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摘要：预制看台板是目前体育场主要的结构形式。看台板的固定尤为重要，本文对预制看台板的固定展开阐述。对于类似体育场看台板的固定推广有一定的参考作用。
关键词：牛腿柱；固定看台板
牛腿柱是一种钢结构焊接而成的预牛腿柱的九孔固定牛腿柱，采用化学锚栓(后扩底FZA锚栓，单螺母扩孔型锚栓库_8.8级-M16)固定。增大看台板与牛腿柱的接触面积，承担看台板的竖向剪应力效应。
一、工程概况
东西湖体育中心（体育场）看台板由2369块预制看台板拼装而成，由于体育场为椭圆形，高区预制看台板因不能满足跨度要求而无法固定安装看台板共计96块，需要安装九孔固定牛腿柱共计176个。
看台板宽度1200mm，背梁宽度150mm，长度7870mm,无背梁长度2581mm,采用9孔牛腿柱固定，牛腿柱分部：折点脆弱部位(←3100mm)，最左侧（←1220mm），最右侧（→2800mm）如图所示。
图1 看台标准横断面图
二、牛腿柱设计及验算
1、牛腿柱
采用化学锚栓(FZA锚栓)：单螺母扩孔型锚栓库_8.8级-M16
排列为(非环形布置)：3行；行间距200mm；3列；列间距145mm；
锚板选用：SB25_Q345
锚板尺寸：L*B=500mm×600mm，T=25。
图2 九孔牛腿柱加工图
2验算：
轴向拉力为：N=20kN
锚栓总个数：n=3×3=9个
按轴向拉力单独作用下计算：
Nh=N/n=20/9=2.222kN
所选化学锚栓抗拉承载力为用户自定义：Nc=45kN
这里要考虑抗震组合工况：γRE=0.85
故有允许抗拉承载力值为：Nc=45/γRE=52.941kN
2.222<52.941kN，满足！
分别对化学锚栓群中（边角）锚栓进行合成后的剪力进行计算（边角锚栓存在最大合成剪力）：Viδ=[(555.556+0)2+(16666.667+0)2]0.5=16.676kN
化学锚栓抗剪承载力为：Vc=27kN；考虑抗震组合工况：γRE=0.85
允许抗剪承载力值为：Vc=27000/0.85=31.765kN
故有：Viδ=16.676kN<31.765kN，满足！
九孔牛腿柱具有抗剪力强度高、支撑面积大等特点，并具有良好的力学性能。能够有效地解决预制看台板无受力点的问题、配合粘钢胶和PZA锚栓二次扩孔，增大与原砼摩擦力，对看台板薄弱位置适当增加牛腿柱，即增加牛腿柱与预制看台板的接触面积，延长预制看台板的使用寿命和安全性能。
三、加固机理分析
牛腿柱的加固机理存在于牛腿柱与原砼的相互作用，这种相互作用可归纳为一下二种情况：
1、PZA后扩孔的锚栓剪切作用2、粘钢胶与原砼的“锁定”作用
上述二种作用均能充分约束牛腿柱竖向位移，从而，大大地增加了看台板的稳定性。
本工程通过牛腿柱解决看台板长度不满足跨度要求而无受力点的问题，固定牛腿柱采用PZA后扩孔的锚栓和粘钢胶进行加固，使牛腿柱与原砼之间形成较强的咬合和互锁作用。
四、技术要求及标准
1、施工作业前，牛腿柱钢板与砼接触面均需凿毛并涂刷界面剂，牛腿柱其余部位底漆采用水性无机环氧富锌漆一道厚度≥50um,中涂采用二道环氧云铁≥50um,外涂一道防火涂料。
2、钻孔深度：梁表面钻孔应避开钢筋，且孔位应保持与梁表面垂直，钻孔深度≥140mm，钻孔直径宜比FZA直径大6mm,端部二次扩孔。
3、封口灌胶：采用AJ200高强修补砂浆封口（牛腿柱下部和侧部以及锚栓端口），从牛腿柱上部灌注粘钢胶，灌注速度4ml~6ml/S，直至粘钢胶溢出牛腿柱且2min内无明显下降。
五、施工工艺及要点
5.1牛腿柱施工工艺流程
定位钻孔→凿毛→安装牛腿柱→机械锚栓PZA→封口灌胶
5.2施工工序要点
1、施工前应熟悉设计图纸和施工注意事项，做好现场使用材料的检查试验。特别是对使用的锚栓以及粘钢胶的检查试验，要严格按设计要求和现场拉拔试验规程进行，符合要求后才能使用；
2、根据预制看台板形式，并采用水准仪配合测量确定牛腿板位置，用4mm不锈钢片复制九孔牛腿柱孔位，在原砼面层绘制孔位和边线位置，确定牛腿柱位置，使用电锤沿标注位置进行钻孔，钻头直径为22mm，钻孔深度≥140mm，用压缩空气机以3MPa的压力向孔内注射空气，确定孔内粉尘清理干净；
3、确定牛腿柱位置后在原砼与钢结构接触面凿除粉饰面，油垢、污物，然后用角磨机打磨除去混凝土面1-2mm厚表层，打磨完毕用压缩空气机吹尽浮尘；
4、在钻取直孔的基础上，将M16的PZA锚栓放入孔内，通过敲击锚栓套管的方式，使锚栓的扩张机构在底部扩孔中进行扩张，填满底部已扩张的空间，固定牛腿柱。
5、采用AJ200高强修补砂浆将牛腿柱的底部和侧面以及锚栓突出牛腿柱表面的位置封堵住，从牛腿柱上部将拌合完成的粘钢胶引入牛腿柱缝隙(渗入扩孔锚栓孔洞并灌满)，但粘钢胶混合料溢出牛腿柱且2min内无明显下降后停止灌注。
六、结束语
根据牛腿柱的施工优势，解决高区预制看台板因不能满足跨度要求而无法固定安装的问题，使其能够承载的重力分布，增强预制看台板受力面积，避免预制看台板的破坏或裂纹、延缓其使用寿命，其在类似体育场工程中的应用越来越广泛。同样在在不同的场合发挥出不同的功能。相信在预拼装结构的建设工程中,牛腿柱的前景将更加光明。
参考文献
[1]《建筑结构加固工程施工质量验收规范》（GB50550-2010）,中华人民共和国建设部,2010年
[2]《混凝土结构加固设计规范》（GB50367-2013）,中华人民共和国建设部,2013年
[3]《钢结构焊接规范》（GB50661-2011）,中华人民共和国建设部,2011年
论文作者:乔黎春,白瑞东,陈云汤,袁志强
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第30期
论文发表时间:2019/1/14
标签：看台论文; 钻孔论文; 位置论文; 体育场论文; 剪力论文; 作用论文; 化学论文; 《建筑学研究前沿》2018年第30期论文;