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【摘 要】 天津某超高层建筑工程基础底板施工时，因首节型钢柱受施工条件限制无法吊装到位，施工中采用了在基础底板上预留杯口施工技术，底板混凝土浇筑完毕利用新安装的大型塔吊后吊装，施工中采取了一系列技术措施以保证后安装型钢柱与基础底板的结构整体性，解决了首节型钢柱吊装困难的问题。
【关键词】 基础底板;型钢柱;埋入式柱脚;预留杯口;后安装
1 工程概况
某超高层建筑工程位于天津市和平区，该工程总建筑面积325056m2，由四层地下室、八层裙房及四栋塔楼组成，建筑物总高度258m，为超高层建筑。塔楼结构形式为型钢混凝土组合结构，其中办公楼型钢柱钢板厚度达48mm，首节型钢柱柱脚埋入基础底板内1.5m，伸出底板上皮1.8m，型钢柱最大安装重量约5.5吨。
办公楼型钢柱主要包括外框支柱内包十字型钢柱、核心筒剪力墙内预埋型钢柱。办公楼型钢柱分布如图1：
图1 办公楼型钢柱分布示意图
型钢柱埋入底板连接大样如图2：
图2 型钢柱与基础底板连接大样图
2 工程难点
埋入底板内的首节型钢柱伸出底板上皮1.8m，型钢柱最大安装重量约5.5吨，本工程在基础底板施工阶段现场安装了3台塔吊，根据三台塔吊的工作幅度和额定起重量，埋入底板的型钢柱约有40%塔吊不能吊装到位，特别是临近地铁集散厅一侧的型钢柱由于汽车吊无法站位，吊装更加困难，此部分型钢柱安装是基础底板施工阶段的一个难点。
3 基础底板型钢柱埋入式柱脚预留杯口施工技术
为解决塔吊吊装能力不足及大型起重机械无法站位吊装的问题，底板施工阶段在型钢柱柱腳埋入位置（办公楼核心筒除外）预留杯口基础，底板施工完毕安装大吨位塔吊，通过塔吊后吊装首节钢柱。施工时采取以下措施，以加强后安装型钢柱与基础底板的整体性：混凝土结构柱竖向钢筋在底板内的锚固深度加深到杯口底部以下、底板下皮最上一排钢筋;杯口底部插入短钢筋以加强新老混凝土的结合;型钢柱安装完毕将底板钢筋通过可焊接直螺纹套筒直接与型钢柱连接;杯口内混凝土浇筑前钢柱脚板下先浇筑水泥基灌浆料填充密实。
3.1工艺流程
工程整体测量放线→底板下皮钢筋绑扎→首节型钢柱位置测量放线→首节型钢柱定位螺栓安装→底板上皮钢筋绑扎→型钢柱位置杯口支模→杯口内结构柱插筋→底板混凝土浇筑前隐蔽工程检查验收→底板混凝土浇筑（同时进行杯口底部短钢筋插入）→底板混凝土养护→塔吊安装→首节型钢柱吊装→杯口内结构柱竖向钢筋连接、底板水平钢筋连接→钢柱柱脚下浇筑灌浆料→杯口内底板混凝土浇筑→杯口内混凝土养护→第二节型钢柱吊装。
3.2底板型钢柱埋入式柱脚预留杯口深化设计
型钢柱埋入位置（办公楼核心筒除外）预留杯口的深化设计方案如图3：
图3 型钢柱位置基础底板预留杯口深化设计图
深化设计方案中定位螺栓主要用于首节型钢柱安装时的水平定位和标高调节，定位螺栓在底板下皮钢筋绑扎完毕进行安装，安装完毕经复核平面位置和标高无误后，将定位螺栓与底板钢筋点焊固定，以防位移。伸入杯口内的底板上皮钢筋预留直螺纹连接丝头。
3.3预留杯口支模方案
预留杯口模板支设方案为快易收口网+焊接钢筋支架，模板受力加固方式为A16钢筋与底板钢筋焊接拉结，支模方案详见图4：
图4 基础底板预留杯口模板支设示意图
