钢柱安装注意力影响的结构变形

2023-08-22 理论教育版权反馈

【摘要】：钢柱安装校正时应考虑风力、温度、日照等因素对结构变形的影响。

1.一般规定

钢柱安装应符合下列规定：

（1）柱脚安装时，锚栓宜使用导入器或护套。

（2）首节钢柱安装后应及时进行垂直度、标高和轴线位置校正，钢柱的垂直度可采用经纬仪或线锤测量；校正合格后钢柱应可靠固定，并进行柱底二次灌浆，灌浆前清除柱底板与基础面间杂物。

（3）首节以上的钢柱定位轴线应从地面控制轴线直接引上，不得从下层柱的轴线引上；钢柱校正垂直度时，应确定钢梁接头焊接的收缩量，并应预留焊缝收缩变形值。

（4）倾斜钢柱可采用三维坐标测量法进行测校，也可采用柱顶投影点结合标高进行测校，校正合格后宜采用刚性支撑固定。

（5）单层钢结构钢柱安装工艺流程如图7-2所示。

2.钢柱吊装方法

常用的钢柱吊装法有旋转法、滑行法和递送法。对重型工业厂房大型钢柱又重又长，根据起重机配备和现场条件确定，可采用单机、双机、三机等。

（1）旋转法

旋转法是将柱子下端的位置保持不动，上端则以下端为旋转轴，随着起重钩的上升和起重臂的旋转而逐渐地升起，直到上端与下端处于同一垂直线为止，如图7-3所示。这时柱子只有一半的重量传至起重机，然后将柱子吊起旋转至基础上方，使柱脚对准杯口，缓缓落下就位。采用旋转法起吊时，柱子的绑扎点、柱子的下端中心和柱基的中心三点，必须在起重机为回转中心到吊点的距离为半径（即吊柱子的回转半径）的同一圆弧上（简称三点共弧）。该方法简单易行，多用于中小型柱子的吊装。

图7-2 单层钢结构钢柱安装工艺流程

图7-3 旋转法吊装柱子

a）旋转过程 b）平面布置

（2）滑行法

采用滑行法吊装柱子时，起重臂不做回转运动，起吊时，只是起升吊钩，带动柱顶上升，同时柱脚在水平力的作用下沿地面滑向杯口基础，直至吊钩将柱吊离地面，再旋转吊臂，将柱插入杯口。如图7-4所示。

采用滑行法起吊，要求在预制或倒运就位柱子时，注意使起吊绑扎点（两点绑扎时为两绑扎点中间）布置在杯口附近，并使绑扎点和柱基中心同在起重机的工作半径上，以使柱吊离地面后稍转动起吊臂即可就位。另外，为减少柱脚与地面的摩擦阻力和构件的振动，柱脚下应设置滑橇。

图7-4 滑行法吊装柱子

a）滑行过程 b）平面布置

（3）递送法

双机抬吊递送法又称两点抬吊法（双机的起吊点不在同一点上）。如图7-5所示为使用递送法起吊时构件的平面布置图，虚线和箭头表示起重机行走路线和前进方向。绑扎点的位置与基础中心线间的距离应按照事先计算好的位置来布置，即柱子的两个绑扎点与基础中心线应分别在两台起重机的回转半径上。

图7-5 双机抬吊递送法

a）平面布置 b）递送过程

1—主机 2—柱子 3—基础 4—副机

3.钢柱安装放线

钢柱安装前应设置标高观测点和中心线标志，同一工程的观测点和标志设置位置应一致，如图7-6所示。

（1）标高观测点的设置应符合下列规定：

1）标高观测点的设置以牛腿（肩梁）支承面为基准，设在柱的便于观测处。

2）无牛腿（肩梁）柱，应以柱顶端与屋面梁连接的最上一个安装孔中心为基准。

（2）中心线标志的设置应符合下列规定：

1）在柱底板上表面横向设1个中心标志，纵向两侧各设1个中心标志。

2）在柱身表面纵向和横向各设1个中心线，每条中心线在柱底部、中部（牛腿或肩梁部）和顶部各设1处中心标志。

3）双牛腿（肩梁）柱在行线方向两侧柱身表面分别设中心标志。

4.柱子的就位与临时固定技巧

柱子就位是指将柱插入杯口并对好安装基准线的一道工序。

如采用垂直吊法，柱脚插入杯口后，并不降至杯底，而是停在离杯底30～50cm处进行对位，对位的方法是用8只木楔或钢楔置于柱四面与杯口的空隙处，并配合撬棍撬动柱脚，使柱子的中心线与杯口上的安装中心线对齐，并使柱子基本垂直。

图7-6 钢柱表面安装标志线示意图

对位后，放松吊钩，将楔子略为背紧，使柱子靠自重降至杯底，然后再次检查一下安装中心线的对准情况，符合安装要求后，将楔块背紧，并将柱子临时固定如图7-7所示，随即用石子将柱脚卡死，重型柱或细长柱应增设缆风绳将柱顶锚固住。

如采用斜吊法，就位时需将柱子送入杯底（柱脚刚着底，但用撬杠能撬动），然后在柱的上风方向（吊钩侧）插入两个楔子，然后吊臂回转，使柱身基本垂直，再对中线。

5.钢柱校正技巧

（1）柱基础标高调整

钢柱安装时，可在柱子底板下的地脚螺栓上加一个调整螺母，螺母上表面的标高调整到与柱底板标高齐平，放下柱子后，利用底板下的螺母控制柱子的标高，精度可达±1mm以内。

柱子底板下预留的空隙，可用无收缩砂浆填实，如图7-8所示。采用这种方法时，对地脚螺栓的强度和刚度应进行验算，不满足时常采用垫铁或垫块来调整，垫铁由不同厚度的钢板制成，应用普遍。垫块用无收缩砂浆立模浇筑，强度需高于基础混凝土一个等级并不低于30N/mm²。

