0 引言

　　目前，针对埋入式柱脚安装，主要有“支架+钢柱”“杯口+钢柱”“地脚螺栓+钢柱”3种方法。选择合理、经济的施工方法是项目管理的重要内容。

　　以国家会展中心(天津)一期工程东、西交通连廊基础部位钢柱安装为例，从进度、质量、安全方面介绍“支架+钢柱”形式柱脚施工方法。

　　1 工程概况

　　国家会展中心(天津)一期工程位于天津市津南区，建筑面积47.86万m²，主要由展厅、交通连廊、中央大厅组成。

　　交通连廊由屋盖(含A、B类人字钢柱)、内部附属结构组成。屋盖系统由人字柱及V形桁架组成，共分为6个部分，包括2个餐厅屋盖与4个对称布置的通廊屋盖，如图1所示，屋面结构高23.38m，每个屋面结构单元尺寸为186m×73.90m。

　　除人字柱支撑位置外，通廊屋盖下部由框架柱+铰接支座+屋盖下短柱组合支撑，餐厅屋盖由框架柱支撑;附属结构采用钢柱、钢梁及钢桁架结构体系，内部附属结构为2层(局部3层)的钢框架结构，总重约3.2万t。

　　东、西交通连廊基础柱共664根，截面形式为□1800×800×30×30，□800×800×40×40，□800×800×30×30，□800×650×30×30。

　　图1 交通连廊布置  

　　柱脚埋入深度700mm，底板厚400mm，承台厚1 500mm，构件最重6.2t。埋入式箱形钢柱柱脚均采用“支架+钢柱”形式，通过支架上定位装置完成基础部分安装。

　　2 定位装置设计与验算

　　交通连廊框架结构箱形钢柱基础形式为预埋地脚螺栓，按原设计图施工此部位，须分层浇筑，该工序既影响承台钢筋的一次性绑扎，又影响后续施工工期。原箱形钢柱柱脚节点如图2所示。

　　图2 原箱形钢柱柱脚节点  

　　2.1 定位装置设计

　　根据现场施工进度、质量、屋面桁架施工局限性及基础承台、筏板结构一次性浇筑等特点，基础部位柱脚采用“支架+钢柱”形式，不受常规地脚螺栓连接方式局限。

　　由于柱底板尺寸大于支架尺寸，安装柱脚时无法保证水平位置精度，且轴线位移有问题时无法灵活调整。考虑到支架结构以角钢为本体，在悬挑角钢上表面按柱底板外轮廓尺寸焊接定位垫块进而控制柱脚相对位置，既解决了稳定性问题，又可灵活调整水平精度。即采用“支架+钢柱+定位装置”形式限制箱形钢柱柱脚安装精度，从而大大提高柱脚节点施工进度，定位装置如图3所示。

　　图3 埋入式箱形钢柱柱脚定位装置  

　　经模拟验算，并与现场施工进行整体性对比，将箱形钢柱分为2段，第1节柱脚节在基础施工时随土建施工进度采用塔式起重机或汽车式起重机配合安装;屋面桁架施工完成后，另一节钢柱采用汽车式起重机或塔式起重机等垂直吊装机具安装。

　　2.2 定位装置有限元分析

　　1)箱形钢柱柱脚支架结构形式

　　以交通连廊框架结构箱形钢柱C2柱脚(□800×800×30×30)为例，建立支架模型。

　　支架高1 200mm，平面尺寸为1 000mm×1 000mm，水平撑杆高度间隔为600mm。

　　2)荷载工况

　　恒荷载D为混凝土体系自重，由软件自动计算，取1.1倍自重放大系数。将首节柱质量转换为点荷载施加在锚栓节点处，并施加3%水平力，得F_z=4.4kN,F_x=F_y=0.13kN。

　　3)计算结果

　　定位装置结构内力及变形计算结果如图4所示。最大位移d=0.21mm，梁跨度L=0.6m,d/L≈7/20 000<1/150，满足变形要求。最大弯矩M₁=0.23k N·m，最大剪力V₁=5.05k N，应力比最大为0.69，满足Q355B钢材应力、应变要求。

　　图4 定位装置结构内力及变形计算结果  

　　3 定位装置安装技术

　　3.1 定位装置吊装设备选择

　　根据现场开挖及承台施工顺序，采用汽车式起重机或塔式起重机吊装交通连廊箱形钢柱柱脚定位装置。

　　3.2 钢柱柱脚吊装就位

　　1)吊装前，由铆工对箱形钢柱柱脚底板定位中线做出明显标记，测量员对柱定位装置中心线做出明显标记。

　　2)吊装过程中通过“双线合一”对箱形钢柱柱脚与柱定位装置进行对中定位。由于箱形钢柱柱脚较重，且受人工安装及其他条件限制，很难做到精确定位。故此操作仅为粗略定位，同时采取必要的临时固定措施。

　　3)当粗略定位且加固完毕后，须使用水准仪、经纬仪等精密测量仪器进行正式微调(定位水平、垂直度、轴线位置复核等工作)，从而达到柱脚安装的精准定位。定位装置安装效果如图5所示。

　　图5 定位装置安装效果  

　　3.3 钢柱柱脚校正

　　根据箱形钢柱底板尺寸，可使用角钢及垫板进行定位装置校正。待汽车式起重机或塔式起重机等垂直吊装机具就位，即可通过此装置配合千斤顶对钢柱柱脚进行垂直度及水平位移微调，作业原理如下。

　　1)将定位装置放置在防水保护层上方，准备4根斜角钢支撑，置于定位装置外部四周并呈倾斜放置，将斜角钢上端与定位装置上端外部四周焊合，斜角钢底端与防水保护层上方底排钢筋焊接连接，对定位装置进行加固，防止定位装置出现水平方向位移和垂直度偏差。

　　2)将定位装置放置于待安装柱脚承台中，通过调整定位装置垫块高度控制标高。准备3根悬挑角钢，将其置于定位装置三面并呈水平放置，将悬挑角钢一端与定位装置上端外侧焊接，然后将钢柱柱脚置于定位装置上方位于悬挑角钢一侧，通过悬挑角钢及上端定位垫板控制浇筑柱脚节点时平面上出现的水平方向偏差，保证箱形钢柱柱脚安装的稳定性。现场施工效果如图6所示。

　　图6 箱形钢柱柱脚现场安装效果  

　　4 结语

　　埋入式箱形钢柱柱脚定位装置在国家会展中心(天津)一期工程中的应用，解决了埋入式箱形钢柱柱脚节点安装时水平和垂直方向不稳定性问题，加快了现场基础施工进度，安装校正简洁、安全且灵活、快捷。与常规吊装方式相比，该技术安装及校正更安全、快速，施工灵活性高且材料可周转使用。