钢结构建筑地脚螺栓预埋定位研究

（上海海怡建设（集团）有限公司，上海 201300）

在现代工业施工环境中，钢结构建筑的应用情况越来越普遍，轻钢型厂房得到了各建筑企业广泛应用。各钢柱结构体可在地脚螺栓的作用下，直接固定在基础板材上[1]。地脚螺栓的预埋与定位是钢结构建筑施工中的关键操作环节，由于钢构件安装的方正度、垂直度与柱梁连接精度受地脚螺栓埋设精度的影响，在设置埋件建筑结构时，应对构件下端进行悬空处理，有效控制地脚螺栓的埋设精度。

1 施工方法特点

根据钢结构建筑施工方式的不同，可将地脚螺栓的埋设方法分为直埋、后埋两种处理行为。直埋指在进行混凝土浇筑前，已完成螺栓定位的施工方法，可实现混凝土埋设螺栓的一次性浇筑成型。后埋指在混凝土浇筑的过程中，预留多个孔洞结构，可对螺栓进行埋设处理，被称为预留孔洞型钢结构建筑方法。待埋设地脚螺栓进入深度及位置的不同，钢结构建筑体浇筑成型后形成的孔洞体大小存在差异。进行立柱安装前，为实现建筑结构体的后续校正，应在孔洞中设置大量的地脚螺栓装置，在无收缩细石混凝土的作用下，对孔洞中的所有建筑元件进行二次灌浆处理[2]。相较地脚螺栓的直埋施工技术，后埋施工中预留的所有孔洞均会随混凝土浇筑成型出现硬化收缩状态，易使钢结构与混凝土间产生建筑缝隙，降低了结构体的抗剪与抗震强度，影响钢结构建筑的耐久性，一般情况下，只适用于埋设直径小于36 mm的地脚螺栓设备。

2 施工适用范围

地脚螺栓预埋定位施工适用于钢筋混凝土结构建筑与大型钢结构厂房建筑，可针对不同柱体型材设置多种型号的螺栓构建，由于成型孔洞结构，最大的螺栓埋设直径可超过45 mm。构建下端悬空的地脚螺栓时，预埋定位施工技术的操作便捷性相对更强，可在匹配钢结构建筑需求的同时，为螺栓结构体提供更多可插入的建筑安装位置，使地脚螺栓安装精度水平稳定提升。

3 原材料控制

通常情况下，钢结构建筑地脚螺栓的材质只有16Mn、Q345-B、Q235-A三种备选形式。16Mn地脚螺栓的物理硬度水平最高，可直接贯穿钢结构建筑体；Q345-B地脚螺栓的物理半径最大，可完全占据施工过程中预留的孔洞结构体；Q235-A地脚螺栓的物理长度值最大，可深入钢结构建筑体内部，串联多个预留孔洞结构体。为保证钢结构建筑施工的安全性，施工材料的应用须具有相关的产品质量证明文件：

（1）圆钢螺栓材料的质量安全保证单；

（2）相关质检资格单位出具的钢结构地脚螺栓应用安全性复试报告；

（3）质量合格产品的实用检测报告。

4 施工方法与工艺

4.1 施工测量

挖好施工基槽后，应在每个基坑的边界角放置一个独立的十字线控制木桩，在桩体顶端做好物理标注，可通过水笔注明或钉住钢钉等方式，对桩体结构进行计数排序，选取中轴线作为目标参考位置。完成纵横轴线复测后，在所有地脚螺栓表面均包裹一层素混凝土类物质，以提升控制界桩结构体的应用牢固性，避免因钢结构碰撞产生的建筑体物理位移[3]。由于横、纵轴线方向上均设有独立的定位桩结构体，且其顶端高度基本维持在100.0～200.0 mm的水平上，需要在钢结构建筑物周边每间隔30～40 m距离设置一个临时的定位水准点，考虑复查可靠性，相邻水准点间的地脚螺栓定位，须采取正反两方向的闭合性测量行为。

