型模具预埋螺 栓,螺栓具有微调性,施工操作精度高,整体偏差小 。
( 3 )充分利用搭设脚手架常用的 Φ48 mm钢管 脚手杆和扣件周转材料,通用性强,费用低,可大量节省工程投入。
( 4 )施工工艺简便快捷,操作人员容易掌握。
钢结构预埋螺栓的工艺流程图如图1所示 。
图1工艺流程图
02施工操作要点
2.1施工准备
2. 1. 1地脚螺栓的加工 地脚螺栓应按设计要求加工定制和进场验收,必须具备相应的材质证明和检验报告 。
2. 1. 2定型模具的设计加工
( 1 )根据预埋地脚螺栓与混凝土基础轴线的相 对位置,并考虑模具的组装要求,确定模具钢板的平面尺寸,刻出模具钢板的纵横轴线十字线,然后按模具轴线确定预埋螺栓的相对位置,钻孔 。模具的钻 孔位置、孔径要与钢结构柱的螺栓孔位、孔径完全吻合,钢板厚度宜 ≮4 mm。
( 2 )模具钢板加工好以后可以在现场组装,轿 杆采用长度2. 0 m的短脚手杆,立筋采用 Φ18 mm螺纹钢或 Φ20 mm钢管,立筋高度应高出预埋螺栓5~10 cm ,以方便使用钢尺校对轴线。
( 3 )如果混凝土基础顶部为短柱形,可以考虑 在钢板中心挖孔,以方便混凝土浇注。
2. 1. 3测量精度的控制
根据工程设计定位坐标及高程,加密测设轴线 和高程控制网,方便对不同部位的精确测量。
2.2 施工顺序
根据钢结构柱的平面布置,先从角柱或边柱开 始,沿纵轴方向固定预埋螺栓 。如果为多跨度钢结构,应以中间跨纵轴向两侧纵轴流水施工,以减小测量和施工误差,提高整体安装精度。
2.3 独立支架系统的安装
钢结构混凝土基础的设计尺寸较大,最大宽度 为3. 8 m ,上部常设计为四棱台形状,支模高度远低于地脚螺栓的预埋高度,再者钢模或木模都具有一定的柔性,达不到预埋螺栓的精度要求,因此,工程 采用一套独立的支架系统。支架的安装要点如下:
( 1 )沿纵轴在基础轴线两侧0. 75 m左右(应保证在地梁外侧)拉线,沿拉线在基础承台垫层两侧 和基础承台之间设置立杆,间距2. 0~2. 5 m。
( 2 )立杆应打入地基土30~50 cm (根据土质软 硬程度而定) ,高度高出纵向水平杆约20 mm。纵向 水平杆必须保证水平设置,高度应保证预埋螺栓顶
符合设计高度并留有上下调整移动的空间。
( 3 )一般的基础承台施工宽度均大于2. 0 m ,可 将基础两侧立杆和上部水平杆用斜拉杆连接,形成 门字形架;斜拉杆与水平杆的节点间距1. 5 m左右,保证水平杆不产生挠度变形。
( 4 )在斜拉杆与水平杆节点处向两侧架设斜支 撑(支撑打入地基土深度约30 cm ) ,然后在支撑附 近安装横向拉杆,并在基础上部由水平杆和横向拉 杆组成井字架,形成一空间几何不变体,确保架体的 刚度和稳定(见图2 )。
图2独立支架系统安装示意图
2.4 定型模具的就位调整
( 1 )用经纬仪或全站仪在支架系统的井字架上 测设纵横向轴线点,拉线形成十字轴线,然后把定型 模具轿杆架于井字架水平杆上,使模具钢板上的十 字刻线与井字架轴线拉线对正,用脚手扣件将轿杆 与水平杆联接(暂不用扣紧,以备调整)。
(2)定型模具就位后,拧松轿杆上扣件,用小线坠从井字架的轴线拉线往模具钢板上投点,轻轻敲击轿杆,让定型模具前后左右微小移动,利用井字架上的轴线拉线对其进行精确调整,使投点与模具刻痕重合,然后拧紧扣件。
2..5预埋螺栓的安装调整
(1)把预埋螺栓从模具钢板钻孔下穿入,按设计要求预留外露螺纹长度,并用两个螺母将其固定;用水准仪检测螺栓顶部标高,通过上下螺母微调至符合标高要求,拧紧螺母(暂不要拧死)。
(2)用水平尺逐根检测预埋螺栓螺杆立面两个方向的垂直度,可轻微掰动螺杆进行调整,直至两个方向的垂直度达到要求,彻底紧固螺母。
(3)当一个螺栓组的每一根螺栓的标高和垂直度都调整合格后,用短钢筋将螺栓根部相互点焊交圈连接,使一个螺栓组拉结成整体。如预埋螺栓较长,可增加一至二道焊筋,确保定位的准确与稳定。
(4)为了确保预埋螺栓不发生整体沉降和整体倾斜,还要用短钢筋将其与基础钢筋网架斜拉点焊,并在预埋螺栓底部对角点焊两根短钢筋,支撑于基础垫层。
(5)当基础钢筋网架内部空间足够大、不影响预埋螺栓的整体安装时,可以在安装模具前先安装预埋螺栓。
2.6预埋螺栓的复核
(1)当各基础承台预埋螺栓安装完成后,用全站仪在模具钢板上测设轴线交点,检查钢板刻痕交点是否与测设轴线交点重合,如果存在误差,通过松动扣件轻击轿杆微调模具,直至使之完全重合。如果偏差过大,应松开轿杆扣件及与基础钢筋网架的加固连接,重新进行调整。
(2)用钢尺检查各基础承台螺栓组之间的距离是否符合设计要求,拉通线检查各基础螺栓组同一排预埋螺栓是否直线排列,如有误差,重复前述的方法进行纠正。
(3)对纵向轴线较长的钢结构,由于视觉和仪器的局限,可采取分段预埋及加密控制网的方法,并加强与已预埋螺栓的复核测量,确保控制精度符合要求。
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