① 钢结构刚性固定钢柱脚的三大方法
一、钢柱柱脚形式的分类
刚性固定柱脚:
1)埋入式柱脚;
2)外包式柱脚;
3)插入式柱脚;
铰接柱脚:
外露式柱脚;
二、埋入式柱脚
2.1、基本概念:
所谓埋入式柱脚是指将钢柱底端直接埋入混凝土基础筏板、地基梁或地下室墙体内的一种刚性连接的柱脚。其特点是埋入相对自身绝对刚性的基础中而形成刚性固定柱脚节点。这种柱脚构造可靠,常用于高层钢结构框架柱的柱脚。
2.2、埋入式柱脚的受力特点
(1)柱的轴向压力N,由钢柱的柱脚底板直接传递给钢筋混凝土基础;柱的轴向拉力,则是通过柱脚底板悬出部分将其上部混凝土的反向压力传递给基础,或经由锚栓(底脚螺栓)直接传给基础。
(2)柱的弯矩M有两种传递方式:
a、均由H型钢柱翼缘上的抗剪圆柱头焊钉传递给基础,在实际工程设计中大多采用该方法。(也有研究说:该形式的柱脚中栓钉的作用不大,内力的传递主要是下述方式。)
b、依靠钢筋混凝土对钢柱翼缘的侧向承压力所产生的抵抗拒来传递给基础。
(3)柱脚顶部的水平剪力V由钢柱翼缘与基础混凝土侧向承压力来传递。
由于目前还没有能力考虑的有利因素如下:
(4)钢柱翼缘与基础混凝土在侧向承压应力状态下,由于钢柱翼缘与混凝土摩擦而产生的抵抗力,设计时不考虑。
(5)钢柱翼缘与基础混凝土之间的粘结作用设计时不考虑。
(6)在确定埋入钢柱周边对称配置的垂直纵向钢筋面积时,不考虑由钢柱承担的弯矩镇轿。
埋入式柱脚的埋深与构造示意图如下:
2.3、埋入式柱脚一般构造要求及部分细部设计计算
2.3.1、埋入式柱脚的钢柱埋入基础的深度一般可以在以下范围内采用(hc为钢柱截面的高度或管径):
a、轻型工字钢截面柱: H=(2.0~2.5)hc;
b、圆管形截面柱和箱型截面钢柱:H=(2.5~3.0)hc。
2.3.2、埋入式柱脚,在钢柱埋入部分的顶部,应设置水平加劲肋或横隔板;对H型截面柱,其水平加劲肋外伸宽度的宽厚比应不大于9(235/fay)½,对于箱型截面柱,其内部横隔板的宽厚比应不大于30(235/fay)½,
2.3.3、埋入式柱脚在钢柱的埋入部分,应设置圆柱头抗剪栓钉,栓钉的数量和布置,应按计算要求确定。H型截面柱强轴左右两侧的翼缘、箱型截面柱两轴的每侧、圆管形截面柱两轴的每侧(90度扇面),其栓钉数目不宜小于8φ16,栓钉水平和竖向中心距均不应大于200mm,栓钉竖向中心距不宜小于6d,横向间距不宜小于4d,栓钉外表面至钢柱翼缘侧边的距离不应小于20mm;栓钉的直径不应小于φ16(常用φ19),栓钉长度宜取4~6倍栓钉直径。
2.3.4、埋入式柱脚钢柱脚底板的长和宽,按柱的轴力根据下式计算确定,同时应满足构造要求;N / (L*B) ≦ fc (N为柱轴力,fc为混凝土轴心抗压强度设计值);一般钢柱脚底板的厚度不小于钢柱较厚板件厚度,且不小于20mm,同时应符合下式要求:t≥(6Mmax/f) ½.(式中,Mmax―根据钢柱脚底板与基础间的压应力和钢柱脚底板的支承条件所确定的柱脚底板的最大弯矩。)
2.3.5、钢柱脚底板当需要锚栓固定时,锚栓的锚固深度应不小于25d;锚栓一般仅作安装固定之用。
2.3.6、钢柱脚埋入部分的外围混凝土内应配置竖向钢筋以形成暗柱,暗柱截面可为钢柱边长加300mm,其配筋率应不小于0.2%,竖向钢筋沿周边的间距应不大于200mm,四根角筋的直径应不小于φ20,每边中间的附加钢筋应不小于φ16,箍筋一般取φ10@100,靠近基础顶面应增设三道φ12@50加强箍筋,竖向钢筋应锚入柱脚底板下不少于35d。
柱脚一侧竖向钢筋(主筋)的截面面积As应按下式验算:
As = M / (d*fsy) ; M=M1+V*h
式中: M ―作用于钢柱柱脚底部的弯矩设计值;
