【鋼結構·技術】鋼結構施工中的預埋螺栓技術

2020-02-17

鋼結構作為一種承重結構體系 ,由于具有自重輕、強度高、塑性韌性好、抗震性能優越、工業裝配化程度高、施工工期短、綜合經濟效益顯著、結構體系靈活、造型美觀等諸多優點 ,因而被越來越廣泛地應用于工業廠房、城市軌道 (地鐵 ) 車輛段庫房、大型商場超市等大跨度或超大跨度的各類建筑中。與其施工工藝相對應 ,需要為這些建筑建造大型鋼筋混凝土基礎或設備基礎 ,埋設鋼結構 (柱 )與鋼筋混凝土基礎聯結的結構螺栓。由于鋼結構基礎大 (上部多呈四棱臺形 ) ,螺栓懸空設置不易固定 ,鋼結構安裝質量要求高 ,因此聯結螺栓的埋設精度成為鋼結構安裝施工的關鍵技術。

01 工藝原理
利用獨立的支架系統和定型模具為預埋螺栓定位 ,經使用經緯儀或全站儀精確調整、校對后 ,一次性完成混凝土承臺澆注 ,從而達到預埋位置的準確無誤。該工藝流程的特點是 :
( 1 )由于采用定型模具鋼板固定預埋螺栓 , 使螺栓組內的螺栓相對位置保持準確。
( 2 ) 利用獨立的支架系統和定型模具預埋螺栓 ,螺栓具有微調性 ,施工操作精度高 ,整體偏差小。
( 3 )充分利用搭設腳手架常用的 Φ 48 mm 鋼管腳手桿和扣件周轉材料 ,通用性強 ,費用低 ,可大量節省工程投入。
( 4 )施工工藝簡便快捷 ,操作人員容易掌握。

鋼結構預埋螺栓的工藝流程圖如圖 1 所示。

02 施工操作要點

2.1 施工準備
2. 1. 1 地腳螺栓的加工地腳螺栓應按設計要求加工定制和進場驗收, 必須具備相應的材質證明和檢驗報告。
2. 1. 2 定型模具的設計加工
( 1 )根據預埋地腳螺栓與混凝土基礎軸線的相對位置 ,并考慮模具的組裝要求 ,確定模具鋼板的平面尺寸 ,刻出模具鋼板的縱橫軸線十字線 ,然后按模具軸線確定預埋螺栓的相對位置 ,鉆孔。模具的鉆孔位置、孔徑要與鋼結構柱的螺栓孔位、孔徑完全吻合 ,鋼板厚度宜≮4 mm。
( 2 )模具鋼板加工好以后可以在現場組裝 , 轎桿采用長度 2. 0 m 的短腳手桿 ,立筋采用 Φ 18 mm 螺紋鋼或 Φ 20 mm 鋼管 ,立筋高度應高出預埋螺栓5～10 cm ,以方便使用鋼尺校對軸線。
( 3 )如果混凝土基礎頂部為短柱形 , 可以考慮在鋼板中心挖孔 ,以方便混凝土澆注。
2. 1. 3 測量精度的控制
根據工程設計定位坐標及高程 ,加密測設軸線和高程控制網 ,方便對不同部位的精確測量。

