一种拼装钢管混凝土柱式高承台塔吊基础结构及施工方法技术领域
本发明涉及建筑工程施工中，用于高层及超高层建筑穿越地下室及裙房结构楼板垂直运输设备高承台塔吊基础结构形式设计及施工方法，尤其是涉及一种拼装混凝土短管柱式高承台塔吊基础结构及施工方法。
背景技术
在现代建筑工程高层或超高层施工中，建筑材料的垂直运输基本上由施工塔吊完成，特别是大型多层地下及裙楼上设计有塔楼或多栋塔楼的建筑，塔吊的布置方案以及塔吊基础的设计对后期塔吊的运用、安全有效运行、工程施工成本、建筑物周边及地下环境的影响将起到至关重要的作用。
发明内容
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：
一种拼装钢管混凝土柱式高承台塔吊基础结构，其特征在于，包括高承台塔吊基础、顶部短管柱、标准节短管柱、柱间支撑、底部短管柱、拟建建筑结构基础底板及灌注桩共同形成一稳定的结构，以支撑高承台基础以上的塔吊；
所述高承台塔吊基础结构包括顶部短管柱、标准节短管柱、底部短管柱共同组成的四根钢管混凝土柱；及柱间支撑组成的结构支撑，底部短管柱部分穿过拟建建筑结构基础底板锚固于灌注桩内，短管柱的两端分别设置榫凹及抗剪锚榫，各节短管柱间采用钢法兰及螺栓连接；顶部短管柱应有效的锚固于高承台塔吊基础内，底部短管柱部分穿过拟建建筑结构基础底板锚固于灌注桩内；
短管柱包括：顶部短管柱、标准节短管柱、底部短管柱；短管柱采用热轧钢管或卷管制作；顶部短管柱、标准节短管柱、底部短管柱的端部与法兰采用焊接连接，且钢管外壁与法兰连接处焊接加劲板，以有效传递短管柱端部的集中应力。
榫凹及抗剪锚榫采用承插式圆形锚榫结构，使结构进行承插连接时在水平面里具有360度的可调性，使单根短管柱间采用钢法兰及螺栓连接不受限制。
本发明创造性的解决了下述问题：
1、解决了塔吊在地下室或裙楼范围内设置时，塔身穿楼板，减小了对建筑基础底板结构的影响。
2、底部短管柱上端与标准节短管柱采用法兰结合承插式抗剪锚榫连接，塔吊基础结构拆除时，底部短管柱于上部的标准节短管柱拆除方便，且底部短管柱直接埋于建筑基础底板内，减少了对建筑基础底板结构及环境的影响；
3、用于支撑高承台塔吊基础结构钢管柱由定型、定尺预制短钢管混凝土(或钢筋混凝土)柱组成，可重复周转使用，运输方便，节约成本；短管柱采用法兰及螺栓连接，施工安装、拆除方便；
4、塔吊的使用功能完成后，对建筑结构基础底板预留的安装洞口修复以及建筑物该处结构底板的防水隐患提供了很好的解决；
5、采用锚榫承插式法兰连接，解决塔吊基础的施工周期长，以及高承台塔吊基础结构受力稳定及安全隐患。
6、采用承插式圆形锚榫结构，使结构进行承插连接时在水平面里具有360度的可调性，提高了安装的速度及灵活性。
在上述的一种拼装钢管混凝土柱式高承台塔吊基础结构，短管柱节间的连接除采用钢法兰及螺栓连接外，其两端还应分别设置榫凹及抗剪锚榫采用承插式锚榫连接，和四根钢管柱竖向间的柱间支撑共同作用，以取到单根柱及整体结构抵抗剪、扭应力的作用，保障该结构具有足够的稳定性。
在上述的一种拼装钢管混凝土柱式高承台塔吊基础结构，短管柱包括：顶部短管柱、标准节短管柱、底部短管柱；短管柱采用热轧钢管或卷管制作；顶部短管柱、标准节短管柱、底部短管柱的钢管外壁与法兰采用焊接连接，且钢管外壁与法兰连接处焊接加劲板，以有效传递短管柱端部的集中应力。
