钢结构地脚螺栓预埋方法和偏差处理措施

2009-12-15　作者: 冯云鹏：合肥水泥研究设计院设计分院

冯云鹏
（合肥水泥研究设计院 设计分院）
现在,随着社会的进步，科技的发展，由于安装简便、施工快速等有点，水泥厂使用钢结构的情况越来越普遍，尤其是轻钢结构厂房。在钢结构施工的时候，最基础的工作就是地脚螺栓的预埋。因为地脚螺栓预埋的位置、标高是否正确直接决定着整个厂房的能否正常使用及使用年限。
1．  地脚螺栓的埋设方法
地脚螺栓的埋设方法，根据与基础混凝土施工的前后关系，分为直埋和后埋。直埋是浇筑混凝土前，将螺栓定位，混凝土浇筑成型后，螺栓埋设好；后埋是浇筑混凝土时，预留埋设螺栓孔洞，待混凝土达到一定强度后，插入螺栓，二次浇筑混凝土。
直埋地脚螺栓的优点是混凝土一次浇筑成型，混凝土强度均匀，整体性强，抗剪强度高；缺点是螺栓无固定支撑点，如果螺栓定位出现误差，则处理相当繁琐。后埋地脚螺栓的优点是螺栓有可靠的支撑点（已达到一定强度的基础混凝土），定位准确，不容易出现误差；缺点是预留孔洞部分混凝土浇筑后硬化收缩，容易与原混凝土之间产生裂缝，降低了整体的抗剪强度，使结构的整体耐久性受到影响。现在水泥厂通常采用的是直埋地脚螺栓法。
在埋设地脚螺栓时，先根据螺栓的位置制作模具，为了精确定位，先确定基准定位，一般取柱子的形心为定位点，根据柱子形心与螺栓的位置关系以及螺栓直径在模具上面定位钻孔，钻孔直径比螺栓直径大2mm，模具比螺栓组外边缘大50mm，为了保证垂直度，可根据找平层的厚度做两块相同的模具，制作成一个具备一定厚度的盒子。这样，螺栓穿入模具后，不会左右摇晃。螺栓穿入模具后，上部拧一个螺帽固定，可以调节螺栓预留高度。具体做法见图1。

D——螺栓孔直径， d——螺栓直径，L——螺栓组的螺栓间距， h——同找平层厚度
图1 地脚螺栓模具图
在基础短柱模板支好后，要确定模板牢固。然后将地脚螺栓模具基准点与柱子形心定位一致，校正标高后可将模具与短柱模板固定。然后将螺栓用钢筋与短柱钢筋可靠连接，防止钢筋位置移动，并宜事先在螺栓下部焊接一截短钢筋，让短钢筋支撑在短柱基础的混凝土上，防止螺栓的垂直位移。将螺栓加固好之后就可以取下模具进行下组地脚螺栓的安装。地脚螺栓的固定如图2。

1——短柱基础混凝土
2——短柱主筋
3——短柱箍筋
4——地脚螺栓
5——地脚螺栓与短柱联结钢筋
6——螺栓联结钢筋
7——钢筋
图2 地脚螺栓固定图
浇筑混凝土前，螺栓上部的螺杆及螺母须抹上固体黄油后用塑料布包裹，并用铁丝扎紧。浇筑混凝土，特别是采取泵送混凝土施工时，须避免混凝土的挤压导致地脚螺栓移位。混凝土泵管应避免直接对着地脚螺栓浇筑，尽可能在地脚螺栓及周边30 cm范围内采取人工布料。在使用振捣棒时，切勿在上述区域内振动过频。在浇筑混凝土时，施工人员须加强对地脚螺栓的监测，用水准仪、经纬仪随时对各组地脚螺栓（特别是周围正进行浇筑混凝土的地脚螺栓）复核，一旦发现偏差，立刻进行校正。
2．             地脚螺栓的偏差处理措施
在水泥厂的建设过程中，经常需要埋设大量的地脚螺栓 ，但是在施工过程中，由于设计图纸、测量、操作出现错误或误差，安装固定不牢，或者浇筑混凝土时受冲击或者振动等原因，常会使部分螺栓出现过大偏差。
地脚螺栓是连接上部结构与基础的重要部件，如果埋设偏差过大，将产生过大应力，会影响结构的正常使用和使用寿命，一旦出现过大偏差现象，应认真进行调整纠正。处理方法的选择，应根据螺栓直径大小和偏差情况等确定，同时还要考虑结构类型、施工现场条件等因素择优选用，下面介绍几种常用处理方法。
2．1 地脚螺栓平面位置偏差处理
当螺栓中心与设计中心线偏差在10mm以内，可以调整柱脚板的螺栓孔位置或搪(割)孔来调整，但要特别仔细，避免损伤底座。
当螺栓直径在36mm以内，偏差距离小于1.5d时，一般采用热弯螺栓法处理。可在根部凿一条深150-200mm的凹槽，用氧气乙炔枪烘烤螺栓根部，将螺栓弯成S形（图3a），热弯时应用圆角过渡，弯曲部分应埋在混凝土中，以防转角处应力集中，因为地脚螺栓弯折或变形将会使螺栓的工作应力比正常大数倍。加热温度应在700-800℃范围内，并应避免浇水冷却，以防螺栓变脆。如果螺栓直径等于或大于36mm时，也可用热弯，但需在弯曲部位加焊钢板或钢筋等锚固体，其长度不小于S弯上下两切点的距离(图4b)，并验算焊缝长度，使螺栓拉直和拉断等强。