M1 ―作用于钢柱埋入处顶部的弯矩设计值启樱;
V ―作用于钢柱埋入处顶部的水平剪力设计值;
h ―钢柱的埋深;
d ―受拉侧与受压侧竖向钢筋合力点间的距御旁肆离;
fsy ―钢筋的抗拉强度设计值;
三、外包式柱脚
3.1、基本概念:
所谓外包式柱脚是指将钢柱底板放置基础面上,再由基础伸出钢筋混凝土短柱将钢柱柱脚浇筑包裹住成为一个整体。如下图所示:
3.2、外包式柱脚的受力特点
(1)柱的轴向压力N,由钢柱的柱脚底板直接传递给钢筋混凝土基础;柱的轴向拉力,则是通过柱脚底板悬出部分和锚栓传给基础。
(2)柱的弯矩由钢柱翼缘的栓钉传递给包脚钢筋混凝土短柱,并由钢筋混凝土短柱传递至基础。因此,在外包式柱脚中栓钉起着重要的传力作用。同时,短柱配筋由弯矩的大小决定,但是在计算短柱垂直纵向主筋的配置时,不考虑钢柱承担的内力。
(3)包脚处顶部的水平剪力由包脚混凝土和短柱箍筋共同承担。栓钉起着重要的传力作用。
3.3、外包式柱脚一般构造要求及部分细部设计计算
3.3.1、钢柱柱脚外包混凝土短柱的高度一般可以在以下范围内采用(hc为钢柱截面的高度或管径):
a、轻型工字钢截面柱: H=(2.0~2.5)hc;
b、圆管形截面柱和箱型截面钢柱:H=(2.5~3.0)hc。
3.3.2、外包式柱脚钢柱在短柱的顶部,同样应设置水平加劲肋或横隔板;对H型截面柱,其水平加劲肋外伸宽度的宽厚比应不大于9(235/fay)½,对于箱型截面柱,其内部横隔板的宽厚比应不大于30(235/fay)½,
3.3.3、外包式柱脚钢柱在混凝土短柱部分,应设置圆柱头抗剪栓钉,栓钉的数量和布置,应按计算要求确定。H型截面柱强轴左右两侧的翼缘、箱型截面柱两轴的每侧、圆管形截面柱两轴的每侧(90度扇面),其栓钉数目不宜小于8φ16,栓钉水平和竖向中心距均不应大于200mm,栓钉竖向中心距不宜小于6d,横向间距不宜小于4d,栓钉外表面至钢柱翼缘侧边的距离不应小于20mm;栓钉的直径不应小于φ16(常用φ19),栓钉长度宜取4~6倍栓钉直径。
栓钉数量计算公式如下:
n≥Nf/Nv ; Nf=M/hc; Nv=0.43As(Ec*fc) ½ ≤0.7As*γ*f;
上式中各符号的含义:
n ―理论计算所需栓钉最少数量;
Nf ―由于弯矩M的作用,在混凝土内部钢柱单侧翼缘产生的轴向压(拉)力;
M ―作用于钢柱包脚顶部的弯矩;
hc ―包脚钢柱的截面高度;
Nv ―一个圆柱头焊接栓钉受剪承载力设计值;
As ―一个圆柱头栓钉截面面积;
Ec ―混凝土的弹性模量;
fc ―混凝土的轴心抗压强度设计值;
f ―栓钉所用材料的抗拉强度设计值;
3.3.4、外包式柱脚钢柱脚底板的长和宽,按柱的轴力根据下式计算确定,同时应满足构造要求;N / (L*B) ≦ fc (N为柱轴力,fc为混凝土轴心抗压强度设计值);一般钢柱脚底板的厚度不小于钢柱较厚板件厚度,且不小于20mm,同时应符合下式要求:t≥(6Mmax/f) ½.(式中,Mmax―根据钢柱脚底板与基础间的压应力和钢柱脚底板的支承条件所确定的柱脚底板的最大弯矩。)
3.3.5、钢柱脚底板固定锚栓一般仅作安装固定之用,锚栓的锚固深度应不小于25d。
3.3.6、外包式钢柱脚翼缘外侧混凝土保护层的厚度不应小于200mm,短柱的截面可为钢柱边长加200mm,其配筋率应不小于0.2%,竖向钢筋沿周边的间距应不大于200mm,四根角筋的直径应不小于φ20,每边中间的附加钢筋应不小于φ16,箍筋一般取φ10@100,靠近基础顶面应增设三道φ12@50加强箍筋,竖向钢筋应锚入柱脚底板下不少于35d。
柱脚一侧竖向钢筋(主筋)的截面面积As应按下式验算:
As = M / (d*fsy) ; M=M1+V*h
式中: M ―作用于钢柱柱脚底部的弯矩设计值;
M1 ―作用于钢柱埋入处顶部的弯矩设计值;
V ―作用于钢柱埋入处顶部的水平剪力设计值;
h ―钢柱的埋深;
d ―受拉侧与受压侧竖向钢筋合力点间的距离;
fsy ―钢筋的抗拉强度设计值;
四、插入式柱脚
4.1、基本概念:
所谓插入式柱脚是指将钢柱脚插入混凝土杯口基础内,采用二次浇灌微膨胀细石混凝土固定,其构造简单,节约钢材,安全可靠,施工方便等优点。插入式柱脚一般仅用于单层钢结构工业厂房,不适合高层建筑钢结构。
4.2、插入式柱脚的受力特点
其受力特点同外包式柱脚,仅是施工顺序有别。
4.3、插入式柱脚一般构造要求及部分细部设计计算
除其混凝土杯口构造有别外,其它基本和外包式柱脚相似。
4.4、高杯口基础短柱构造
高杯口基础短柱的纵向钢筋,除满足计算要求外,还应满足下列构造要求:
4.4.1、短柱四角纵向钢筋的直径不宜小于20mm,并延伸至基础底板的钢筋网上。大吨位吊车的双肢柱短柱四角纵向钢筋的直径不宜小于25mm
4.4.2、短柱长边的纵向钢筋,当长边尺寸小于1000mm时,其钢筋直径不应小于12mm,间矩不应大于200mm,当长边尺寸大于或等于1000mm时,其钢筋直径不应小于16mm,间距不应大于200mm,且每隔一米左右伸下一根并作150mm的直钩支承在基础底部的钢筋网上,其余钢筋锚固至基础底板顶面下la处。
4.4.3、短柱短边每隔200mm应配置直径不小于16mm的纵向钢筋,且每边的配筋率不少于0.05%短柱的截面面积。
4.4.4、短柱中的箍筋直径不应小于8mm,间距不应大于150mm;当抗震设防烈度为8度和9度时,箍筋直径不应小于8mm,间距不应大于100mm;在靠近短柱顶面处应增设三道加强箍筋3Φ10@50。
4.4.5、短柱顶面焊接钢筋网:当短柱长边尺寸小于或等于1000mm时,其钢筋直径不应小于12mm;当短柱长边尺寸大于1000mm、小于1500mm时,其钢筋直径不应小于14mm;当短柱长边尺寸大于1500mm、小于2000mm时,其钢筋直径不应小于16mm。
4.4.6、对H型截面钢柱,其插入深度一般可在(2.0~2.5)倍柱截面高范围内采用。实腹式钢柱采用插入式柱脚的埋入深度,不得小于钢柱截面高度的2倍;同时应满足《建筑抗震设计规范》9.2.13条计算式:d≥(6M/bf*fc)½的要求。[式中d——柱脚埋深;M——柱脚全截面屈服时的极限弯矩;bf——柱在受弯方向截面的翼缘宽度;fc——基础混凝土轴心受压强度设计值]
4.4.7、高杯口基础的杯壁厚度t按照《建筑地基基础设计规范》(GB 50007--2002)表8.2.6取值。
4.4.8、钢柱(包括双肢钢柱)与高杯口基础的连接,应符合上述第4.4.6条插入深度的规定。杯壁厚度符合上述第4.4.7条的规定且符合下列条件时,杯壁和短柱配筋,可按上述第4.4.1~4.4.5条的构造要求进行设计。
(1)、起重机起重量小于或等于75t,轨顶标高小于或等于14m,基本风压小于0.5kPa的工业厂房,且基础短柱的高度不大于5m.;
(2)、起重机起重量大于75t,基本风压大于0.5kPa,且符合下列表达式(对截面短轴而言,钢筋混凝土短柱的刚度大于等于插入钢柱刚度的十倍):
E2* I2 / E1* I1≥10
式中:
E1---钢柱的弹性模量;
I1---钢柱对其截面短轴的惯性矩;
E2---短柱的钢筋混凝土弹性模量;
I2---短柱对其截面短轴的惯性矩。
4.4.9、当不符合第4.4.8条构造配筋条件的要求时,钢筋混凝土短柱应按计算要求配筋,其受力侧纵筋单边配筋率应不小于0.2%,箍筋应沿短柱全长加密为@100,箍筋直径不小于φ8(七度以上抗震设防不小于φ10)
