装配式建筑构件吊装技术：钢柱基础安装与加固

构件吊装安装前，必须取得基础验收的合格资料。基础施工单位分批或一次交给，但每批所交的合格资料应是一个吊装安装单元的全部柱基基础。

（1）复核定位

复核定位应使用轴线控制点和测量标高的基准点。即柱及基础弹线、杯底抄平工作。

① 弹线。

钢柱应在柱身的三个面弹出吊装安装中心线、基础顶面线、地坪标高线。矩形截面柱吊装安装中心线按几何中心线；工字形截面柱除在矩形部分弹出中心线外，为便于观测和避免视差，还应在翼缘部位弹一条与中心线平行的线。此外，在柱顶和牛腿顶面还要弹出屋架及吊车梁的吊装安装中心线。

基础杯口顶面弹线要根据厂房的定位轴线测出，并应与柱的吊装安装中心线相对应，作为柱吊装安装、对位和校正时的依据。

② 杯底抄平。

杯底抄平是对杯底标高进行的二次检查和调整，以保证柱吊装后牛腿顶面标高的准确。

调整方法是：首先，测出杯底的实际标高h1，量出柱底至牛腿顶面的实际长度h2，然后，根据牛腿顶面的设计标高 h 与杯底实际标高 h1之差，可得柱底至牛腿顶面应有的长度h3= h - h1；其次，将h3与量得的实际长度h2相比，得到施工误差即杯底标高应有的调整值Δ h = h3- h2= h - h1- h2，并在杯口内标出；最后，施工时，用1∶2 水泥砂浆或细石混凝土将杯底抹平至标志处。为使杯底标高调整值 Δ h为正值，施工时，杯底标高控制值一般均要低于设计值50 mm。

③ 地脚预埋。

地脚预埋是整个工程施工的第一步。也是非常关键的一步，是整个工程的基础。

A. 熟悉图纸，了解图纸的意图和施工规范要求，并严格执行。

B. 对上建的轴线和标高进行校对和复测并做好记录。根据记录分析存在的问题，会同监理和土建人员对存在的问题做出处理意见，并处理，做好处理后记录。

C. 按照设计图纸对地脚螺栓进行外观、直径、整体长度和丝扣长度、丝扣检查，并做好记录。对存在的问题进行处理或向制作部门书面反应，并要求解决时间。

D. 对地脚丝扣进行防腐处理和保护丝扣的包扎处理。

E. 检查地脚吊装安装模板的中心线和孔径孔距尺寸存在的问题并做好记录。对存在的问题及时处理。

F. 用木工墨盒放出模板的中心线，作为测量点。

④ 钢结构的柱脚。

钢结构的柱脚即钢柱与钢筋混凝土基础或基础梁的连接节点。柱脚节点作为结构的整体，不仅在设计阶段，而且在工厂制作、现场吊装安装等环节都必须保证质量。根据对柱脚的受力分为以下几种形式，如图4-3 所示：

图4-3　钢结构柱脚分类

刚架柱脚主要分为铰接柱脚和刚接柱脚，一般构造如图4-4 所示。铰接柱脚采用低锚栓直接锚固于柱底板，可承受柱底剪力，同时也具有一定的抗弯能力以保证柱在吊装安装过程中的稳定；当刚接柱脚为带有一定高度柱靴高锚栓构造时，锚栓不能承受剪力，应由底板与混凝土之间的摩擦力承受，当剪力大于静摩擦力时，应设置专门的抗剪件。当埋置深度受限制时，锚栓应牢固地固定在锚板或锚梁上，以传递全部拉力，此时，锚栓与混凝土之间黏结力不予考虑。

图4-4　门式钢架柱脚形式

高层钢结构中，一般采用刚性固定柱脚，常见的柱脚形式如图4-5 所示：

A. 固定露出式柱脚。

刚性固定露出式柱脚主要由底板、加劲肋（加劲板）、锚栓及锚栓支承托座等组成，各部分的部件都应具有足够的强度和刚度，且相互间应有可靠的连接。当荷载较大时，为提高柱脚底板的刚度和减小底板的厚度，施工中采用增设加劲肋和锚栓支承托座等补强措施，如图4-6 所示。

图4-5　高层结构常见刚性固定柱脚节点

图4-6　露出式柱脚的补强示例

柱脚底板下部二次浇筑的细石混凝土或水泥砂浆，将给予柱脚初期刚度很大的影响，应灌高强度等级细石混凝土或膨胀水泥砂浆。通常是采用强度等级为C40 的细石混凝土或强度等级为M5 的膨胀水泥砂浆。(www.xing528.com)

B. 刚性固定埋入式柱脚。

刚性固定埋入式柱脚是直接将钢柱埋入钢筋混凝土基础或基础梁的柱脚。其施工方法：一是预先将钢柱脚按要求组装固定在设计标高上，然后浇灌基础或基础梁的混凝土；另一种是在浇灌混凝土时，按要求预留吊装安装钢柱脚用的插入杯口，待吊装安装好钢柱脚后，再按要求填充杯口部分的混凝土。通常情况下，为提高和确保钢柱脚和钢筋混凝土基础或基础梁的组合效应和整体刚度有利，在工程实际中多采用第一种。

在埋入式柱脚中，钢柱的埋入深度是影响柱脚的固定度、承载力和变形能力的重要因素，需要选择易于进行钢筋混凝土补强的埋入深度来处置。施工中为防止钢柱的局部压屈和局部变形，在钢柱向钢筋混凝土基础或基础梁传递水平力处压应力最大值的附近，设置水平加劲肋是一个有效的补强措施；对箱形截面柱和圆管形截面柱除设置水平加劲的环形横隔外，在箱内和管内浇筑混凝土也能获得良好的效果，如图4-7 所示。

