建筑工程高精度预埋件安装技术应用研究

【摘要】建筑工程高精度预埋件安装技术是应用于有负压密封和承压等特殊功能要求工程部位的一项特殊技术，其加工工艺和安装精度较普通建筑工程预埋件有较大不同。

【关键词】高精度埋件;建筑结构用钢机械性能改善;支撑体系设计

本文以某建筑工程中包容体顶部盖板高精度预埋件安装应用为实例，从高精度预埋件的建筑结构用钢机械性能改善、支撑体系设计和安装固定进行论述，为后续建筑工程中应用高精度预埋件提供一定的借鉴和参考。

1、工程概况

某建筑工程中包容体顶部盖板由顶部高精度预埋件、高精度高硬度预埋螺栓及内部浇筑素混凝土的空心箱形钢结构盖板组成。包容体顶部盖板的高精度预埋件及预埋螺栓分别呈圆环形和矩状环形布置，其中包含预埋件总重21.5吨、高精度高硬度螺栓共计108个。

2、高精度预埋件精度和机械性能要求

2.1高精度预埋件精度要求

包容体高精度预埋件及预埋螺栓安装的水平度及中心位置要求标准较高，分别为预埋件安装水平度要求偏差不大于5mm， 预埋螺栓安装位置要求偏差不大于2mm，预埋螺栓的安装垂直度要求为保证其顶部（螺杆高度1.4m）中心位置偏差不大于15mm。

2.2高精度预埋件机械性能要求

根据设计要求高强度螺栓由高强度螺杆、高强度预埋螺套和锚固钢筋组成，高强度螺套作为中间连接构件，作用及其重要。根据设计要求其材质为Q345B的普通建筑结构钢，但对于其性能等级达到8.8级等机械性能有特殊要求，需通过热处理工艺改善其机械性能。

3、建筑结构钢机械性能改善技术

经多次加工实验总结出，洛氏硬度HRC35以上时，加工件锥丝多出现丝锥易钝，螺纹无法达到设计图纸要求尺寸的情况，而洛氏硬度HRC20-30时，加工件可加工性最佳。

3.1机械性能转化技术工艺

考虑到预埋螺套需进行锥丝等机械加工，以及预埋螺套最终性能等级需达到8.8级d等的设计要求，需对加工件进行两次热处理，第一次为降低强度热处理，消除应力后增加其可加工性，第二次为增加强度热处理，使得加工件满足设计性能等级等设计要求。

第一次热处理完成后的加工件，须在内螺纹锥丝加工完成后拧入同等规格的临时螺栓，以避免在第二次热处理过程中使螺纹受热产生变形、微裂纹等破坏。

圆钢棒料下料→粗加工螺套外形及螺纹沉孔→第一次热处理→加工内螺纹→拧入保护螺纹的临时螺栓→预埋螺套、临时螺栓共同进行第二次热处理→检查螺纹完好性→检查材料硬度→合格出厂

第一次热处理工艺为加热至850℃～900℃，保温2～3小时，缓降炉温到600℃，工件退火消除应力，随后出炉空冷。

第二次热处理工艺为加热至850℃～900℃，保温2～3小时，淬油;淬油后工件回火，加热至200℃～300℃，保温2～3小时，自然空冷。

3.2机械性能转化结果检测

依据GB/T230.1-2009《金属材料 洛氏硬度试验 第一部分：试验方法（A、B、C、D、E、F、G、H、K、N、T标尺）》标准进行检测。洛氏硬度标尺C内容摘要为：初试验力98.07F0/N，主试验力1373F1/N，总试验力1471F/N。

计算公式：

洛氏硬度=N-h/s

N—在HRC符号中为常数100;

h—为初试验力F0的压入深度及主试验力F1的压人深度之和减去卸载主试验压力F1后的弹性回复深度;

s—在HRC符号中取0.002mm;

计算出2组各10件试验件的洛氏硬度及评定结果详见下表2。

4、高精度预埋件密封和支撑调整系统设计

为满足上部密封结构和固定结构安装要求，根据舱室顶部埋件及预埋螺栓高精度要求的特点，设计了牢固可靠的埋件支撑调整系统装置，由预埋组件、连接组件、调整组件组成，实现了设计对埋件标高及水平度和对高强度螺栓中心位置及垂直度的高精度要求。

5、高精度預埋件安装与固定

5.1 高精度预埋件埋件单元划分

预埋件经单元划分后，最长的划分单元约5m左右，预埋件板材厚度20mm，经SPA2000受力分析，为避免预埋件单元受自身重力作业产生弯曲变形，埋件垂直运输时吊点设置数量不得少于两处，吊点位置应选择在距预埋件两端的四分之一至三分之一处，且吊装及倒运的过程中应缓起轻放，保持平稳。

5.2高精度预埋件安装、调整

预埋件安装时应遵循先下后上原则，即安装顺序为密封埋件→高硬度螺套→支撑埋件。

密封埋件全部吊装就位后，应先进行预埋件整体标高及水平度的调整，后进行预埋件整体平面位置调整。调整完毕后，需使用全站仪、高精水准仪、2m靠尺及塞尺等设备对预埋螺母平面位置、埋件的标高、埋件表面水平度等控制项目进行复测。密封埋件各控制项目调整至符合允许偏差后，为防止安装其他预埋件时对已完成部分进行破坏，应采用如在舱室内侧在横梁和埋件之间加垫钢板的形式将埋件点焊在横梁上进行固定。

5.3高精度预埋件焊接固定

高精度预埋件吊装单元和安装单元安装、调整至主要控制项目符合允许偏差后，需进行各单元间的焊接作业。焊接操作过程中即应满足相关焊缝工艺要求，又要通过技术措施避免因焊接产生应力集中，造成预埋件变形。

每块埋件分段之间的焊缝为拼接焊缝，密封埋件靠支撑埋件侧10mm×60mm扁钢与支撑埋件之间的焊缝为间断角焊缝，焊接顺序应为先焊接各吊装单元之间的拼接焊缝，后焊接安装单元间断角焊缝。且为避免焊缝的集中应力，需保障各拼接缝之间间距>100mm。

结论：

在包容体舱室顶部预埋件及紧固螺栓施工过程中，将普通建筑结构钢通过两次热处理改变其可加工行和高硬度要求，通过支撑调整体系和模拟舱室顶盖加以校正和加固，使其达到相关偏差允许要求。此类技术措施具有较高的可靠性，其他大中型工业厂房中精度要求较高的埋件、贯穿件等施工时可以借鉴使用，具有良好的社会效益和经济效益。

参考文献：

[1]GB/T 16938-2008 《紧固件 螺栓、螺钉、螺柱和螺母通用技术条件》

[2]GB/T 3098.1-2010 《紧固件机械性能 螺栓，螺钉和螺柱 标准》

[3]GB/T5783-2000  《六角头螺栓 全螺纹》

[4]GBJ 50017-2003  《钢结构设计规范》

作者简介：

毕兆朋，中国核工业二四建设有限公司，北京。