杯口支模时先焊接安装快易收口网的钢筋骨架，钢筋骨架安装完毕，经检查验收合格后，将快易收口网用绑扎丝临时固定在支撑架上。挂设时注意保证快易收口网的搭接长度（≥50）和快易收口网的平整。快易收口网绑扎完毕，再焊接拉结钢筋，拉结钢筋一端与快易收口网的钢筋骨架焊接，另一端与底板钢筋焊接在一起，拉结钢筋的角度、间距要符合方案要求。
3.3预留杯口内结构柱钢筋连接方案
预留杯口结构柱纵向钢筋连接采用直螺纹套筒连接，为方便首节型钢柱安装，预留杯口结构柱纵向钢筋连接接头统一留置在杯口底部向上200mm处，因杯口深度为1650mm，结构柱纵向钢筋直径为C32，接头位置在柱筋的锚固长度（LaE）之外，满足规范要求。
杯口内结构柱钢筋连接方案详见图5：
图5 预留杯口内型钢柱外周柱纵向钢筋连接示意图
3.3预留杯口内底板水平钢筋连接方案
预留杯口内底板水平钢筋连接采用直螺纹套筒连接与电弧焊焊接连接两种组合方式，其中钢筋与型钢柱连接采用特殊的直螺纹套筒-可焊接直螺纹钢筋连接套筒。因底板钢筋直径为C40，采用搭接焊连接钢筋预弯十分困难，经与设计协商，设计考虑底板上皮在结构柱根部为受压区，同意搭接焊连接时不用预弯，预留杯口内底板钢筋与型钢柱连接方案详见图6，预留杯口内两侧底板钢筋连接方案详见图7：
图6 预留杯口内底板钢筋与型钢柱连接示意图1
图7 预留杯口两侧底板钢筋连接示意图2
3.4预留杯口底部短钢筋插筋方案
为加强杯口底部新老混凝土结合，在底板大体积混凝土浇筑完毕初凝之前在杯口底部钢柱外围插入400mm长C32的短钢筋，水平纵横间距为500mm。插入杯口底部混凝土中的长度为200mm，外露200mm，如图8：
图8 预留杯口底部插短钢筋示意图
3.5型钢柱柱脚板底部灌浆及杯口内混凝土浇筑
首节型钢柱吊装完毕，预留杯口内的底板水平钢筋和结构柱竖向钢筋连接完成后，开始浇筑预留杯口内的底板混凝土。
由于型钢柱安装后柱脚板下空间较小，浇筑混凝土会受到一定程度的阻碍，为保证杯口内混凝土浇筑质量，特别是要保证钢柱脚板下密实，柱脚板下采用水泥基灌浆料填充。水泥基灌浆料的抗压强度一般均在C60等级以上，满足底板混凝土强度等级设计要求（C45）。将拌制好的灌浆料从杯口一侧下料（也可从柱脚板上的预留孔下料），直至灌浆材料从柱脚板另一侧涌出，按此方法直到浇筑与柱脚板一平，以保证柱脚板下灌浆料密实、无空隙，柱脚板下的灌浆料浇筑完毕方可进行柱脚板上部混凝土的浇筑。
对于杯口内混凝土的浇筑有新老混凝土结合的问题，混凝土浇筑完毕后通过严密的苫盖和长时间的养护，可有效防止混凝土接缝处干缩开裂，进而能减少水份进入接缝。另外，底板上皮设有内防水层，内防水层施工时，接缝处防水层可适当加厚（水泥基渗透结晶防水层在施工缝处加厚1mm，宽度为400mm，沿施工缝居中），大底板上的疏水层所渗漏的水份将通过防水层隔离，能有效防止水份渗入大底板内锈蚀基础底板内的钢筋及型钢柱。
4 结语
天津某超高层建筑基础底板施工阶段实施了埋入式柱脚预留杯口施工技术，底板施工完毕后进行了首节型钢柱吊装，所有型钢柱顺利吊装完毕，预留杯口内结构柱竖向钢筋及底板水平钢筋连接安全可靠，杯口内混凝土浇筑密实，施工缝新老混凝土结合质量好，预留杯口内结构整体性得到了保证。
基础底板型钢柱埋入式柱脚预留杯口施工技术不但解决了塔吊吊装能力不足及大型起重机械无法站位吊装的问题，而且也解决了钢结构有Z向性能要求加工制作周期长的问题。将先安装的首节型钢柱改为底板施工时在型钢柱柱脚埋入位置预留杯口，在底板混凝土浇筑完毕利用新安装的大型塔吊后吊装的技术，为超高型钢混凝土组合结构设计和施工提供了借鉴。