1——螺栓
2——新浇混凝土
3——加焊钢板
图3 地脚螺栓平面位置偏差处理
（a）d≤36mm且偏差距离小于1.5d时；（b）d＞36mm且偏差距离大于1.5d时。
当地脚螺栓偏差很大(大于1.5d时)，可采用设过渡钢框架的方法即先将螺栓割断，加焊槽钢框架，再在槽钢上加焊新的螺栓，槽钢焊缝均须计算。将新设置的螺栓通过槽钢或下字钢与原有埋设在基础中偏差较大的螺栓牢固焊接在一起，以传递上部结构上的水平和垂直力。框架设计应保证足够的强度和刚度，使其成为一个可靠的整体
当地脚螺栓偏差过大，无法安装上部结构，或因图纸尺寸错误，预埋地脚螺栓位置、标高与设计图纸不符，或柱脚板加工误差过大时，需要将已埋设的地脚螺栓更换，另外埋设新螺栓。此时可用钻机取出原地脚螺栓或者将原地脚螺栓截断，在原螺栓附近钻孔，重新在孔内装设化学螺栓。
2．2 地脚螺栓标高偏差处理
当地脚螺栓标高偏差为-10～30mm，但柱脚安装仍能保证其丝扣有2个螺帽的长度时，可不做处理，或者将螺帽拧紧后将螺帽与垫板以及柱脚板焊接，防止螺帽松动；丝扣高的，可加钢垫板进行调整。
如果螺栓标高偏差大于一10～30mm，无法满足安装要求时，可以采用接长螺栓的方法进行处理。
先将螺栓周围的混凝土凿成凹形坑，用同直径的螺栓，上下坡口焊对接〔图4a)，或对接后再在两侧加焊帮条钢筋(图4b)，但帮条不应露出短柱找平层表面，以便于钢柱安装。当螺栓直径在36mm以内时补焊2根帮条钢筋;螺栓直径大于36mm时焊3根帮条钢筋(图4c)，附加帮条钢筋截面积应不小于原螺栓截面积的1.3倍，亦不得用小于16 mm的钢筋，焊缝长度一般上下各取2.5d(d为螺栓直径〕。
或者可以采用比原螺栓直径加大1倍的螺栓，加工成内丝扣，套在原有螺栓上，也可加螺丝套或焊上套管接上新螺栓。这种接长方法比较精确，但比较费工，并且要注意新加的套管高度不能高出短柱找平层，否则会影响钢柱的安装。

（a）       坡口焊对接
（b）       加2根帮条对接
（c）       加3根帮条对接
图4 地脚螺栓焊接接长
如果螺栓高出设计标高很多，可以先将螺帽拧入后将上部螺纹截断，保留适当高度，并将螺帽沿螺螺纹上下拧动几遍，以保证螺纹能够通畅。
所有螺栓经复核校正后，若在短时间内不进行上部结构的安装，须在螺纹上涂上固体黄油，用塑料纸包裹并用铁丝扎紧。
参考文献：
[1]. 钢结构设计手册[M]．北京：中国建筑工业出版社，1982．
[2]. 现行建筑施工规范大全[M]．北京：中国建筑工业出版社，2002．
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[4]. 钢结构工程施工质量验收规范( GB50205 -2001) [S]
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