4.2 地脚螺栓埋设

（1）以独立短柱模板作为地脚螺栓的预埋定位基础，要求固定于模板顶部的螺栓组接口必须保持平齐状态，且上下两端不得存在突出的建筑结构。

地脚螺栓埋设原理如图1所示。

图1 地脚螺栓埋设原理

（2）在模板安装完毕后，应及时实施对地脚螺栓组的定位检测，经检查合格后，再进行后续的固定处理。将柱模板固定在木框表面后，放平钢结构建筑模板，再将地脚螺栓固定在样板结构体上，完成十字线空间的预埋与布置。

（3）竖直放置地脚螺栓，使其从上至下贯穿木框及钢模套板结构体，拧紧建筑体两端的螺母元件，利用水准仪测量螺栓顶部的标高位置，根据数值记录结果调节螺母的松紧程度，确保所有地脚螺栓均处于统一的顶部标高水平，达到设计图纸的实际建筑需求。

（4）完成螺栓的垂直度与水平度调整后，利用经纬仪实现建筑结构体横纵轴方向的定位校正。检测合格后将地脚螺栓焊接成一个闭合的钢结构骨架，在上下两端同时设备一道钢筋环箍结构体，再利用短柱钢筋连接螺栓与主钢筋。地脚螺栓预埋节点如图2所示。

图2 地脚螺栓预埋节点示意图

4.3 地脚螺栓埋设模板加工

将钢套板套接在钢结构建筑地脚螺栓的上层接口外部，在固定螺栓所处位置的同时，实施对螺栓组连接准确性的检测，其操作目的在于控制地脚螺栓的预埋尺寸精度值，提升后续的预埋处理速度。根据钢柱脚布施位置的不同，可将地脚螺栓划分为多种应用类型，按需选取4.5～6 mm厚的钢板，用于后续的定位模具制作。在建筑过程中，钢套板的平面度数值须始终小于1 mm，板材模具的孔径数值应始终与螺栓直径保持一致[4]。随着预埋指令的实施，钢套板表面的墨线会随机弹出，当横纵轴线同时穿过地脚螺栓时，完成一次精准的钢结构建筑定位处理，成品如图3所示。

图3 地脚螺栓成品图

4.4 混凝土浇筑

实施钢结构混凝土浇筑前，须将螺栓表面的丝扣用黄油胶带完全包裹。当振捣及浇灌使用混凝土直接撞击地脚螺栓模板时，可利用输送泵直接将混凝土运载至既定螺栓预埋位置，避免混凝土出现积压行为。

在地脚螺栓周边300 mm的物理范围内，须采取人工布料的建筑实践方式，应注意振捣棒的使用不宜过于频繁。在实施振捣时，应将聚集的混凝土完全铺平，再分别将四个角落处的表面浮土落振结实，使混凝土在模板结构中完全凝固结实。完成混凝土浇筑后，应有专门人员按照钢结构建筑图纸的设计需求，检测地脚螺栓所处的预埋位置，通常情况下，当定位精度处于50～80 mm之间时，说明已选定螺栓预埋位置，满足实际定位需求。

5 地脚螺栓成品保护

完成混凝土终凝后，应立即使用经纬仪对已设置地脚螺栓进行定位检测，当放线位置不发生改变时，判定已选取定位标准符合钢结构体的实际建筑需求，当检测位置偏差超过3 mm时，说明已选取地脚螺栓预埋位置应进行偏差性纠正。在地脚螺栓周边100 mm的范围内，利用高强度水泥砂浆进行建筑找平处理，所有柱底的标高误差均小于3 mm时，可实现对地脚螺栓的预埋与定位研究。完成对所有螺栓的复核检测后，应在短时间内进行其他建筑部件的安装处理，须完全清除地脚螺栓柱顶表面的建筑浮土，再将所有螺纹结构表面涂刷一层固体黄油，使其紧密包裹在钢管结构外侧。

6 结语

地脚螺栓预埋精确性直接影响钢结构建筑施工的实施可靠性，且该项定位技术会影响建筑工程的总体质量水平。因此，为获得理想化的钢结构建筑施工效果，应设计一套合理的地脚螺栓预埋方案，在保证定位精确性的同时，实现对建筑施工进程的有效把控。