浅谈高层建筑钢结构支撑架柱脚底座施工技术
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【摘要】整个工程的钢结构的质量是由钢管混凝土柱预埋锚栓的施工质量直接决定的，而要想实现预埋锚栓的精度准确以及在进行浇筑混凝土时规定的埋件要求，主要依靠稳固的支撑形式和切实有效的测量控制方法。笔者以广州市某广场塔楼的钢管混凝土柱-框架剪力墙结构，对柱脚底座的节点构造和施工工艺进行了细致的分析。
【关键词】钢结构；支撑架；底座
一、引言
在我国的高层建筑建设当中，钢结构在很早之前就已得到了应用，目前更趋向于工业化和商品化的方向发展。我国对于钢结构的改革、设计、制造以及安装等方面都达到了较高的水平，并熟练掌握了各式结构复杂、跨度广大的钢结构建筑。在我国，工程建设技术愈发精湛，这为钢结构的发展与利用提供了一个有利的平台，与此同时钢结构还可以为工程建设注近新鲜的血液。钢结构不仅轻质高强、抗震性能强、施工周期短，而且符合当今提倡的环保、低碳、节能的理念，因此钢结构在我国的重大工程项目中得到了广泛的应用。
二、高层建筑钢结构的优缺点
2.1、优点
①自身特性优良：重量较轻、质量稳定、材质均匀、强度高、抗冲击力和抗震力较强。即使遇到台风、地震等恶劣环境，能够很有效地保护建筑物，减少建筑发生倒塌的情况。钢结构隔热保温系统相对其他来讲也比较强，可比砖混建筑节约70%的能源。
②施工周期短：钢结构构建规模小、质量较轻，方便拆装和运输。不需要搭设大量的脚手架对其安装，像一座1000m2的建筑，只需要5个工人，在20天就可以将建筑骨架搭建完成。可以和混凝土同时施工，大大的减少了施工周期。
③节省空间：钢材要比混凝土增强了1.5倍的抗压和抗弯强度，因此在强度相同的条件下可以减小截面面积，从而扩大建筑的有效利用空间。
④节能环保：钢材属于一种老化程度较慢的建筑材料，轻型钢材结构的回收率可以达到100%。因钢材材质不适用用粘合剂进行连接，因此其对人体的危害较小，安全性高，而且施工简便，减少了石、灰、砂的利用，不会产生粉尘污染和噪音污染。大部分材料的重新利用率较高，减少建筑垃圾的产生。
2.2、缺点
①耐火性差：尽管钢材的耐热性可以达到150℃，但是其耐火性相比混凝土结构还差得很远，当表面温度达到300-400℃时，强度和弹性都会下降30-50%，一旦温度达到600℃时，其强度和弹性几乎为零。
②耐腐蚀性差：刚结构中的铁原子容易与氧气反应生成铁锈，因此处于潮湿或者有腐蚀介质的环境中容易发生锈蚀。钢结构在施工时一定要采取防锈蚀、防腐等措施。
三、工程概况
某广场1号楼地下4层，地上66层，总高度为288m。主体结构采用钢骨混凝土柱-框架剪力墙体系，钢管柱落于3m厚筏板上，钢管柱截面尺寸为1600×40，共18根。每根圆管柱柱脚长1800mm、质量为27.76kg的M50螺栓共30根，钢柱埋件（锚栓支架、锚板等）钢材材质采用Q345B。
四、工程重点与难点分析
在进行对锚栓、锚板以及支撑架安装过程的测量时，因其控制难度较大，支撑面标高误差范围为±3mm。
每根圆管柱柱脚由30根M50螺栓组成，施工时必须确保所有锚栓都能穿入锚板，要求每根锚栓的垂直度偏差精度极为准确，按照规范无倾斜安装锚栓，支撑架的精度以及稳定性是锚栓的施工质量的直接影响因素。
将柱脚螺栓预埋在底板混凝土，不但要求锚栓安装不能倾斜，而且还要求锚栓及锚栓支架的稳定性较强，确保在3m厚筏板浇筑混凝土过程中，锚栓及锚板的位置中心偏差在5mm之内。1号楼筏板底部为4排36钢筋，单根9m长、36钢筋重72kg，两人合力进行搬运。
1号楼要求短工期，因此对预埋锚栓及其支撑架的插入施工时间与筏板钢筋绑扎之间的施工顺序如何安排显得尤为重要。
五、传统施工工艺
传统施工工艺包括两种：①方法1：在场外提前将锚栓与支架焊接成一个整体，等到筏板底面钢筋绑扎好后，将其运用到施工当中，把整体吊到设计位置，仔细检查位置准确后将支架与筏板底筋焊接固定；②方法2：将锚栓与支架焊接成一个整体，等到筏板垫层及防水施工完成之后，实施测量定位，先安装锚栓与支撑架，同时绑扎底板钢筋插入施工。表1是这两种方法的对比显示。
表1传统工艺优缺点对比
施工工艺 施工特点 施工难度 工期 精确度 稳定性
方法1 钢筋绑扎后支撑架安装 易 短 低 差
方法 2 支撑架固定后钢筋绑扎 难 长 高 好
将传统方法中钢结构安装与土建施工穿插占用关键工序、阻碍工期的缺点、钢结构预埋锚栓的无偏斜安装以及中心定位不超过5mm的高精度和高稳定性能这几个要素结合起来，以支撑架的构造为基础制定了一种由钢板与工字钢焊接为底座、膨胀螺栓固定底座的新型钢结构支撑架柱脚底座施工技术。
6.1、施工流程
图 1施工流程
6.2、关键步骤
6.2.1、测量
测量定位是整个过程的关键，测量是否精准直接决定后续工序的施工质量是否合格。测量过程大致为：要先反复核查业主提供的控制点，确认没有问题之后就可以进行轴线引测，测完后要马上复核，发现不符合规定的要及时重新测试直到符合要求为止。等到垫层防水施工完成后，测量员要参照支撑架的支脚个数，将每个支脚底座的定位控制线投射到底板垫层上，并经施工管理人员确认无误后进行标注。
6.2.2、支撑架柱脚底座制作
支脚底座包括2块钢板，下层钢板尺寸为 300mm×300mm×10mm，要先在下层钢板上画十字线，然后进行膨胀螺栓定位，留有4个M12锚栓孔。上层钢板尺寸为300mm×300mm×20mm，在两层钢板中间用2块工字钢将其焊成一个整体，所以焊缝的质量不仅会对底座的稳定性造成影响，也对支撑架的安装和其稳定性有间接影响。
6.2.3、支撑架底座安装
在底板最下层安装支撑架底座，同时进行钢筋绑扎，完成后插入施工，将支撑架底座根据轴线固定在500mm×500mm×90mm 底座混凝土上，安装完成后再进行重新审核，打入4颗膨胀螺栓再次固定，同时进行第2层及以上结构的钢筋绑扎，等到底层钢筋全部绑扎好后再定位复核，管理人员确认好后就可以对钢管柱螺栓和其支撑架进行吊装。
七、结束语
超高层钢结构预埋锚栓支撑架底座施工技术打破了以锚栓精度不高、支撑架稳定性较弱、占用关键施工工序为漏洞的传统施工的模式，施工效率得到大大地提升。这种方法适用于超高层钢结构钢管柱施工当中，利用支撑架底座施工技术的实质就是分步骤安装支撑架，既可以实现对预埋锚栓的精度以及稳定性的要求，又能合理地安排施工进度，真正实现了施工技术现代化、高效化和安全化。
参考文献
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