超高层钢柱柱脚整体施工技术

梁广都 黄靓 孔祥武 崔肖健 黄乐就

1.项目概述

项目A01 标段ICONIC TOWER 工程钢结构柱脚位置楼板标高316.55m（绝对标高），下层楼板标高309.65m（绝对标高），楼层标高6.9m。钢柱截面尺寸φ1600mm×80mm，材质Q420GJC，柱脚构件长度为2.2m。柱脚底部20 颗M60 地脚锚栓，长度3m。结构共16 根钢柱脚，钢柱脚下部为混凝土柱，混凝土柱截面为2.7m2。

图1 埃及新行政首都CBD 标志塔项目效果图

钢柱脚外部设有混凝土柱钢筋笼，钢柱脚内部设有栓钉和夹芯钢筋笼，每颗锚栓周围设置有小的钢筋笼，另外还有扩大混凝土柱头和裙房牛腿的钢筋与钢柱脚相连接，整体结构体系复杂，各种钢筋与锚栓、钢柱脚盘叉交错在一起[1]。

图2 首节柱及锚栓构件图

图3 钢结构与钢筋三维模型合并示意图

2.钢柱柱脚整体安装方法

本项目柱脚节点锚栓数量多、直径大、钢筋体系复杂，通过地面整体拼装，避免人员高空和钢柱脚内部绑扎钢筋的安全隐患，提高施工效率[2]。使用“地面整体拼装，精确定位吊装”的方法能确保安装精度、提高施工质量、缩短工期、降低建造成本。

2.1 临时支撑架设计

结合钢柱脚的受力要求、锚栓与钢柱脚连接要求，考虑结构施工过程竖向荷载和可能的水平荷载进行支撑体系的设计[3]。设计过程中应保留足够的安全余量，用于承受钢筋体系的荷载。

图4 临时支撑架效果图

图5 临时支撑架受力验算

经验算，支撑架应力最大值为31Mpa ＜275Mpa，支撑架位移最大值为0.4mm，满足受力要求[4]。

2.2 钢筋碰撞与安装工艺检查

采用TEKLA 和REVIT 软件，将钢柱柱脚、锚栓、支撑架、钢筋融合到一起，检查相互之间结构的碰撞关系，并根据钢筋施工工艺，确定结构钢筋的深化方案。

（1）支撑架与牛腿纵筋之间的碰撞检查：通过三维模型核对支撑架主肢与牛腿纵向钢筋是否存在碰撞，通过转动调整临时支撑架，使支撑架转动一个或多个螺栓孔距，避开支撑架主肢与纵向钢筋的碰撞，保证裙房混凝土牛腿纵筋的绑扎。

图6 支撑架与牛腿钢筋碰撞检查

（2）牛腿纵筋工艺样式检查：牛腿纵向钢筋需待混凝土柱和牛腿模板搭设完成后才能绑扎，此时钢柱脚及支撑架已安装完成，纵向钢筋绑扎施工难度很大。据此调整牛腿纵筋样式，将牛腿上部纵筋断开，加设正反丝套筒进行钢筋绑扎，保证受力及施工要求[5]。

图7 牛腿纵向钢筋工艺样式检查

（3）锚栓钢筋优化：按照原设计要求，每颗锚栓周围需设置小的钢筋笼，以便满足锚栓的抗拔性能要求，通过合并后三维模型检查发现，与支撑架结构碰撞严重。为了保证施工，将原围绕锚栓的小钢筋笼改为沿锚栓周围均布的大钢筋笼，同时利用支撑架周围的环板对锚栓钢筋进行绑扎固定，保证了钢筋的安装精度。

图8 锚栓小钢筋笼设计

图9 锚栓钢筋优化后方案

2.3 钢柱脚整体施工方法

2.3.1 支撑架预埋件安装

钢柱钢筋绑扎完成后，混凝土浇筑前安装埋件定位钢筋，固定预埋件。混凝土浇筑完成后，放样支撑架主肢位置点，根据实测标高调整支撑架主肢长度[5]。

图10 支撑架预埋件安装

图11 支撑架预埋件定位措施

2.3.2 钢柱柱脚地面整体拼装

根据施工工艺，依次进行锚栓、支撑架、锚栓钢筋的拼装。根据设计图纸锚栓高出柱脚环板的高度进行锚栓的拼装；根据调整后支撑架与钢柱脚特征点的相对位置，调整支撑架角度进行拼装；按照钢筋施工工艺要求，依次进行锚栓周围纵筋、箍筋的绑扎。

图12 地面整体拼装完成

2.3.3 钢柱柱脚整体吊装

吊装前提前在埋件上放线，并焊接定位挡块。采用300t汽车吊或者ZSL380 塔吊进行吊装，为防止支撑架吊装过程中发生变形，采用50t 汽车吊辅助起吊。

吊装到位后，采用全站仪对钢柱脚位置进行测量定位。利用螺旋千斤顶和手拉葫芦调整支撑架主肢的标高和位置。

调整完成后，将支撑架主肢与预埋件进行焊接固定；将撑架顶部与钢柱脚下部环板进行焊接。保证整体结构稳定性。

图13 整体钢柱柱脚吊装就位

2.3.4 搭设模板浇筑混凝土

钢柱脚验收完成后，依次进行圆柱模板搭设、柱帽及楼板模板搭设、剩余钢筋绑扎、浇筑混凝土。

图14 柱帽、楼板模板搭设、钢筋绑扎

图15 浇筑混凝土

3.结语

柱脚节点含有锚栓数量多、直径大、钢筋体系复杂。通过TEKLA 和REVIT 软件建立模型，将钢结构和钢筋进行融合检查，解决两个专业之间的碰撞问题。通过结构之间的相对位置和钢筋工艺样式的调整，满足施工和结构受力要求。钢柱脚下部设置临时支撑，钢柱脚就位后，调整临时支撑四个主肢的位置和标高，实现柱脚和锚栓节点的快速、精确定位安装。不同于一般先施工地脚锚栓，然后再施工钢柱脚的施工方法，将锚栓与钢柱脚拼装到一起，可以避免地脚锚栓施工偏差影响钢柱脚安装。原设计钢柱脚位置设置有高强灌浆料，钢柱脚节点整体安装完成后，钢柱脚与楼板的混凝土整体浇筑，避免了柱脚底部的二次灌浆，简化了施工流程，加快了施工进度。