钢结构支撑架柱脚底座施工技术浅析
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［摘要］装配式建筑结构的研发与应用，在组装过程中缩减人力、物力成本的损耗，且工程建设期间产生的污染问题要低于现场浇筑施工。对于钢结构建筑来讲，钢材及其部件是装配式施工的重要代名词，通过钢部件的预制处理、现场安装，可有效增强施工效率，降低前期成本的投入。基于此，文章以建筑钢结构的优缺点为基础，结合实际施工案例，探讨工程施工难点、传统工艺的优势与不足以及具体施工方案等。
高层建筑物的设计与应用不仅可以节约土地资源，还可满足用户的多样化需求。近年来，建筑市场的高速发展下，高层建筑已经成为目前建筑行业的发展目标，同时高层建筑物在市场中的占有量也在逐渐加大，令建筑市场与建筑企业之间形成了一个良性循环。从建筑工程建设角度来讲，钢结构作为高层建筑中的重要组成部分，钢结构与混凝土相融合可以有效提高建筑结构的稳定性，特别是在工业产业化的大力生产下，钢结构的制造水平得到大幅度提升，对于高层建筑结构而言，所起到的支撑效果也在逐渐增大。对于施工复杂性的结构来讲，通过装配式的生产及建筑规避工程施工复杂的问题，增强整体建筑结构的抗剪性、抗震性，缩短工程建设主体，真正切合国家的可持续战略与节能环保战略。本文则是针对钢结构支撑架柱脚底座施工技术进行探讨，仅供参考。
1建筑钢结构的优缺点
钢结构作为目前建筑结构中的重要组成部分，通过钢结构与混凝土的关联，可以增强整体建筑物的抗震与防震性能。但是建筑钢结构也存在一定的缺陷性，诸如，防火性差、易受到腐蚀等，均将加大后期建筑结构的运维成本。接下来便从优缺点对建筑钢结构的使用性能进行深入解析。
1.1钢结构建筑优点
第一，钢结构所具备的特性优势。结构自重较轻，且整体质量性能相对稳定，钢结构的可塑性好，按照前期所设定的参数制作出钢结构之后，其内应力可以有效增强整体结构的抗剪性以及抗冲击性。即使在恶劣的环境中也可以通过内部结构的稳固，提高整个建筑物的质量和性能，对建筑物提供更为全面的防护效果。第二，钢结构属于装配性施工，整体工程建设周期较短，特别是对于小规模的自建结构来讲，钢材本身具有轻质性，通过各个环节之间的衔接，构设出一个整体，在实际施工中不需要大量的前期铺垫工作，只需要工作人员按照特定的规划便可以完成大体量的建筑安装。例如，在1000m2的建筑物中，5～8个工人仅需要15～20天便可以完成对整个建筑骨架的布设，与此同时，钢结构可以与混凝土进行融合施工，极大增强建筑结构的稳固性。第三，与混凝土相比，钢结构自身的抗压程度以及整体强度要普遍高于混凝土，且在既有的空间下，不仅可以降低空间资源的耗用率，也可以由钢结构替代混凝土结构完成对整个空间资源的高效率利用。这对于大空间的建筑体系来讲，可以通过钢结构本身的灵活性与多变性完成，对空间立体化的分割处理，有效增强实际应用效果。第四，在节能环保方面，钢材自身的稳定性，与其他物品所产生的化学反应程度较低，且整体回收率高达98%，与传统的建筑施工相比，钢材施工对于环境污染所产生的影响较低，甚至在施工中不会产生噪音以及粉尘污染等。同时，钢结构的回收复用程度较高，降低整体耗用成本。
1.2钢结构建筑缺点
第一，耐火性差。从钢材的耐温性能而言，一般达到140～160℃时，钢结构将与外界空气产生反应，致使内部结构活性降低，此时钢结构自身的承载性能下降，如果上部区域的高压值高出受热面积的承受值时，则极易产生建筑结构局部坍塌的问题。当钢结构受热达到400℃时，其整体弹性下降约为50%，此时钢结构所产生的坍塌风险将呈倍数增加，当钢结构表面温度达到650℃，内部结构的刚性以及弹性将降为0，此时钢结构完全处于失效状态。第二，耐腐蚀性差。从化学角度来讲，钢结构中的铁原子在空气中易与氧气发生化学反应，潮湿的环境中反应速率将成倍数增加，需要在工程施工期间针对实际使用环境以及工程建设模式等增设防锈除锈功能等，此过程将增加了前期成本的投入。与此同时，如果在防锈处理过程中，施工人员存在专业技能欠缺的问题，极有可能导致部分建筑区域仍然裸露在外界环境中，一旦在使用年限内发生腐蚀问题，则加大后期维修成本的投入。
2钢结构支撑架柱脚底座施工技术分析