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2.2 施工順序

根據鋼結構柱的平面布置 ,先從角柱或邊柱開始 ,沿縱軸方向固定預埋螺栓。如果為多跨度鋼結構 ,應以中間跨縱軸向兩側縱軸流水施工 ,以減小測量和施工誤差 ,提高整體安裝精度。
2.3 獨立支架系統的安裝
鋼結構混凝土基礎的設計尺寸較大 ,最大寬度為 3. 8 m ,上部常設計為四棱臺形狀 ,支模高度遠低于地腳螺栓的預埋高度 ,再者鋼模或木模都具有一定的柔性 ,達不到預埋螺栓的精度要求 ,因此 ,工程采用一套獨立的支架系統。支架的安裝要點如下 :
( 1 )沿縱軸在基礎軸線兩側 0. 75 m 左右 (應保證在地梁外側 ) 拉線 , 沿拉線在基礎承臺墊層兩側和基礎承臺之間設置立桿 ,間距 2. 0～2. 5 m。
( 2 )立桿應打入地基土 30～50 cm (根據土質軟硬程度而定 ) ,高度高出縱向水平桿約 20 mm。縱向水平桿必須保證水平設置 ,高度應保證預埋螺栓頂符合設計高度并留有上下調整移動的空間。
( 3 )一般的基礎承臺施工寬度均大于 2. 0 m ,可將基礎兩側立桿和上部水平桿用斜拉桿連接 ,形成門字形架;斜拉桿與水平桿的節點間距 1. 5 m 左右 , 保證水平桿不產生撓度變形。
( 4 )在斜拉桿與水平桿節點處向兩側架設斜支撐 (支撐打入地基土深度約 30 cm ) ,然后在支撐附近安裝橫向拉桿 ,并在基礎上部由水平桿和橫向拉桿組成井字架 ,形成一空間幾何不變體 ,確保架體的剛度和穩定(見圖 2 ) 。

2.4 定型模具的就位調整

( 1 )用經緯儀或全站儀在支架系統的井字架上測設縱橫向軸線點 ,拉線形成十字軸線 ,然后把定型模具轎桿架于井字架水平桿上 ,使模具鋼板上的十字刻線與井字架軸線拉線對正 ,用腳手扣件將轎桿與水平桿聯接(暫不用扣緊 ,以備調整 ) 。
( 2 )定型模具就位后 ,擰松轎桿上扣件 ,用小線墜從井字架的軸線拉線往模具鋼板上投點 ,輕輕敲擊轎桿 ,讓定型模具前后左右微小移動 ,利用井字架上的軸線拉線對其進行精確調整 ,使投點與模具刻痕重合 ,然后擰緊扣件。
2..5 預埋螺栓的安裝調整
( 1 ) 把預埋螺栓從模具鋼板鉆孔下穿入 ,按設計要求預留外露螺紋長度 ,并用兩個螺母將其固定 ; 用水準儀檢測螺栓頂部標高 ,通過上下螺母微調至符合標高要求 ,擰緊螺母 (暫不要擰死 ) 。
( 2 )用水平尺逐根檢測預埋螺栓螺桿立面兩個方向的垂直度 ,可輕微掰動螺桿進行調整 ,直至兩個方向的垂直度達到要求 ,徹底緊固螺母。
( 3 )當一個螺栓組的每一根螺栓的標高和垂直度都調整合格后 ,用短鋼筋將螺栓根部相互點焊交圈連接 ,使一個螺栓組拉結成整體。如預埋螺栓較長 ,可增加一至二道焊筋 ,確保定位的準確與穩定。
( 4 )為了確保預埋螺栓不發生整體沉降和整體傾斜 ,還要用短鋼筋將其與基礎鋼筋網架斜拉點焊 ,并在預埋螺栓底部對角點焊兩根短鋼筋 ,支撐于基礎墊層。
( 5 )當基礎鋼筋網架內部空間足夠大、不影響預埋螺栓的整體安裝時 ,可以在安裝模具前先安裝預埋螺栓。
2.6 預埋螺栓的復核
( 1 )當各基礎承臺預埋螺栓安裝完成后 , 用全站儀在模具鋼板上測設軸線交點 ,檢查鋼板刻痕交點是否與測設軸線交點重合 ,如果存在誤差 ,通過松動扣件輕擊轎桿微調模具 ,直至使之完全重合。如果偏差過大 ,應松開轎桿扣件及與基礎鋼筋網架的加固連接 ,重新進行調整。
( 2 )用鋼尺檢查各基礎承臺螺栓組之間的距離是否符合設計要求 ,拉通線檢查各基礎螺栓組同一排預埋螺栓是否直線排列 ,如有誤差 ,重復前述的方法進行糾正。
( 3 )對縱向軸線較長的鋼結構 , 由于視覺和儀器的局限 ,可采取分段預埋及加密控制網的方法 ,并加強與已預埋螺栓的復核測量 ,確保控制精度符合要求。

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