鋼結(jié)構(gòu)廠房鋼柱地腳螺栓常見偏差的處理全

鋼結(jié)構(gòu)廠房鋼柱地腳螺栓常見偏差的處理由于鋼結(jié)構(gòu)廠房具有制造簡單、工業(yè)化程度高、施工周期短、抗震性能好等優(yōu)點，自20世紀(jì)90年代起在我國大規(guī)模的工業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中被廣泛采用。但由于鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計單位、施工單位專業(yè)水平良莠不齊，造成工程質(zhì)量偏差時有發(fā)生。對于上部鋼結(jié)構(gòu)的加固方法很多，書籍論文提及較多，但對鋼結(jié)構(gòu)廠房鋼柱地腳螺栓常見偏差的處理卻論述較少。鋼結(jié)構(gòu)廠房鋼柱地腳螺栓常見問題體現(xiàn)為以下三種情況：1)地腳螺栓在基礎(chǔ)內(nèi)錨固長度不夠；2)地腳螺栓標(biāo)高有偏差，外露長度不足；3)地腳螺栓平面定位有偏差。本文作者結(jié)合多年來的設(shè)計及施工配合經(jīng)驗，將實踐中使用過的一些廠房柱腳連接偏差的處理方法進(jìn)行了總結(jié)。1.地腳螺栓在基礎(chǔ)內(nèi)錨固長度不夠的解決方案GB50906—2013機械工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范第7.4.2條規(guī)定如下：“露出式柱腳基礎(chǔ)……柱腳錨栓在基礎(chǔ)中的埋置應(yīng)滿足錨固要求，埋入長度不應(yīng)小于其直徑的25倍”，當(dāng)柱腳錨栓埋置深度小于其直徑的25倍時，則不滿足規(guī)范要求。建議采用以下方案進(jìn)行處理：1)對于沒有吊車的門式鋼架廠房的柱腳多按鉸接支承設(shè)計，此時根據(jù)計算，如果柱腳使用中并不承受拉力，且柱腳錨栓錨固長度不小于15d時，柱腳錨栓可不做處理。理由如下：地腳螺栓在基礎(chǔ)內(nèi)的錨固長度，設(shè)計院大多是根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊》或《混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)造手冊》的有關(guān)鋼錨栓選用表按20d～25d(d為錨筋的直徑)設(shè)計的。而參照GB50010—2010混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范第9.7.4條“預(yù)埋件錨筋中心至錨板邊緣的距離不應(yīng)小于2d和20mm”時，“受剪和受壓直錨筋的錨固長度不應(yīng)小于15d”的規(guī)定，對于構(gòu)造錨栓只要錨固長度不小于15d就不用修改，但要做好安裝過程中鋼柱的穩(wěn)定保護(hù)工作。2)當(dāng)為剛接柱腳時，錨栓需承受柱腳彎矩和軸力組合作用下產(chǎn)生的拉力，并兼做安裝過程固定用。應(yīng)按照《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》第8.3.1條的規(guī)定精確計算錨固長度。若仍不滿足，則可根據(jù)地腳螺栓實際應(yīng)力比按照GB50010—2010混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范第3.2.4條“當(dāng)縱向受力鋼筋的實際配筋面積大于其設(shè)計計算面積時，修正系數(shù)取設(shè)計計算面積與實際配筋面積的比值，但對有抗震設(shè)防要求及直接承受動力荷載的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，不應(yīng)考慮此項修正”進(jìn)行錨固長度折減。3)按照前兩種方法處理仍不能滿足時，可根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》第8.3.1條“當(dāng)錨固鋼筋的保護(hù)層厚度不大于5d時，錨固長度范圍內(nèi)應(yīng)配置橫向構(gòu)造鋼筋”的規(guī)定，只要柱腳底板和基礎(chǔ)頂面之間采用灌漿料填實空間的寬度大于5倍地腳螺栓的直徑時，可將基礎(chǔ)灌漿層厚度計入總錨固長度。由于GB50906—2013機械工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范第7.4.3條規(guī)定“露出式柱腳基礎(chǔ)……：地腳錨栓中心至基礎(chǔ)頂面邊緣的距離，宜大于地腳錨栓直徑的5倍，且應(yīng)大于150mm?！彼砸话闱闆r下灌漿層厚度均可計入總錨固長度。