图4-7　埋入式柱脚的钢柱加劲补强

为防止基础或基础梁中混凝土早期的压坏和剪坏，并有利于配置补强钢筋和浇筑混凝土，合理地确定钢柱周边的钢筋混凝土保护层厚度及其配筋是很重要的。在中柱、边柱和角柱中，其钢筋混凝土保护层厚度有时是不尽一致的，特别在边柱和角柱的柱脚中，对没有设置基础梁的一侧，钢柱翼缘面处的钢筋混凝土保护层必须有足够的厚度。同时，配置在钢柱埋入部分中的钢筋，除基础或基础梁应有的配筋外，尚应在钢柱周边增设补强垂直纵向主筋、架立筋、箍筋、顶部加强箍筋、基础梁主筋在钢柱埋入部分水平方向弯折处的加强箍筋。

埋入式柱脚的锚栓一般仅作吊装安装过程中起固定之用。锚栓的直径，通常是根据其与钢柱板件厚度和底板厚度相协调的原则来确定，一般可在20～42 mm 的范围内采用，且不宜小于20 mm。锚栓的数目常采用2 个或4 个，同时应与钢柱的截面形式、截面大小，以及吊装安装要求相协调。锚栓应设置弯钩、或锚板、或锚梁，其锚固长度不宜小于25 倍的锚栓直径。柱脚底板的锚栓孔径，宜取锚栓直径加5～10 mm；错栓垫板的锚栓孔径，取锚栓直径加2 mm。垫板的厚度取与柱脚底板厚度相同。在柱吊装安装校正完毕后，应将错栓垫板与底板焊牢，其焊脚尺寸不宜小于10 mm，应采用双螺母紧固；为防止螺母松动，螺母与锚栓垫板宜进行点焊；在埋设锚栓时，一般宜采用锚栓固定架，以确保锚栓位置的正确。

C. 刚性固定包脚式柱脚。

固定包脚式柱脚就是按一定的要求将钢柱脚采用钢筋混凝土包起来的柱脚。包脚式柱脚的设定位置应视具体情况而定，有在楼面、地面之上的，也有在楼面、地面之下的，包脚式柱脚的钢筋混凝土包脚高度、截面尺寸和箍筋配置（特别是顶部加强箍筋），对柱脚的内力传递和恢复力特性起着重要的作用。设计中应使混凝土的包脚有足够的高度和保护层厚度，并要适当配置补强箍筋，且其细部尺寸尚应满足构造上的要求。对于钢柱翼缘外侧面的钢筋混凝土保护层厚度一般不应小于19 mm，尚应满足配筋的构造要求。

（2）基础验收数据资料复核

安装前应根据基础验收资料复核各项数据，并标注在基础表面上。支承面、支座和地脚螺栓的位置和标高等的偏差应符合规定。柱脚下面的支承构造应符合设计要求。需要填垫钢板时，每叠不得多于三块。钢柱脚底板面与基础间的空隙，应用细石混凝土浇筑密实。

（3）钢柱基础浇筑

为了保证地脚螺栓位置准确，施工时可用钢做固定架，将地脚螺栓安置在与基础模板分开的固定架上，然后浇筑混土。为保证地脚螺纹不受损伤，应涂黄油并用套子套住。

为了保证基础顶面标高符合设计要求，可根据柱脚形式工条件，采用下面两种方法。

① 一次浇筑法。

将柱脚基础支承面混凝土一次浇筑到设计标高。为了保证支承面标高准确，首先将混凝土浇筑到比设计标高约低20～30 mm 处，后在设计标高处设角钢或槽钢制导架，测准其标高，再以导架为依据用水泥砂浆精确找平到设计标高（如图4-8 所示）。采用一次浇筑法，可免除柱脚二次浇筑的工作，但要求钢柱制作尺寸十分准确，且要保证细石混凝土与下层混凝土的紧密黏结。

图4-8　钢柱基础的一次浇筑法

② 二次浇筑法。

柱脚支承面混凝土分两次浇筑到设计标高。

基准标高实测在柱基中心表面和钢柱底面之间，考虑到施工因素，设计时都考虑有一定的间隙作为钢柱安装时的柱高调整，该间隙一般规定为 50～70 mm，我国的规范规定为50 mm。基准标高点一般设置在柱基底板的适当位置，四周加以保护，作为整个高层钢结构工程施工阶段标高的依据。以基准标高点为依据，对钢柱柱基表面进行标高实测，将测得的标高偏差用平面图表示，作为临时支承标高块调整的依据。

标高块设置柱基表面采取设置临时支承标高块的方法来保证钢柱安装控制标高。要根据荷载大小和标高块材料强度来计算标高块的支承面积。标高块一般用砂浆、钢垫板和无收缩砂浆制作。一般砂浆强度低，只用于装配钢筋混凝土柱杯形基础找平；钢垫块耗钢多，加工复杂；无收缩砂浆是高层钢结构标高块的常用材料，因它有一定的强度，而且柱底灌浆也用无收缩砂浆，传力均匀。

柱底灌浆第一次将混凝土浇筑到比设计标高约低40～60 mm，待混凝土达到一定强度后，放置钢垫板并精确校准钢垫板的标高，然后吊装钢柱。待钢柱吊装、校正和锚固螺栓固定后，要进行柱脚底板下浇筑细石混凝土。二次浇筑法虽然多了一道工序，但钢柱容易校正，故重型钢柱多采用此法。