在上述的一种拼装钢管混凝土柱式高承台塔吊基础结构，榫凹及抗剪锚榫采用承插式圆形锚榫结构，使结构进行承插连接时在水平面里具有360度的可调性，使单根短管柱间采用钢法兰及螺栓连接不受限制。
一种拼装钢管混凝土柱式高承台塔吊基础结构的施工方法，其特征在于，包括：
步骤1、在基坑开挖前，按施工平面设计布置及塔吊基础设计要求定位、施工灌注桩，并按设计要求控制好桩顶标高，保证灌注桩施工质量；
步骤2、在灌注桩混凝土初凝前，采用吊车在地面将短管柱拼装成单根钢管柱，见附件短管柱安装示意图；安装顺序及流程为：
步骤2.1、利用吊车吊起底部短管柱，所述底部短管柱为下端具有锚固钢筋的钢筋混凝土钢管柱，置于灌注桩孔上的临时台架上，临时台架应根据单根钢管柱的重量具有足够的支撑刚度，且调整好其顶部平面水平度；
步骤2.2、利用吊车吊起第一节标准节短管柱，与临时台架上的底部短管柱采用螺栓连接；
步骤2.3、利用吊车吊起上述连接好的钢管柱，移去临时台架，将上述连接好的钢管柱吊装插入桩孔内；
步骤2.4、利用吊车依次采用螺栓连接标准节短管柱，使之达到设计的标准节长度；通过标准节短管柱的连接按设计要求控制单根钢管柱的长度，检查并调整好其垂直度；
步骤2.5、再次利用临时台架固定拼装好的钢管柱，松开吊车吊钩，利用吊车吊装顶部短管柱，起吊时顶部短管柱的抗剪锚榫应在下端；
步骤2.6、将顶部短管柱与临时台架的钢管柱进行连接，检查并调整好其垂直度；
步骤2.7、最后复核单根柱的整体长度及垂直度后，利用吊车吊装插入灌注桩内，插入时要检查控制好钢管柱与灌注桩的锚固长度，以及拼装好的单根钢管柱其顶部短管柱的顶部标高，使其锚入与高承台塔吊基础的长度符合设计要求；
步骤3、重复步骤2，依次安装完上述的四根钢管柱，并检查、复核四根钢管柱中心线相互尺寸，使其满足承台基础设计要求；
步骤4、施工四根钢管柱顶部的高承台塔吊基础；
步骤5、在工程施工基坑挖土的过程中，及时焊接柱间支撑，直至完成该结构施工；
步骤6、在塔吊使用及运行过程中对承插结合法兰拼装混凝土短管柱式高承台塔吊基础结构的位移和稳定性进行监测；
因此，本发明具有如下优点：1、用于支撑高承台塔吊基础结构钢管柱由定型、定尺预制混凝土(或钢筋混凝土)短管柱组成，可重复周转使用，运输方便，节约成本；2、短管柱采用法兰及螺栓连接，施工安装、拆除方便；3、短管柱间的连接采用了抗剪锚榫的连接方式，能有效抵抗单根柱连接处的剪应力以及塔吊在使用过程中由转动扭矩形成的整体塔吊基础结构连接处剪应力，保障结构的稳定性；4、法兰与钢管的连接处设置加劲板，能有效传递接头处集中应力，高承台塔吊基础结构安全性；5、采用承插式圆形锚榫结构，使结构进行承插连接时在水平面里具有360度的可调性，提高了安装的速度及灵活性。
附图说明
图1为本发明的一种主视结构示意图。
图2a是图1中A节点处的放大结构示意图(未连接固定前)。
图2b是图1中A节点处的放大结构示意图(连接固定后)。
图3是本发明中短管柱的结构示意图。
图4是本发明施工时的短管柱安装示意图。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例：
一、首先介绍一下本发明的主要结构：本发明由高承台塔吊基础、四根钢管柱及柱间支撑组成，且每根钢管柱由多根预制短管柱拼装而成。见附件基础结构图。即该基础结构由高承台塔吊基础1、顶部短管柱2、标准节短管柱3、柱间支撑4、底部短管柱5、拟建建筑结构基础底板6及灌注桩7共同形成一稳定的结构，以支撑高承台基础以上的塔吊；