（2）平面位置校正

图7-7 柱子临时固定

1—柱子 2—楔子 3—杯形基础 4—石子

钢柱底部制作时，在柱底板侧面，用钢冲在互相垂直的四个面上各打一个点，用三个点与基础面十字线对准即可，争取达到点线重合。

对线方法：在起重机不脱钩的情况下将柱底定位线与基础定位轴线对准、缓慢落至标高位置。为防止预埋螺栓与柱底板螺孔有偏差，设计时应考虑偏差数值，适当将螺孔加大，以上压盖板焊接解决。

（3）柱身垂直度校正

柱子的垂直校正，测量用两台经纬仪安置在纵横轴线上，先对准柱底垂直翼缘板或中线，再渐渐仰视到柱顶，若中线偏离视线，表示柱子不垂直，可指挥调节缆风绳或支撑，或采用敲打等方法使柱子垂直，然后用斜垫铁找正。在实际工作中，通常把成排的柱子都竖起来，然后进行校正。这时可把两台经纬仪分别安置在纵横轴线一侧，偏离中线通常不得大于3m，如图7-9所示。在吊装屋架或安装竖向构件时，还需对钢柱进行复核校正。

图7-8 柱基标高调整示意图

图7-9 钢柱垂直校正测量示意图

钢柱在校正时，若两个面均有偏差，应先校正偏差大的一面，然后再校正偏差小的一面。若两个面偏差数字相近，则应先校正小面，后校正大面。在两个方向垂直度校正好后，还应再复查一次平面轴线和标高，若符合要求，应及时固定，以避免在风力作用下向松的一面倾斜。

钢柱安装校正时应考虑风力、温度、日照等因素对结构变形的影响。

1）风力对柱面产生压力，柱面的宽度越宽，柱子高度越高，受风力影响越大，影响柱子的侧向弯曲也就越大。因此，在进行柱子的校正操作时，当柱子高度在8m以上、风力超过5级时不能进行。

2）温度和日照对钢结构的变形影响也比较明显，如日照使阳面和阴面产生不同变形，使钢柱向阴面一侧弯曲，因而应根据气温（季节）控制柱垂直度偏差。

图7-10 钢柱垫铁示意

a）正确 b）正确 c）不正确

6.垫铁垫放要求

为了使垫铁组平稳地传力给基础，应使垫铁面与基础面紧密贴合。因此，在垫放垫铁前，对不平的基础上表面，需采用工具进行凿平。采用垫铁校正垂直度和调整柱子标高时，需注意垫不同厚度垫铁或偏心垫铁的重叠数量不能多于2块，通常要求厚板在下面、薄板在上面。每块垫板要求伸出柱底板外5～10mm，以备焊成一体，确保柱底板与基础板平稳牢固结合，如图7-10所示。

此外，垫铁之间的距离要以柱底板的宽度为基准，要做到合理恰当，使柱体受力均匀，以避免柱底板局部压力过大产生变形。

7.柱子的最后固定

钢柱在校正过程中需临时固定时，需要借助地脚螺栓、垫铁或垫块进行，不能进行灌浆操作。在钢柱校正工作完成后，应立即进行最终固定。

钢柱的固定方法有以下两种（主要与基础形式有关）：

（1）基础上预埋地脚螺栓固定，底部设钢垫板找平，然后进行二次灌浆，如图7-11a所示。

对于预埋地脚螺栓固定的钢柱，需要在预留的二次浇筑层处支设模板，然后用强度等级高一级的无收缩水泥砂浆或细豆石混凝土进行二次浇筑。

（2）插入杯口灌浆固定方式，如图7-11b所示。

图7-11 钢柱安装固定方法

a）用预埋地脚螺栓固定 b）用杯口二次灌浆固定

1—柱基础 2—钢柱 3—钢柱脚 4—地脚螺栓 5—钢垫板 6—二次灌浆细石混凝土 7—柱脚外包混凝土 8—砂浆局部粗找平 9—焊于柱脚上的小钢套墩 10—钢楔 11—35mm厚硬木垫板

对于杯口式基础可直接灌浆，通常采用二次灌浆法。二次灌浆法有赶浆法和压浆法两种。赶浆法是在杯口一侧灌强度等级高一级的无收缩砂浆或细豆石混凝土，用细振动棒振捣使砂浆从柱底另一侧挤出，待填满柱底周围约10cm高，接着在杯口四周均匀地灌细石混凝土至杯口，如图7-12a所示。压浆法是于模板或杯口空隙内插入压浆管与排气管，先灌20cm高混凝土，并插捣密实，然后开始压浆，待混凝土被挤压上拱，停止顶压；再灌20cm高混凝土顶压一次，即可拔出压浆管和排气管，继续灌筑混凝土至杯口，如图7-12b所示。压浆法适用于截面很大、垫板高度较薄的杯底灌浆。

图7-12 杯口柱二次灌浆方法

a）赶浆法 b）压浆法

1—钢垫板 2—细石混凝土 3—插入式振动器 4—压浆管 5—排气管 6—水泥砂浆 7—柱 8—钢楔

然而需要注意的是：柱应随校正随即灌浆，若当日校正的柱子未灌浆，次日应复核后再灌浆；灌浆时应将杯口间隙内的木屑等建筑垃圾清除干净，并用水充分湿润，使之能良好结合；捣固混凝土时，应严防碰动楔子而造成柱子倾斜。

钢柱安装注意力影响的结构变形

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