4)當(dāng)采用前三種方案螺栓的錨固長度仍不能滿足要求時，可將基礎(chǔ)短柱周邊鋼筋的保護(hù)層局部鑿開，通過連接鋼筋將短柱縱筋與柱腳直接焊接連接在一起。錨固長度偏差較小時，連接鋼筋可直接與鋼柱柱腳底板焊接；錨固長度偏差較大時，連接鋼筋應(yīng)與鋼柱柱腳加勁肋焊接，擴(kuò)大鋼筋與柱腳底板的夾角，以獲得較好的受力性能。需連接鋼筋的具體根數(shù)應(yīng)通過需要補充的錨固力計算確定。5)如以上4種方法未能解決螺栓的錨固長度問題時，則只能將基礎(chǔ)短柱拆除，重新埋設(shè)地腳螺栓，此時應(yīng)注意不能為了滿足錨固長度將基礎(chǔ)最上面一級臺階拆除，否則將會造成施工冷縫，影響結(jié)構(gòu)安全。實踐中可以采用將L型錨栓改為帶錨板的形式，以減小螺栓的錨固長度，同時也避免了拆除基礎(chǔ)最上面的一級臺階。2.地腳螺栓標(biāo)高有偏差、外露長度不足的解決方案GB50755—2012鋼結(jié)構(gòu)工程施工規(guī)范第11.3.2條中地腳螺栓(錨栓)的允許螺栓露出長度是+30mm和-0mm。CECS102∶2012門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程第8.2.7條中地腳螺栓(錨栓)的允許偏差為+10mm和-0mm。超出則不能滿足規(guī)范要求。建議采用以下方案進(jìn)行處理：1)當(dāng)螺栓外露長度的標(biāo)高偏差為10mm以內(nèi)，但安裝時仍能保證其絲扣有兩個螺帽的長度時可不做處理。2)當(dāng)螺栓外露長度偏低大于10mm，但安裝時擰緊一個螺帽后的外露絲扣長度大于10mm時，可在將螺母緊固后，用尖錘或鋼沖在螺栓靠近螺母上平面的螺紋處進(jìn)行對稱點鉚3處～4處，使螺栓上的螺紋被鉚成亂絲呈凹陷，阻止螺母無法旋轉(zhuǎn)起到永久防松的效果。3)當(dāng)螺栓外露長度偏低較多時，需要把螺栓割掉用同直徑螺栓將其接長，當(dāng)螺栓直徑不大于36mm時，兩側(cè)加焊幫條鋼筋即可；當(dāng)螺栓直徑大于36mm時需呈品字形加焊三條幫條鋼筋，幫條鋼筋的截面面積不宜小于原螺栓截面面積的1.3倍，并不宜小于φ16mm，焊縫長度按螺栓全截面受拉所需的焊縫受剪承載力確定。4)當(dāng)螺栓外露長度偏低較多(>100mm)時,如果有加工條件也可采用比原地腳螺栓直徑大1倍的鐵件加工成內(nèi)絲扣套在原螺栓上接長。5)如果地腳螺栓過高時，可將高出部分割去重新套螺紋即可。3.地腳螺栓平面定位有偏差的解決方案CECS102∶2012門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程第8.2.7條中地腳螺栓(錨栓)的允許中心偏差為不大于5mm。GB50755—2012鋼結(jié)構(gòu)工程施工規(guī)范第11.3.2條中地腳螺栓(錨栓)的允許螺栓中心偏移也是不大于5mm。建議采用以下方案進(jìn)行處理：1)一般情況下偏差不大于10mm時，可以調(diào)整底板的螺栓孔位置，即擴(kuò)孔擴(kuò)為長圓孔來調(diào)整。此時螺栓孔墊板和平墊圈也應(yīng)根據(jù)擴(kuò)孔大小適當(dāng)加厚，使墊圈、墊板能保證提供給螺母足夠的承壓力。2)地腳螺栓中心偏差大于10mm、不大于1倍螺栓直徑，且地腳螺栓直徑不大于36mm時，可以采用彎曲螺栓方式；當(dāng)?shù)啬_螺栓直徑大于36mm時，采用彎曲螺栓方式時必須在彎曲部位焊上錨固鋼板，錨固鋼板焊縫應(yīng)通過計算決定，如圖4所示。彎曲螺栓施工時應(yīng)注意以下三點：a.螺栓彎曲時應(yīng)按6∶1的比例進(jìn)行，并將彎曲部分埋入混凝土中，基礎(chǔ)表面距第一個彎點大于100mm。b.采用氧—乙炔焰加熱彎曲螺栓時，溫度應(yīng)控制在700℃～800℃范圍內(nèi)；施工應(yīng)考慮防雨措施以防發(fā)生淬火作用；采取措施隔絕火焰的影響，以免燒到混凝土面和露出的鋼筋上。c.螺栓彎曲應(yīng)在混凝土強度達(dá)到75%以上時方可進(jìn)行。必要時可鑿除地腳螺栓周圍部分混凝土形成局部操作坑，待施工完畢后用高強度細(xì)石混凝土灌實。3)地腳螺栓中心偏差大于1倍螺栓直徑時，如果鋼柱還未制作完成可以根據(jù)現(xiàn)有螺栓位置重新設(shè)計柱腳底板，如鋼柱制作已完成可直接將地腳螺栓割除后，采用化學(xué)植筋方法重新埋設(shè)地腳螺栓。植筋時應(yīng)先做拉拔試驗以確定植筋長度。這里需要特別注意的是：螺栓偏心較大時不能采用彎曲螺栓方式，因為從受力角度看螺栓彎曲后上下兩段受力不在一條直線上，而拉力在螺栓內(nèi)產(chǎn)生一個力偶，而力偶產(chǎn)生的附加應(yīng)力在原設(shè)計中并未考慮，因而增大了鋼筋的總應(yīng)力，有可能使其超過極限應(yīng)力值使螺栓折斷。并且彎曲螺栓受力后，彎曲部位被拉伸而給混