叶家宇 胡岛 龙腾 李辰昊 巨江山
中建八局第一建设有限公司，山东 济南 25000
摘要：近年来，各行各业建设的发展迅速，地脚螺栓一般用于钢结构柱脚和各类设备的埋置固定，是一种重要的紧固件。尤其在工业厂房结构上，地脚螺栓将钢结构和混凝土(基础承台)两种不同材质的结构可靠连接在一起，且对上部结构的安装起到定位作用，其安装精度要求很高。传统单个安装，独立控制，安装精度不易控制，钢结构整体尺寸容易出现偏差，造成结构内部应力，将对工程质量、安全、进度、成本均产生负面影响。本文结合武汉某大跨轻型门式刚架厂房的施工实践，探讨如何提高钢结构地脚螺栓安装精度。
关键词：钢结构；地脚螺栓；安装精度；工艺探讨
引言
在现代工业施工环境中，钢结构建筑的应用情况越来越普遍，轻钢型厂房得到了各建筑企业广泛应用。各钢柱结构体可在地脚螺栓的作用下，直接固定在基础板材上。地脚螺栓的预埋与定位是钢结构建筑施工中的关键操作环节，由于钢构件安装的方正度、垂直度与柱梁连接精度受地脚螺栓埋设精度的影响，在设置埋件建筑结构时，应对构件下端进行悬空处理，有效控制地脚螺栓的埋设精度。
1安装精度控制要点
影响地脚螺栓安装精度的关键因素有:地脚螺栓的加工，轴线控制网及标高控制，承台钢筋模板安装质量，安装工艺，混凝土浇筑时成品保护。
1)地脚螺栓加工。选择可靠的加工厂家，加工前，计算套丝长度时，应充分考虑上下螺母和垫板的厚度、标高调整的余量、丝长等;设计时应注意控制基础表面以上的预留量，抗剪键高度小于基础预留槽的深度。在本项目上，M24地脚螺栓长795mm，丝扣长度225mm； M30地脚螺栓长1015mm，丝扣长度245mm；M36地脚螺栓长1235mm，丝扣长度265mm，均外露基础表面150mm。
2)轴线控制网及标高控制。测设前，利用场外基准点测设每条轴线的控制点，进行点位保护，并定期复核。安装放样前在相应轴线控制点上架设仪器，用低弹性钢丝和铁钉放样出控制轴线，不得扰动，且每次细部定位前再次对轴线位置进行复核。待水平位置确定后，用水平仪对预埋螺栓顶标高进行监控调整。
3)承台钢筋模板安装质量。因工序交叉会对地脚螺栓位置产生扰动，影响安装精度，地脚螺栓安装必须在相应轴线的承台钢筋模板验收完成之后。因地脚螺栓与钢筋笼焊接为一体，因此必须保证钢筋笼和模板的安装质量，以减少施工扰动导致的地脚螺栓移位。钢筋按设计要求绑扎完成后，应复测标高。模板采用木方及支撑元件固定在坚实的土体或石头上，并在模板内侧弹好标高控制线，将钢筋四周与模板之间采用钢筋头固定，保证钢筋笼不因浇筑混凝土的冲击力而变形。
4)安装工艺。优先选择熟练劳务班组，并在施工过程中采用了钢板成型模具辅助定位。上道工序完成后，按照如下流程进行地脚螺栓安装，且全程用经纬仪监测:a．制作螺栓定型模具;b．模具定位焊接;c．地脚螺栓穿入定位模具，上口用螺栓固定;d．标高调整后，螺栓底部用Φ8钢筋焊接到钢筋笼上;e．螺栓出露基础钢筋笼处用Φ8钢筋焊接固定，取下螺栓，定型模具连接断开后，取下模具。
2施工方法特点
根据钢结构建筑施工方式的不同，可将地脚螺栓的埋设方法分为直埋、后埋两种处理行为。直埋指在进行混凝土浇筑前，已完成螺栓定位的施工方法，可实现混凝土埋设螺栓的一次性浇筑成型。后埋指在混凝土浇筑的过程中，预留多个孔洞结构，可对螺栓进行埋设处理，被称为预留孔洞型钢结构建筑方法。待埋设地脚螺栓进入深度及位置的不同，钢结构建筑体浇筑成型后形成的孔洞体大小存在差异。
