超高層鋼柱柱腳整體施工技術

梁廣都 黃靚 孔祥武 崔肖健 黃樂就

1.項目概述

項目A01 標段ICONIC TOWER 工程鋼結構柱腳位置樓板標高316.55m（絕對標高），下層樓板標高309.65m（絕對標高），樓層標高6.9m。鋼柱截面尺寸φ1600mm×80mm，材質Q420GJC，柱腳構件長度為2.2m。柱腳底部20 顆M60 地腳錨栓，長度3m。結構共16 根鋼柱腳，鋼柱腳下部為混凝土柱，混凝土柱截面為2.7m2。

圖1 埃及新行政首都CBD 標志塔項目效果圖

鋼柱腳外部設有混凝土柱鋼筋籠，鋼柱腳內部設有栓釘和夾芯鋼筋籠，每顆錨栓周圍設置有小的鋼筋籠，另外還有擴大混凝土柱頭和裙房牛腿的鋼筋與鋼柱腳相連接，整體結構體系復雜，各種鋼筋與錨栓、鋼柱腳盤叉交錯在一起[1]。

圖2 首節(jié)柱及錨栓構件圖

圖3 鋼結構與鋼筋三維模型合并示意圖

2.鋼柱柱腳整體安裝方法

本項目柱腳節(jié)點錨栓數量多、直徑大、鋼筋體系復雜，通過地面整體拼裝，避免人員高空和鋼柱腳內部綁扎鋼筋的安全隱患，提高施工效率[2]。使用“地面整體拼裝，精確定位吊裝”的方法能確保安裝精度、提高施工質量、縮短工期、降低建造成本。

2.1 臨時支撐架設計

結合鋼柱腳的受力要求、錨栓與鋼柱腳連接要求，考慮結構施工過程豎向荷載和可能的水平荷載進行支撐體系的設計[3]。設計過程中應保留足夠的安全余量，用于承受鋼筋體系的荷載。

圖4 臨時支撐架效果圖

圖5 臨時支撐架受力驗算

經驗算，支撐架應力最大值為31Mpa ＜275Mpa，支撐架位移最大值為0.4mm，滿足受力要求[4]。

2.2 鋼筋碰撞與安裝工藝檢查

采用TEKLA 和REVIT 軟件，將鋼柱柱腳、錨栓、支撐架、鋼筋融合到一起，檢查相互之間結構的碰撞關系，并根據鋼筋施工工藝，確定結構鋼筋的深化方案。

（1）支撐架與牛腿縱筋之間的碰撞檢查：通過三維模型核對支撐架主肢與牛腿縱向鋼筋是否存在碰撞，通過轉動調整臨時支撐架，使支撐架轉動一個或多個螺栓孔距，避開支撐架主肢與縱向鋼筋的碰撞，保證裙房混凝土牛腿縱筋的綁扎。

圖6 支撐架與牛腿鋼筋碰撞檢查

（2）牛腿縱筋工藝樣式檢查：牛腿縱向鋼筋需待混凝土柱和牛腿模板搭設完成后才能綁扎，此時鋼柱腳及支撐架已安裝完成，縱向鋼筋綁扎施工難度很大。據此調整牛腿縱筋樣式，將牛腿上部縱筋斷開，加設正反絲套筒進行鋼筋綁扎，保證受力及施工要求[5]。

圖7 牛腿縱向鋼筋工藝樣式檢查

（3）錨栓鋼筋優(yōu)化：按照原設計要求，每顆錨栓周圍需設置小的鋼筋籠，以便滿足錨栓的抗拔性能要求，通過合并后三維模型檢查發(fā)現，與支撐架結構碰撞嚴重。為了保證施工，將原圍繞錨栓的小鋼筋籠改為沿錨栓周圍均布的大鋼筋籠，同時利用支撐架周圍的環(huán)板對錨栓鋼筋進行綁扎固定，保證了鋼筋的安裝精度。

圖8 錨栓小鋼筋籠設計

圖9 錨栓鋼筋優(yōu)化后方案

2.3 鋼柱腳整體施工方法

2.3.1 支撐架預埋件安裝

鋼柱鋼筋綁扎完成后，混凝土澆筑前安裝埋件定位鋼筋，固定預埋件?；炷翝仓瓿珊螅艠又渭苤髦恢命c，根據實測標高調整支撐架主肢長度[5]。

圖10 支撐架預埋件安裝

圖11 支撐架預埋件定位措施

2.3.2 鋼柱柱腳地面整體拼裝

根據施工工藝，依次進行錨栓、支撐架、錨栓鋼筋的拼裝。根據設計圖紙錨栓高出柱腳環(huán)板的高度進行錨栓的拼裝；根據調整后支撐架與鋼柱腳特征點的相對位置，調整支撐架角度進行拼裝；按照鋼筋施工工藝要求，依次進行錨栓周圍縱筋、箍筋的綁扎。

圖12 地面整體拼裝完成

2.3.3 鋼柱柱腳整體吊裝

吊裝前提前在埋件上放線，并焊接定位擋塊。采用300t汽車吊或者ZSL380 塔吊進行吊裝，為防止支撐架吊裝過程中發(fā)生變形，采用50t 汽車吊輔助起吊。

吊裝到位后，采用全站儀對鋼柱腳位置進行測量定位。利用螺旋千斤頂和手拉葫蘆調整支撐架主肢的標高和位置。

調整完成后，將支撐架主肢與預埋件進行焊接固定；將撐架頂部與鋼柱腳下部環(huán)板進行焊接。保證整體結構穩(wěn)定性。

圖13 整體鋼柱柱腳吊裝就位

2.3.4 搭設模板澆筑混凝土

鋼柱腳驗收完成后，依次進行圓柱模板搭設、柱帽及樓板模板搭設、剩余鋼筋綁扎、澆筑混凝土。

圖14 柱帽、樓板模板搭設、鋼筋綁扎

圖15 澆筑混凝土

3.結語

柱腳節(jié)點含有錨栓數量多、直徑大、鋼筋體系復雜。通過TEKLA 和REVIT 軟件建立模型，將鋼結構和鋼筋進行融合檢查，解決兩個專業(yè)之間的碰撞問題。通過結構之間的相對位置和鋼筋工藝樣式的調整，滿足施工和結構受力要求。鋼柱腳下部設置臨時支撐，鋼柱腳就位后，調整臨時支撐四個主肢的位置和標高，實現柱腳和錨栓節(jié)點的快速、精確定位安裝。不同于一般先施工地腳錨栓，然后再施工鋼柱腳的施工方法，將錨栓與鋼柱腳拼裝到一起，可以避免地腳錨栓施工偏差影響鋼柱腳安裝。原設計鋼柱腳位置設置有高強灌漿料，鋼柱腳節(jié)點整體安裝完成后，鋼柱腳與樓板的混凝土整體澆筑，避免了柱腳底部的二次灌漿，簡化了施工流程，加快了施工進度。