2.1工程概况
钢结构支撑架柱脚底座施工，主要是针对不同钢结构，在衔接期间起到一个固定与辅助支撑的效果，可以保证此类结构在后期投入使用过程中，具有一定的承载力与咬合力，满足整体结构的使用需求。接下来便从工程实例为切入点，探讨钢结构支撑架柱脚底座施工技术的实施与应用。本次工程建设属于国际类商场，地下可用空间为5层，地上空间为68层，地面高度约为290m，此类建筑物在具体施工中主体结构是以钢筋混凝土为主，结合框架剪力墙结构，提高的整体结构的稳固性，其中内部钢管柱落于4m2厚筏板区域。钢管柱截面尺寸为1600mm×40mm，共24根。每根圆管柱柱脚为40根长1900mm，质量为28.89kg的M50螺栓，钢柱埋件（锚栓支架、锚板等）钢材材质采用Q345B（如图1所示）。采用上述参数的设定形式，是符合区域内的地理环境以其建筑使用功能的，可以有效保证在全寿命周期内自身稳固性是贴合于工程建设诉求的。例如，装配式与现浇式施工的融合使用，极大增强建筑功能的稳定性，令其在荷载过程中，通过内部应力以及墙体抗剪力，实现对外冲力的有效缓冲，以此来提高整体结构的稳固性。
2.2工程重点
第一，锚栓、锚板及支撑架安装是钢结构施工的基础所在，但是从实际施工效果来讲，不同类别的设备与部件在契合过程中将产生一定的误差，而上述三类施工工艺的误差范围值相对较小，这就极易产生误差对等过程中的增量问题，特别是对于支撑面标高误差来讲，其需要控制在上下3mm的距离之内，极大增加实际施工难度。第二，每根圆管柱柱脚由30根M50螺栓组成，在实际施工过程中，必须确保全部的锚栓与锚板形成精准对接，且锚栓在竖直插入过程中，垂直度偏差应符合实际施工基准，一旦出现锚栓倾斜的问题，则将对支撑架以及整个结构的稳定性产生较大影响。需要在工程施工期间，严格控制好施工工序，针对每一项施工组件的组成以及契合方式进行探讨，提高工程建设质量。只有这样，才可以保证钢结构建筑施工中质量与性能是符合前期设定诉求的，提高钢结构的建筑应力效果。第三，在混凝土底板中埋设柱脚螺栓时，需要整个安装工序的垂直性不得产生任何倾斜偏差，保证后期磨损以及锚栓支架在实际施工过程中的稳固性与可靠性。此类施工工序需要穿过3m的厚筏板，保证在浇筑过程中锚栓以及锚板所产生的中心偏差值低于4mm，只有这样，才可以确保工程建设施工中的稳定性，此类工序难点是如何在3m厚的混凝土浇筑期间保持水平及垂直位移的精准性。第四，此楼筏板底部为4排48钢筋，单根10m长、48钢筋重72kg，在搬运及组装过程中将消耗一定的人力，且在吊装过程中，应严格按照施工基准，提高施工人员与施工设备之间的协同性，提高工程建设的安全性。此外，应针对不同施工环节进行设定，严格查找出建筑结构过程中存在的问题，遵循安全第一的原则，防止出现工程施工事故问题。第五，此类工程建设周期较短，整体施工协调性必须符合持续性及高质量性的建设诉求，需要在预埋锚栓以及支撑架等各类施工工序之间，严格控制好不同施工技术的连接程度，保证在既有逻辑性的施工工序下完成建设施工。
2.3传统施工工艺分析
传统施工工艺有以下两种：第一，采用装配式的施工理念，在外部将锚栓与支架进行焊接，当厚筏板底面钢筋捆扎之后，进行插入式施工。此时利用吊机设备将整个支架按照预期设定的位置进行吊装处理，在空间定位以后，进行支架与筏板之间的界定。第二，在外部将锚栓与支架进行焊接，待阀板垫层施工完毕之后，立即进行位置测量，将锚栓与支架结构进行安装，最后，在底板钢筋进行捆绑插入施工。两种施工方法均具有一定的优缺性，第一种施工方法，施工难度较为简便，工期施工短，但是其具有精度性差以及稳定性差的缺点，第二种施工方法在施工难度以及工期方面要求较高，但是其精度性与稳定性也明显高于第一种施工方案。
2.4钢结构支撑架柱脚底座施工技术
