外包式钢柱脚施工要点研究

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外包式钢柱脚施工要点研究
孙贺
中国电建集团核电工程有限公司，山东 济南 250000摘要：本文阐述了外包式钢柱脚施工的主要施工技术，其关键环节是通过外包式钢筋混凝土与钢柱有效结合，共同承担钢结构主体传递的内力，有力地解决了因钢柱脚结构局部受力大而增加地脚螺栓数量但又使得柱基板强度弱化之间矛盾，对同类钢结构工程施工起到一定的借鉴作用。

关键词：钢柱；钢柱脚；柱基板；高强无收缩灌浆层；混外包凝土浇注；施工工艺
随着国家钢材产能的过剩和国家去产能的要求，近几年新建的钢结构工程越来越多，国内钢结构的施工水平有了大幅度的提高，但在施工过程中仍存在一些急需解决的问题。

一、工程概况
山东晋煤明升达40.60项目锅炉本体工程，结构主体型式为钢结构，结构标高为45.000m，钢柱截面为矩形450mm×450mm，柱基板尺寸为长×宽×厚=650mm×650mm×30mm，基础型式为钢筋混凝土结构，截面尺寸为1000mm×1000mm，钢结构受力通过钢柱传递至基础，每根钢柱的柱基板设计有4-M30地脚螺栓与基础进行连接，钢柱脚从柱基板顶面以上1520mm高度范围内在钢柱四周设置总共128根栓钉。

外包混凝土强度为C35，柱基板下采用50mm 厚的高强无收缩灌浆料浇筑填实。

二、分析外包式钢柱脚设计方法
1 外包式钢柱脚设计分析
① 轴力的传递:钢架轴力的传递是按照钢截面和外包混凝土截面的轴压刚度进行分配的。

② 弯矩的传递:外包混凝上顶部应加强与钢柱的连接(例如箍筋加大加密，竖向钢筋设法与钢柱子焊接），以利于钢-混共同工作。

③ 剪力的分布:按照常理,剪力由钢柱承担一部分,外包混凝土柱子承担一部分。

2 明确施工重点，加强施工过程控制
① 钢柱与外包混凝土共同承受钢架传递的竖向轴力，因此，为保证轴力传递效果，施工时，钢柱表面的栓钉本身质量及其与混凝土结合质量必须得以保证。

② 为保证钢架整体轴力传递，外包式柱脚的钢筋混凝土包脚高度、截面尺寸和箍筋配置(特别是顶部加强箍筋)对柱脚的内力传递和恢复力特性有重要的作用。

③ 为确保钢-混凝土共同发挥作用，
必须在二者接触面上做好加强措施。

在浇筑混凝土之前，务必将钢柱脚埋
入部分外表面的浮锈及污渍进行彻底清理
干净，露出金属光泽，增强混凝土对钢柱
的握裹力，共同抵抗变形。

④ 由设计分析可知，柱脚处承受剪
力最大，在施工工序上，该处正好处于施
工缝位置，更是薄弱环节。

因此，参与抵
抗该处剪力的有外包混凝土与基础顶面摩
擦力、钢柱脚与高强无收缩灌浆料之间的
摩擦力、钢柱脚与地脚螺栓之间的剪力、
外包混凝土内纵向钢筋承受的剪力。

三、施工流程及工艺
1 施工流程
基础施工缝表面处理、养护→钢柱
埋入混凝土部分表面及栓钉表面清理→钢
筋除锈绑扎→标高引测至钢柱上→模板制
作、安装→混凝土浇筑→模板拆除→混凝
土养护。

2 施工工艺
① 基础施工缝处理工艺：基础表面
进行凿毛，露出新鲜石子，清理干净后提
前24小时保湿养护，在混凝土浇筑前，
在施工缝表面处刷一层比高强度的素水泥
浆，加强新旧混凝土的结合。

② 钢柱及栓钉表面清理工艺：用电
动磨光机将钢柱及栓钉表面的铁锈进行仔
细打磨，对于局部无法使用电动工具的位
置可使用小型钢丝刷进行手动清理,露出
金属光泽为止。

③ 钢筋绑扎：对钢筋表面出现的浮
锈和污渍使用磨光机进行清除，调整钢筋
位置符合设计要求，箍筋加工尺寸及偏差
满足安装要求，必要时将纵向钢筋与钢柱
进行焊接，在外包混凝土顶部按设计要求
对箍筋加密。

④ 标高控制：根据标高基准点，将
外包混凝土柱顶标高引测至钢柱表面，做
好标记，四周交圈。

⑤ 模板安装：模板采用15mm厚胶
合板，提前根据外包混凝土高度进行后台
下料，确保下料尺寸准确无误。

模板表面
要求平整无翘曲、无污物、无孔洞，有
一定的刚度和强度，模板拼缝处使用双
面海绵胶条进行密封，在基础施工缝以下
20mm处，沿基础四周粘贴双面海绵胶条
进行密封，模板安装前，在混凝土接触面
上涂刷适量隔离剂，模板安装过程中，严
禁出现翘曲、错台现象。

模板加固采用槽
钢四周交圈加固的方式，对拉螺杆在模板
外侧将槽钢拉紧形成一个整体，边加固边
调整模板垂直度。

⑥ 混凝土施工：因混凝土柱钢筋
较密，混凝土浇筑前，在模板底部浇入
厚度约50mm的水泥砂浆，再浇筑混
凝土。

要求对混凝土现场坍落度控制在
180mm±20mm范围以内，为保证混凝
土浇筑质量，在浇筑时要求分层施工，分
层厚度控制在500mm左右，混凝土振捣
前进行仔细的技术交底，并加强过程监督。

⑦ 混凝土养护：模板拆除后，及时
对混凝土外观进行验收，验收合格后，用
透明塑料薄膜将外包混凝土柱头进行整体
包裹，防止混凝土表面水分蒸发，在塑料
薄膜外侧再增加一层棉毡，用水将棉毡浸
湿，使混凝土柱头始终保持湿润状态，养
护时长一般不小于7天。

四、结束语
对于外包式钢柱脚的施工工程，根据
施工现场的实际情况，采取一些合理有效
的措施和方法，结合成熟的施工工艺，有
效保证了施工质量。

参考文献：
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入式劲性柱脚安装施工技术[J].建筑施
工,2017(12):1746-1748.
[2]舒睿彬.外包式钢柱脚设计方法研
究及其在加建改造中的应用[J].结构工程
师,2016,32(5):166-171.
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