作者简介：魏金旭：论文第1完成人，工作单位：天津市滨海新区泵站管理所，职务及职称：工程师。
【关键词】 基础底板;型钢柱;埋入式柱脚;预留杯口;后安装
1 工程概况
某超高层建筑工程位于天津市和平区，该工程总建筑面积325056m2，由四层地下室、八层裙房及四栋塔楼组成，建筑物总高度258m，为超高层建筑。塔楼结构形式为型钢混凝土组合结构，其中办公楼型钢柱钢板厚度达48mm，首节型钢柱柱脚埋入基础底板内1.5m，伸出底板上皮1.8m，型钢柱最大安装重量约5.5吨。
办公楼型钢柱主要包括外框支柱内包十字型钢柱、核心筒剪力墙内预埋型钢柱。办公楼型钢柱分布如图1：
图1 办公楼型钢柱分布示意图
型钢柱埋入底板连接大样如图2：
图2 型钢柱与基础底板连接大样图
2 工程难点
埋入底板内的首节型钢柱伸出底板上皮1.8m，型钢柱最大安装重量约5.5吨，本工程在基础底板施工阶段现场安装了3台塔吊，根据三台塔吊的工作幅度和额定起重量，埋入底板的型钢柱约有40%塔吊不能吊装到位，特别是临近地铁集散厅一侧的型钢柱由于汽车吊无法站位，吊装更加困难，此部分型钢柱安装是基础底板施工阶段的一个难点。
3 基础底板型钢柱埋入式柱脚预留杯口施工技术
为解决塔吊吊装能力不足及大型起重机械无法站位吊装的问题，底板施工阶段在型钢柱柱腳埋入位置（办公楼核心筒除外）预留杯口基础，底板施工完毕安装大吨位塔吊，通过塔吊后吊装首节钢柱。施工时采取以下措施，以加强后安装型钢柱与基础底板的整体性：混凝土结构柱竖向钢筋在底板内的锚固深度加深到杯口底部以下、底板下皮最上一排钢筋;杯口底部插入短钢筋以加强新老混凝土的结合;型钢柱安装完毕将底板钢筋通过可焊接直螺纹套筒直接与型钢柱连接;杯口内混凝土浇筑前钢柱脚板下先浇筑水泥基灌浆料填充密实。
3.1工艺流程
工程整体测量放线→底板下皮钢筋绑扎→首节型钢柱位置测量放线→首节型钢柱定位螺栓安装→底板上皮钢筋绑扎→型钢柱位置杯口支模→杯口内结构柱插筋→底板混凝土浇筑前隐蔽工程检查验收→底板混凝土浇筑（同时进行杯口底部短钢筋插入）→底板混凝土养护→塔吊安装→首节型钢柱吊装→杯口内结构柱竖向钢筋连接、底板水平钢筋连接→钢柱柱脚下浇筑灌浆料→杯口内底板混凝土浇筑→杯口内混凝土养护→第二节型钢柱吊装。
3.2底板型钢柱埋入式柱脚预留杯口深化设计
型钢柱埋入位置（办公楼核心筒除外）预留杯口的深化设计方案如图3：
图3 型钢柱位置基础底板预留杯口深化设计图
深化设计方案中定位螺栓主要用于首节型钢柱安装时的水平定位和标高调节，定位螺栓在底板下皮钢筋绑扎完毕进行安装，安装完毕经复核平面位置和标高无误后，将定位螺栓与底板钢筋点焊固定，以防位移。伸入杯口内的底板上皮钢筋预留直螺纹连接丝头。
3.3预留杯口支模方案
预留杯口模板支设方案为快易收口网+焊接钢筋支架，模板受力加固方式为A16钢筋与底板钢筋焊接拉结，支模方案详见图4：
图4 基础底板预留杯口模板支设示意图
杯口支模时先焊接安装快易收口网的钢筋骨架，钢筋骨架安装完毕，经检查验收合格后，将快易收口网用绑扎丝临时固定在支撑架上。挂设时注意保证快易收口网的搭接长度（≥50）和快易收口网的平整。快易收口网绑扎完毕，再焊接拉结钢筋，拉结钢筋一端与快易收口网的钢筋骨架焊接，另一端与底板钢筋焊接在一起，拉结钢筋的角度、间距要符合方案要求。