从现有的钢结构施工工艺来讲，无论是传统方法还是新型技术方法，均存在一定的优缺点问题。为进一步增强施工的可靠性，则采用了钢结构安装与土建施工相穿插融合的工序进行设定，通过补充不足以及发挥优势等，提高工程建设质量。从工程施工要求来讲，整个施工工序之间所产生的精度误差，必须严格低于基准误差值，保证在后期各部件契合过程中不会产生偏斜安装以及中心定位不准的问题，提高整体结构的使用性能。对此，在实际焊接时，针对支撑架结构制定了钢板与工字钢焊接相结合的底座，采用膨胀螺栓，对结构进行加固处理，不仅可以增强支撑架柱脚底座的稳定性，同时还可以实现施工中的微调，提高实际建设精度。2.4.1施工流程。钢结构支撑架柱脚底座施工流程如下：首先，在场外对支撑架底座进行结构设定与生产，按照实际施工位置，在钢板处画出锚栓孔，并进行打孔处理，此过程作为锚栓孔的预留区域。采用上下两层钢板用工字钢钢板进行焊合处理，形成一个加固后的双层钢板结构。在上述施工工序同时，应对阀板垫层进行同步施工，对垫层区域进行防水处理，避免施工缝隙所产生的漏水问题，对钢结构造成腐蚀现象。在防水施工中应进行检测处理，确保区域不漏水才可以进行下一步工序。待防水施工完毕以后，进行支撑架底座定位，保证实际测定与施工位置是符合前期工程设定指标，进行支撑架底座安装。安装完毕以后，要针对整个结构进行复核定位处理，确保不同结构在施工过程中所产生的误差是符合前期设定基准的，可以提高实际建设的质量。最后进行阀板底面钢筋捆绑以及锚栓焊接等，稳固建筑结构，提高结构的稳定性。2.4.2关键步骤。第一，测量。测量与定位是整个钢结构支撑加柱脚底座施工中的基础，其既需要针对不同部件之间的连接形式进行定位处理，还需要从整体空间结构进行定位，保证每一类工程控制点与实际施工点所产生的精度是符合工程持续性推进诉求的。对此，在工程开设期间，应先对业主所提供的材料进行审验，找出控制点并进行空间复核，如果控制点的空间定位是正确的，则需要进行轴线引测处理，此过程是针对空间位置以及各类控制点实现的引导分布测量，进而对其他组件的切合形式进行调整。待此类工序完毕后，也应进行复核处理，如果检测不合格，则需要返回上一步工序进行重新测量，并通过不断的调整直至检测合格。当完成垫层防水施工时，需要针对钢结构支撑架的支撑脚数量进行测量，确保每个支撑点在定位过程中所呈现出的垂直投影可以直射到底板垫层上，令工作人员进行标记处理。此过程中必须保证投射角度的垂直性，避免产生误差，可以令后期加固期间不会因为螺栓倾斜而产生稳固力不足的现象。第二，支撑架柱脚底座制作。在制作支撑架柱脚底座时，使用工字钢将两块钢板进行结合，此时为确保整体结构稳定性、钢板垂直定位的一致性，则需要在下层钢板处画出十字线，利用膨胀螺栓进行定位与预留处理，其中上层钢板的尺寸分别为300mm×300mm×10mm，300mm×300mm×20mm，在利用工字钢将上下钢板进行焊接时，用确保焊接的稳定性，且在焊接处理完毕以后，应对当前施工部件进行无损检测，避免后期使用过程中因为外界应力所导致的焊缝开裂问题，以此来提高构件的稳定性。第三，支撑架底座安装。在对支撑架底座进行安装时，通常是针对钢筋捆绑完毕以后，依据定位基准进行插入施工，为确保施工期间不会因为外地产生施工偏差的问题，则需要将整个轴线定位安置于底座混凝土上，在底部有承载力的情况下进行二次定位，并在支撑架底座处打入膨胀螺栓进行固定处理。此过程中，有效保证轴线定位的精准是符合前期设计的需求，在进行钢筋捆扎时，则需要同时对上下两层捆绑成型后的结构进行定位处理，确保捆绑所呈现出的外荷载力，不会影响整体结构的稳固性，进一步提高精度测量基准。最后，应进行钢管柱螺栓以及支撑架吊装处理，对其直接进行最后的加固，确保结构在衔合过程中不会因为外力和产生应力不稳的现象。在此过程中应注意的是每一项加固处理，必须达到前期所设定的基准量，形成更为完整的力学结构，以支撑后期建筑钢结构中的应力损耗。
3结语
综上所述，钢结构支撑架柱脚底座有效解决传统钢结构加固精度及质量不足的问题，通过精细化的施工，强化钢结构部件与混凝土部件之间的契合性，增强建筑结构的系统性。与以往的建筑施工相比，则可看成是锚栓与支撑架、底板施工对接期间，采用的一种分段式施工方法，通过提高各个施工子系统之间的精度，提高施工的稳定性。对此，在后期发展过程中，应充分结合工程建设环节，打造出多场景适用性的施工体系，保证工程建设质量的前提下，缩减成本的损耗，增强钢结构建筑的稳固性。
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作者:杜智超 尹迪 单位:沧州交通学院土木建筑工程学院