其中基础结构包括：高承台塔吊基础1由顶部短管柱2、标准节短管柱3、底部短管柱5共同组成的四根钢管柱及柱间支撑4组成的结构支撑，底部短管柱5部分穿过拟建建筑结构基础底板6锚固于灌注桩7内，短管柱的两端分别设置榫凹11及抗剪锚榫12，各节短管柱间采用钢法兰8及螺栓9连接；该基础结构顶部短管柱2应有效的锚固于高承台塔吊基础1内，底部短管柱5部分穿过拟建建筑结构基础底板6锚固于灌注桩7内；榫凹11及抗剪锚榫12采用承插式圆形锚榫结构，使结构进行承插连接时在水平面里具有360度的可调性，使单根短管柱间采用钢法兰8及螺栓9连接不受限制。
短管柱分为顶部短管柱2、标准节短管柱3、底部短管柱5。短钢管3a可采用热轧钢管或卷管制作，其直径及壁厚可根据塔吊基础及塔吊总体荷载经计算确定。根据基础结构荷载情况可在短管柱内灌注混凝土或钢筋混凝土，以满足不同荷载形式塔吊基础结构的需要，短管柱节间的连接除采用钢法兰8及螺栓9连接外，其两端还应分别设置榫凹11及抗剪锚榫12采用承插式锚榫连接，和四根钢管柱竖向间的柱间支撑4共同作用，以取到单根柱及整体结构抵抗剪、扭应力的作用，保障该结构具有足够的稳定性；顶部短管柱2、标准节短管柱3、底部短管柱5的钢管外壁与法兰8采用焊接连接，且钢管外壁与法兰8连接处焊接加劲板10，以有效传递短管柱端部的集中应力。
二、下面，介绍一下本发明所涉及的基础结构的施工方法，主要包括：
步骤1、在基坑开挖前，按施工平面设计布置及塔吊基础设计要求定位、施工灌注桩7，并按设计要求控制好桩顶标高，保证灌注桩施工质量；
步骤2、在灌注桩7混凝土初凝前，采用吊车在地面将短管柱拼装成单根钢管柱，见附件钢管柱安装示意图；安装顺序及流程为：
步骤2.1、利用吊车13吊起底部短管柱5，所述底部短管柱5为下端具有锚固钢筋15的钢筋混凝土柱，置于灌注桩孔上的临时台架14上，临时台架14应根据单根钢管柱的重量具有足够的支撑刚度，且调整好其顶部平面水平度；
步骤2.2、利用吊车13吊起并依次采用螺栓9连接标准节短管柱3，使之达到设计的标准节长度；通过标准节短管柱3的连接按设计要求控制单根钢管柱的长度，检查并调整好其垂直度；
步骤2.3、将连接好的标准节短管柱与临时台架14上的底部短管柱采用螺栓9连接；
步骤2.4、利用吊车吊起上述连接好的钢管柱，移去临时台架14，将上述连接好的钢管柱吊装插入灌注桩孔16内；
步骤2.5、再次利用临时台架14固定拼装好的钢管柱，松开吊车吊钩，利用吊车吊装顶部短管柱2，起吊时顶部短管柱2的抗剪锚榫12应在下端；
步骤2.6、将顶部短管柱2与临时台架14上的钢管柱进行连接，检查并调整好其垂直度；
步骤2.7、最后复核单根柱的整体长度及垂直度后，利用吊车吊装插入灌注桩7内，插入时要检查控制好钢管柱与灌注桩7的锚固长度，以及拼装好的单根钢管柱其顶部短管柱2的顶部标高，使其锚入与高承台塔吊基础1的长度符合设计要求；
步骤3、重复步骤2，依次安装完上述的四根钢管柱，并检查、复核四根钢管柱中心线相互尺寸，使其满足承台基础设计要求；
步骤4、施工四根钢管柱顶部的高承台塔吊基础1；
步骤5、在工程施工基坑挖土的过程中，及时焊接柱间支撑4，直至完成该结构施工；
步骤6、在塔吊使用及运行过程中对承插结合法兰拼装混凝土短管柱式高承台塔吊基础结构的位移和稳定性进行监测。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。