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② 钢结构预埋螺栓的技术
钢结构作为一种承重结构体系,由于具有自重轻、强度高、塑性韧性好 、抗震性能优越 、工业装配化 程度高、施工工期短、综合经济效益显著、结构体系 灵活、造型美观等诸多优点,因而被越来越广泛地应 用于工业厂房、城市轨道(地铁)车辆段库房 、大型 商场超市等大跨度或超大跨度的各类建筑中 。与其 施工工艺相对应,需要为这些建筑建造大型钢筋混 凝土基础或设备基础,埋设钢结构(柱)与钢筋混凝 土基础联结的结构螺栓。由于钢结构基础大(上部 多呈四棱台形) ,螺栓悬空设置不易固定,钢结构安 装质量要求高,因此联结螺栓的埋设精度成为钢结构安装施工的关键技术。
01工艺原理
利用独立的支架系统和定型模具为预埋螺栓定 位,经使用经纬仪或全站仪精确调整、校对后,一次 性完成混凝土承台浇注,从而达到预埋位置的准确 无误。该工艺流程的特点是:( 1 )由于采用定型模具钢板固定预埋螺栓,使 螺栓组内的螺栓相对位置保持准确 。( 2 )利用独立的支架系统和定型模具预埋螺 栓,螺栓具有微调性,施工操作精度高,整体偏差小 。( 3 )充分利用搭设脚手架常用的 Φ48 mm钢管 脚手杆和扣件周转材料,通用性强,费用低,可大量节省工程投入。
02施工操作要点
2.1施工准备
2. 1. 1地脚螺栓的加工 地脚螺栓应按设计要求加工定制和进场验收,必须具备相应的材质证明和检验报告 。2. 1. 2定型模具的设计加工( 1 )根据预埋地脚螺栓与混凝土基础轴线的相 对位置,并考虑模具的组装要求,确定模具钢板的平面尺寸,刻出模具钢板的纵横轴线十字线,然后按模具轴线确定预埋螺栓的相对位置,钻孔 。模具的钻 孔位置、孔径要与钢结构柱的螺栓孔位、孔径完全吻合,钢板厚度宜 ≮4 mm。( 2 )模具钢板加工好以后可以在现场组装,轿 杆采用长度2. 0 m的短脚手杆,立筋采用 Φ18 mm螺纹钢或 Φ20 mm钢管,立筋高度应高出预埋螺栓5~10 cm ,以方便使用钢尺校对轴线。( 3 )如果混凝土基础顶部为短柱形,可以考虑 在钢板中心挖孔,以方便混凝土浇注。2. 1. 3测量精度的控制根据工程设计定位坐标及高程,加密测设轴线 和高程控制网,方便对不同部位的精确测量。
2.2施工顺序根据钢结构柱的平面布置,先从角柱或边柱开 始,沿纵轴方向固定预埋螺栓 。如果为多跨度钢结构,应以中间跨纵轴向两侧纵轴流水施工,以减小测量和施工误差,提高整体安装精度。
2.3独立支架系统的安装钢结构混凝土基础的设计尺寸较大,最大宽度 为3. 8 m ,上部常设计为四棱台形状,支模高度远低于地脚螺栓的预埋高度,再者钢模或木模都具有一定的柔性,达不到预埋螺栓的精度要求,因此,工程 采用一套独立的支架系统。支架的安装要点如下:( 1 )沿纵轴在基础轴线两侧0. 75 m左右(应保证在地梁外侧)拉线,沿拉线在基础承台垫层两侧 和基础承台之间设置立杆,间距2. 0~2. 5 m。( 2 )立杆应打入地基土30~50 cm (根据土质软 硬程度而定) ,高度高出纵向水平杆约20 mm。纵向 水平杆必须保证水平设置,高度应保证预埋螺栓顶符合设计高度并留有上下调整移动的空间。( 3 )一般的基础承台施工宽度均大于2. 0 m ,可 将基础两侧立杆和上部水平杆用斜拉杆连接,形成 门字形架;斜拉杆与水平杆的节点间距1. 5 m左右,保证水平杆不产生挠度变形。
