中建二局三公司天津分公司 天津 300011
摘要：在软土高水位的地区（如天津、上海等），当塔吊位于深基坑之内时，往往采用组合式塔吊基础，即把钢格构柱或钢管柱预埋到塔吊桩内（一般为钻孔灌注桩），柱顶位于地表。将塔吊基础承台承托于柱顶，土方开挖之后塔吊基础承台被钢柱顶在半空。一般情况下，塔吊基础承台采用混凝土浇筑。本次针对承台与钢柱的连接方式、提高承台使用次数、改善承台结构形式、降低承台施工难度等方面进行研究，最终采用了H型钢制作的十字梁形式的钢承台。
关键词：钢承台；混凝土；十字梁；焊接；重复利用；降低成本
1 研究背景
传统的塔吊基础承台一般均采用混凝土进行浇筑，在高水位软土地区施工时，包含土方开挖、降水排水、钢筋绑扎、模板支设、混凝土浇筑等各道工序。工序繁多，施工周期长，自身重量大，而且最终会面临被破拆的结局，属于一次性投入，与当今时代倡导的节能减排精神格格不入。同时，塔吊基础节预埋件在浇筑混凝土的过程中容易出现偏位，给塔吊安装带来极大困难。基于上述原因，我们迫切需要一种合适的替代品。
对于组合式塔吊基础，用钢承台替代混凝土承台，能够将钢承台在加工厂制作成型，到现场焊接安装，无需挖土、降水、绑筋、支模、浇筑等工序，施工简捷。基础节与钢承台经过抄平之后采用焊接连接，不存在预留预埋偏位问题。最重要的是钢承台能够拆除下来周转至新的位置或新的工程，实现了重复利用。本次设计按照QTZ6015型塔吊的参数进行设计，能够满足绝大多数住宅工程需求。
2 应用实例
2.1 工程概况
背景工程位于天津市静海县团泊新城西区健康产业园内，总建筑面积17.3万㎡，为住宅工程，包含10栋高层住宅，层数23-32层；1座地下车库，地下一层，占地面积3万㎡，整体开挖深度约为5m。
2.2 工程环境概况
工程所处地区地下水位极高，接近地表（地表以下0.5m~1m）。车库占地面积大，导致施工现场内没有足够的场地，所有的塔吊均位于基坑以内，采用组合式塔吊基础。由于10栋高层开工时间不同步，存在塔吊在现场内变换位置的情况。
2.3 钢承台材料的选用
1）H型钢：截面尺寸692*300*13*20，用于制作十字梁。
2）8mm钢板：用于制作十字梁腹板两侧的加劲肋。
3）20mm钢板：用于制作柱顶盖板、十字梁端部与柱顶连接位置的大加劲肋、十字梁交叉点处钢梁接缝的盖板等。
4）13mm钢板：用于制作十字梁交叉点位置的加腋构造。
5）以上钢材强度等级均为Q235B。
3 方案设计
3.1 整体构造
钢承台采用热轧H型钢焊接制作成十字梁的形式。H型钢截面尺寸692*300*13*20。H型钢腹板两侧采用8mm钢板制作加劲肋。
3.2 钢承台十字梁交叉点位置的构造
1）在十字梁交叉点位置，翼缘拼接处的阴角位置设置加腋构造，腹板拼接处的阴角设置加劲肋。
2）在十字梁交叉点位置，有一根H型钢需要被截断，被截断的这根H型钢上下翼缘进行局部切割，使其腹板能够接触到另一根H型钢的腹板形成焊缝。在翼缘拼接处设置盖板，改过翼缘拼接焊缝，增加牢固性。
3.3 钢承台十字梁端部与钢柱顶端的连接构造
本工程组合式塔吊基础的钢立柱采用无缝钢管，外径450mm，壁厚13mm。钢管柱顶部采用20mm厚钢板裁成圆形，进行焊接封堵。
钢承台十字梁端部搁置在钢管柱顶板表面，钢梁与钢管柱顶板接触面的边缘全部进行满焊连接。
为增加钢承台与柱顶连接的牢固性，设置大加劲肋将钢梁与钢柱扣紧，。加劲肋与钢梁、钢柱接触的位置，全部采用满焊连接。
3.4 塔吊基础节与钢承台的连接构造
塔吊基础节支腿根据塔吊说明书加工制作，与钢承台上表面采用焊接连接。支腿与钢承台接触面边缘采用满焊方式。
4 施工工艺
4.1 工艺流程
工艺流程详见图4.1-1
4.2 施工工艺要点
1）钢材的切割下料
所有的材料均在工厂车间内下料切割。加劲肋受现场立柱桩定位精度影响，难以完全按照图纸理论尺寸进行下料。应在钢梁就位之后现场量尺绘制草图，然后回工厂进行下料。其他构件则直接按照图纸尺寸在工厂内下料。钢材切割下料采用轨道式气割机。
2）构件的焊接
加劲肋焊接、十字钢梁拼接在加工场进行，采用二氧化碳气体保护焊。十字交叉点位置的钢梁断面需要打磨坡口，采用熔透焊。加劲肋、加腋板等其他板件不需要打磨坡口。
十字梁承台在加工厂内组装完毕之后，运抵现场，剩余的焊接施工将全部采用现场焊接。现场焊接受风力影响最大，因此围绕焊接作业面搭设1.5m高挡风棚。大风或降水天气停止施工。
3）钢承台水平度控制、塔吊基础节安装工艺
钢承台就位之前，首先采用水准仪抄测塔基下方四根钢柱柱顶标高，高处的部分予以切除，确保四根钢柱顶标高一致。然后焊接钢管柱顶板，再将钢承台就位固定。
安装塔吊基础节时，先将四条支腿与基础节拼装为一个整体，然后整体吊装摆放到钢承台上面，再进行基础节方位校正，使其方位与塔吊定位方案一致。
方位确认无误之后，对基础节的四根主角钢顶部标高进行抄测，如发现存在较大偏差，则通过在支腿下方填塞薄钢板的方式进行纠正，合格之后立即通过点焊进行临时固定，然后进行满焊连接。
4.3 质量控制要点
1）重点控制焊缝的施工质量，特别是钢承台与立柱连接部位、十字梁交叉点位置。焊缝的外观均匀饱满，不得存在砂眼等缺陷。同时焊缝高度应满足图纸要求。
2）钢承台安装完成之后，应满刷防锈漆进行防腐。
3）十字梁交叉点位置H型钢翼缘对接焊缝按照一级焊缝质量标准进行控制，按要求进行探伤检测；其他的角焊缝全部按照三级焊缝标准进行质量控制。
4）所有型钢、钢板进场后应经过复试，合格之后方可使用。
5 实施效果
5.1 实物照片
5.2 经济性分析
说明：仅针对单个钢筋混凝土承台与钢承台进行对比。钢承台单套成本为9528元，混凝土基础单套成本为18505元。钢制基础一次性投入仅为混凝土基础的一半，如果考虑多次周转，成本摊销会更低。
6 结语
本套钢承台针对QTZ6015的工作参数进行设计，能够满足绝大多数建筑工程使用要求，具有很强的通用性，特别适用于软土高水位地区、带有深基坑的工程。通过重复利用避免了材料的多次投入，减少浪费，间接的为节能减排做出贡献，也能为企业带来可观的效益。
参考文献
[1] 《钢结构设计规范》（GB 50017-2003）
[2] 《钢结构工程施工质量验收规范》（GB 50205-2001）
[3] 《钢结构焊接规范》（GB 50661-2011）
论文作者:李阳,刘蓉坤,郭金芳,刘莎莎
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第19期
论文发表时间:2017/12/8
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