进行立柱安装前，为实现建筑结构体的后续校正，应在孔洞中设置大量的地脚螺栓装置，在无收缩细石混凝土的作用下，对孔洞中的所有建筑元件进行二次灌浆处理。相较地脚螺栓的直埋施工技术，后埋施工中预留的所有孔洞均会随混凝土浇筑成型出现硬化收缩状态，易使钢结构与混凝土间产生建筑缝隙，降低了结构体的抗剪与抗震强度，影响钢结构建筑的耐久性，一般情况下，只适用于埋设直径小于36mm的地脚螺栓设备。
3优化措施分析
3.1预拉力指示器
高强度螺栓施加预紧力后，使得被连接构件之间紧固，从而产生较大的静摩擦力，来抵抗构件承受的横向荷载，避免螺栓发生剪切破坏，同时也阻止了构件间的水平滑移，增强连接的紧密性和刚性；另外，对螺栓施加预紧力可以提高螺栓的疲劳强度。预紧力的大小会影响构件承载力的大小，因此对于预紧力施加的大小需要加以控制。钢结构中应用的高强度螺栓数量庞大，施工方法的可靠和方便具有重要价值。由于转角法的使用相对麻烦，于是国外研究使用“直接拉力指示器”来控制高强度螺栓的紧固轴力，并已逐步应用于建筑钢结构、桥梁、电站、风电设备、石化设备和体育会展场馆等方面。传统的预拉力指示器DTI是一个带有特殊凸起的垫圈，垫圈夹在螺栓连接件与螺母之间，通过观察垫圈凸起的被压缩程度，来获得对应施加预紧力的大小。观察垫圈被压缩程度有间隙测量法和彩胶目测法，间隙测量法顾名思义即是测量垫圈压缩后凸起的高度来表示垫圈的压缩程度；而彩胶目测法则是在垫圈上填充彩胶，当垫圈被压缩时候，彩胶会喷出，用彩胶喷出量来表示垫圈的压缩程度，国外已有相关的DTI标准。
3.2螺栓防腐蚀
螺栓属于金属制品，在使用过程中螺栓容易受到周围环境的影响而发生腐蚀，而螺栓腐蚀后的力学性能会因此受到影响。作为节点连接的部件，高强度螺栓发生锈蚀容易造成节点的失效，降低结构整体的安全性、稳定性。因此，有必要对螺栓进行防腐蚀处理。即在原渗锌加封闭漆的防腐形式不变的基础上涂装油漆。螺栓安装前先涂装螺杆，两端预留，在螺栓安装后涂装螺杆两端和螺母。这种方法虽然增加了现场施工工序，但是采用这种防腐做法可以大大降低渗锌涂层的消耗速度。同时，由于外露部分的螺母等是在安装后才进行涂装，可以对螺栓孔起到一定的封堵作用，减少水汽的进入。涂料加渗锌的双层保护，可以有效减缓腐蚀，减少后期维护保养。
3.3地脚螺栓成品保护
完成混凝土终凝后，应立即使用经纬仪对已设置地脚螺栓进行定位检测，当放线位置不发生改变时，判定已选取定位标准符合钢结构体的实际建筑需求，当检测位置偏差超过3mm时，说明已选取地脚螺栓预埋位置应进行偏差性纠正。在地脚螺栓周边100mm的范围内，利用高强度水泥砂浆进行建筑找平处理，所有柱底的标高误差均小于3mm时，可实现对地脚螺栓的预埋与定位研究。完成对所有螺栓的复核检测后，应在短时间内进行其他建筑部件的安装处理，须完全清除地脚螺栓柱顶表面的建筑浮土，再将所有螺纹结构表面涂刷一层固体黄油，使其紧密包裹在钢管结构外侧。
结语
地脚螺栓安装质量的优劣直接影响后续钢结构能否顺利安装，是项目质量控制的关键环节。且厂房项目地脚螺栓安装量大，交叉工序多，质量不易控制。在厂房实际施工过程中，采用本方法实现了预埋螺栓的精确安装，平面尺寸偏差控制在2mm以内，标高偏差不超过3mm，后续钢结构柱安装中轴线、标高偏差均能满足规范要求，较单个安装方法精度提升效果明显。因此本技术能确保钢结构工程的质量及进度，可为类似工程借鉴。
参考文献
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