2.4定型模具的就位调整( 1 )用经纬仪或全站仪在支架系统的井字架上 测设纵横向轴线点,拉线形成十字轴线,然后把定型 模具轿杆架于井字架水平杆上,使模具钢板上的十 字刻线与井字架轴线拉线对正,用脚手扣件将轿杆 与水平杆联接(暂不用扣紧,以备调整)。(2)定型模具就位后,拧松轿杆上扣件,用小线坠从井字架的轴线拉线往模具钢板上投点,轻轻敲击轿杆,让定型模具前后左右微小移动,利用井字架上的轴线拉线对其进行精确调整,使投点与模具刻痕重合,然后拧紧扣件。
2..5预埋螺栓的安装调整(1)把预埋螺栓从模具钢板钻孔下穿入,按设计要求预留外露螺纹长度,并用两个螺母将其固定;用水准仪检测螺栓顶部标高,通过上下螺母微调至符合标高要求,拧紧螺母(暂不要拧死)。(2)用水平尺逐根检测预埋螺栓螺杆立面两个方向的垂直度,可轻微掰动螺杆进行调整,直至两个方向的垂直度达到要求,彻底紧固螺母。(3)当一个螺栓组的每一根螺栓的标高和垂直度都调整合格后,用短钢筋将螺栓根部相互点焊交圈连接,使一个螺栓组拉结成整体。如预埋螺栓较长,可增加一至二道焊筋,确保定位的准确与稳定。(4)为了确保预埋螺栓不发生整体沉降和整体倾斜,还要用短钢筋将其与基础钢筋网架斜拉点焊,并在预埋螺栓底部对角点焊两根短钢筋,支撑于基础垫层。
2.6预埋螺栓的复核(1)当各基础承台预埋螺栓安装完成后,用全站仪在模具钢板上测设轴线交点,检查钢板刻痕交点是否与测设轴线交点重合,如果存在误差,通过松动扣件轻击轿杆微调模具,直至使之完全重合。如果偏差过大,应松开轿杆扣件及与基础钢筋网架的加固连接,重新进行调整。(2)用钢尺检查各基础承台螺栓组之间的距离是否符合设计要求,拉通线检查各基础螺栓组同一排预埋螺栓是否直线排列,如有误差,重复前述的方法进行纠正。(3)对纵向轴线较长的钢结构,由于视觉和仪器的局限,可采取分段预埋及加密控制网的方法,并加强与已预埋螺栓的复核测量,确保控制精度符合要求。
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③ 求预埋螺栓技术交底
一、枣谨 预埋螺栓工程安全技术交底
1、 在地脚螺栓预埋前,仔细核查预埋螺栓位置情况。
2、 地脚租悉螺栓与定位架固定每支螺栓必须用2只螺帽。
3、 地弊岩乎脚螺栓定位时必须拉设定位线,严格控制其误差。
4、 地脚螺栓与基础钢筋连接必须牢固。
5、 地脚螺栓全部电焊完毕用经纬仪及水准仪测其上下左右偏差情况,不合要求立即校正。
6、 砼浇筑前用胶布及塑料袋全部将螺栓螺丝包扎好。
7、 砼凝固前应再次复测移动情况,并及时校正。
8、 在安装钢结构之前,做最后的检查,且做必要的校正。
④ 钢结构地脚锚栓预埋的问题
1. 先根据厂房基础施工图制作几块与基础顶同尺寸(或稍大)的木板或钢板,根据柱脚螺栓布置图中锚栓的位置在板上打孔(孔径比螺栓直径大2毫米),板中开直径为100——150毫米的孔用于浇筑混凝土。同时根据锚栓位置与轴线的关系在板上弹出纵横两个方向的轴线位置。
2. 在基础短柱支好两侧面模板后,将相应的螺栓放入钢筋笼。同时将打好孔的木板套在螺栓上,上面用螺帽控制螺栓露出混凝土的长度和标高,保证锚栓的外露长度满足设计图纸和规范的要求。然后用短钢筋将螺栓下端与钢筋笼牢固地连接起来(焊接),同时注意采用角尺控制螺栓的垂直度。
3. 封上另两侧模板并将顶部木板固定在侧模上。然后调整并加固模板支撑系统使木板上弹好的轴线与基础控制轴线重合。
4. 适当拧紧螺帽,然后用黄油或胶布将外露的螺纹保护好。
5. 浇筑混凝土,混凝土振捣时注意不得用震动棒直接作用在锚栓上,若出现轴线偏离应及时调整。
严格按以上工序进行预埋锚栓的施工,即可保证锚栓的安装质量,
⑤ 钢结构的预埋件是怎么做的,
预埋件一般是土建方在做!钢构公司去配合看看位置对不 我说的是一般情况 有的业主比较二