一个新的项目即将开始运作。万米高楼是从地面逐渐建起的,而钢结构项目的基础起始于地脚螺栓的预埋。
地脚螺栓在建筑工程和机械安装中是不可或缺的紧固件。它的作用是将设备或结构牢固地固定在混凝土基础中。以下是对地脚螺栓的系统总结:
一、基本概念
地脚螺栓以预埋或后置的方式嵌入混凝土。它能够承受设备运行时产生的拉力、剪切力以及振动。通过这种方式,地脚螺栓可以确保结构的稳定。这种地脚螺栓常见于钢结构建筑、重型机械以及桥梁等领域。
二、类型与结构
浇筑混凝土之前进行定位安装,这种方式是预埋式的,需要高精度定位,它既适用于新建工程,也适用于扩建工程。
L 型和 J 型弯钩可以增强锚固效果。这种端部弯钩适用于中小型设备的固定,也适用于一般类型的轻型钢结构厂房或物流仓库。
螺栓底部焊接钢板,以此来分散荷载。这种锚板式常用于重型设备或框架结构以及钢平台。
混凝土硬化之后进行钻孔安装,这种方式具有灵活性强的特点。在进行扩建或改造工程时经常会用到。
膨胀螺栓:机械膨胀原理,适合中等荷载。
化学锚栓:注入胶粘剂,承载力高,抗震性能优异。
机械螺栓:机械膨胀原理,根部有倒T型结构。
三、材料与防腐
材质方面,主要采用碳钢(Q235B、Q355B),在高强场合则使用合金钢(40Cr);在腐蚀环境中,会选用 304/316 不锈钢。
防腐处理有热浸镀锌(50 - 80μm)、环氧涂层以及达克罗工艺等。这些处理方式能够延长地下使用寿命。通常会采用黑铁,然后将其浇筑在混凝土基础中。
四、设计要点
荷载计算时,需要把静载(也就是设备自重)、动载(即运行振动)、风载以及地震力等这些因素综合起来考虑。然后通过力学模型来确定螺栓的数量、直径以及埋深。
埋深规范如下:通常是螺栓直径的 25 至 30 倍。例如 M24 螺栓的埋深为 600 至 720mm。具体可参考 GB 50007《建筑地基基础设计规范》。一般厂房的埋深情况如下图所示:
五、安装流程
1. 预埋施工:
- 模板上定位放线,误差±2mm内。
- 使用固定架固定螺栓群,浇筑时实时监测防偏移。
- 混凝土养护后复核位置,偏差超限需矫正。
2. 后置安装:
钻孔时,孔径要比螺栓大 4 至 6 毫米,并且深度要大于或等于 10 倍的螺栓直径(d 为螺栓直径)。
- 清孔:气泵或毛刷清除粉尘,确保粘结效果。
化学锚栓要注满孔深的 2/3钢结构基础地脚螺栓,然后旋入螺栓,直至胶体溢出。
六、常见问题与对策
定位偏差:采用BIM技术预拼装模拟,或使用可调式定位架。
拉拔力不足:增加螺栓数量、改用化学锚栓或扩大基座面积。
腐蚀失效:定期检查涂层完整性,地下水位高时设置排水措施。
标准规范包括 GB/T 799-2020《地脚螺栓》以及 JGJ 145-2013《混凝土结构后锚固技术规程》。
八、创新趋势
智能监测:内置传感器实时监测螺栓应力状态,预警松动或过载。
高强材料使用 B9/B10 级合金钢,其强度能够达到 1000MPa 及以上,并且可以减少螺栓的尺寸。
地脚螺栓虽然体积不大,但是它却是保障结构安全的重要基础。在从选型进行设计到实际施工以及后续维护的整个过程中,每一个环节都必须要进行严格的把控钢结构基础地脚螺栓,只有这样才能够确保整个工程能够长久稳定地运行,实现百年大计的目标。
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