3.3预留杯口内结构柱钢筋连接方案
预留杯口结构柱纵向钢筋连接采用直螺纹套筒连接，为方便首节型钢柱安装，预留杯口结构柱纵向钢筋连接接头统一留置在杯口底部向上200mm处，因杯口深度为1650mm，结构柱纵向钢筋直径为C32，接头位置在柱筋的锚固长度（LaE）之外，满足规范要求。
杯口内结构柱钢筋连接方案详见图5：
图5 预留杯口内型钢柱外周柱纵向钢筋连接示意图
3.3预留杯口内底板水平钢筋连接方案
预留杯口内底板水平钢筋连接采用直螺纹套筒连接与电弧焊焊接连接两种组合方式，其中钢筋与型钢柱连接采用特殊的直螺纹套筒-可焊接直螺纹钢筋连接套筒。因底板钢筋直径为C40，采用搭接焊连接钢筋预弯十分困难，经与设计协商，设计考虑底板上皮在结构柱根部为受压区，同意搭接焊连接时不用预弯，预留杯口内底板钢筋与型钢柱连接方案详见图6，预留杯口内两侧底板钢筋连接方案详见图7：
图6 预留杯口内底板钢筋与型钢柱连接示意图1
图7 预留杯口两侧底板钢筋连接示意图2
3.4预留杯口底部短钢筋插筋方案
为加强杯口底部新老混凝土结合，在底板大体积混凝土浇筑完毕初凝之前在杯口底部钢柱外围插入400mm长C32的短钢筋，水平纵横间距为500mm。插入杯口底部混凝土中的长度为200mm，外露200mm，如图8：
图8 预留杯口底部插短钢筋示意图
3.5型钢柱柱脚板底部灌浆及杯口内混凝土浇筑
首节型钢柱吊装完毕，预留杯口内的底板水平钢筋和结构柱竖向钢筋连接完成后，开始浇筑预留杯口内的底板混凝土。
由于型钢柱安装后柱脚板下空间较小，浇筑混凝土会受到一定程度的阻碍，为保证杯口内混凝土浇筑质量，特别是要保证钢柱脚板下密实，柱脚板下采用水泥基灌浆料填充。水泥基灌浆料的抗压强度一般均在C60等级以上，满足底板混凝土强度等级设计要求（C45）。将拌制好的灌浆料从杯口一侧下料（也可从柱脚板上的预留孔下料），直至灌浆材料从柱脚板另一侧涌出，按此方法直到浇筑与柱脚板一平，以保证柱脚板下灌浆料密实、无空隙，柱脚板下的灌浆料浇筑完毕方可进行柱脚板上部混凝土的浇筑。
对于杯口内混凝土的浇筑有新老混凝土结合的问题，混凝土浇筑完毕后通过严密的苫盖和长时间的养护，可有效防止混凝土接缝处干缩开裂，进而能减少水份进入接缝。另外，底板上皮设有内防水层，内防水层施工时，接缝处防水层可适当加厚（水泥基渗透结晶防水层在施工缝处加厚1mm，宽度为400mm，沿施工缝居中），大底板上的疏水层所渗漏的水份将通过防水层隔离，能有效防止水份渗入大底板内锈蚀基础底板内的钢筋及型钢柱。
4 结语
天津某超高层建筑基础底板施工阶段实施了埋入式柱脚预留杯口施工技术，底板施工完毕后进行了首节型钢柱吊装，所有型钢柱顺利吊装完毕，预留杯口内结构柱竖向钢筋及底板水平钢筋连接安全可靠，杯口内混凝土浇筑密实，施工缝新老混凝土结合质量好，预留杯口内结构整体性得到了保证。
基础底板型钢柱埋入式柱脚预留杯口施工技术不但解决了塔吊吊装能力不足及大型起重机械无法站位吊装的问题，而且也解决了钢结构有Z向性能要求加工制作周期长的问题。将先安装的首节型钢柱改为底板施工时在型钢柱柱脚埋入位置预留杯口，在底板混凝土浇筑完毕利用新安装的大型塔吊后吊装的技术，为超高型钢混凝土组合结构设计和施工提供了借鉴。
作者简介：魏金旭：论文第1完成人，工作单位：天津市滨海新区泵站管理所，职务及职称：工程师。