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1、论钢构造工业厂房的根底设计论钢构造工业厂房的根底设计 摘要：钢构造工业厂房自重过轻或水平推力过大，会造成根底偏心距过大，给根底设计带来一定的难度。本文分析了门式刚架轻型钢构造工业厂房根底设计的受力特点与要求，针对性的提出了该类根底设计的具体解决方案。 关键词：工业厂房; 门式刚架; 根底;偏心距;设计优化 Abstract: the steel structure industry workshop self-respect light or horizontal thrust is too big, can cause excessive based eccentricity, give t
2、he foundation design brings certain difficulty. This paper analyzes the door frame of light steel structure industry workshop foundation design the mechanical characteristics and requirements, pointed proposed the basic design of the specific solutions. Keywords: industrial workshop; The door frame;
3、 Foundation; Eccentricity; Design optimization 中图分类号：TU2 文献标识码：A 文章编号： 钢构造工业厂房当跨度较大且吊车吨位较大时，水平风荷载并未因构造自重的降低而减小，结果造成构造根底垂直反力过小而弯矩较大。另一种情况是大跨度拱形网架的自身构造水平推力过大，结果也造成根底弯矩较大，即根底偏心距过大，这给根底设计造成很大困难。本文就在假设干工程的根底设计中遇到的一些问题及解决方法进展探讨。 1钢构造根底设计特点与要求 1.1工业厂房根底受力特点 对于钢构造厂房铰接柱脚，根底仅受轴心荷载作用，由于没有附加弯矩引起的偏心距e的作用，设计相比照拟简
4、单；而对于刚接柱脚，根底那么要受附加弯矩及钢柱柱底水平力引起的偏心荷载共同作用，偏心距为 e=M+Vh/N+G 对门式刚架轻型钢构造厂房来说，以下因素往往决定了根底的受力特点：厂房多台吊车，有时吊车吨位较大，横向水平位移难以控制，要求柱脚刚接，纵向水平荷载由柱间支撑承受，故柱脚多为铰接；由于钢构造自振周期较长，而构造自重较轻，水平地震作用相对较小，水平控制荷载多为风荷载加吊车水平制动荷载；构造重量轻，风荷载与吊车水平制动荷载相对较大，从而造成根底偏心距e较大，一般最大偏心距可达1.52.0左右；门式刚架轻型钢构造厂房单层或单层带夹层，根底多采用单独根底，而且埋深觉浅。 1.2工业厂房根底的设计
5、要求 根据?建筑地基根底设计标准?中规定，偏心根底的设计应遵循以下原那么：当eb/6时 pmax=F+G/A+M/W pmin=F+G/A+M/W 当eb/6时 pmax=2F+G/3la 两端均要求满足 pmax1.2f 其中，b为根底宽度；l为垂直于力距作用方向的根底底面边长；a为合力作用点至根底底面最大压力边缘的距离；f为地基土承载力设计值考虑深度与宽度修正。 由于偏心荷载作用下根底反力的不均匀性，可能使根底发生倾斜，甚至会影响厂房特别是带有吊车的工业厂房的正常使用，因此对基底土压力分不作以下限制：1对于fk180kN/m2，吊车起重量大于75t的单层厂房柱基，或对于fk105kN/m2
6、，吊车起重量大于15t的露天跨柱基，要求pmin/ pmax0.25，其中fk为地基承载力标准值；2对于承受一般吊车荷载的柱基，要求pmin0，即不出现根底底面与地基脱离。要满足此条件，偏心距e最大位b/6；3对于仅有风荷载而无吊车荷载的柱基，允许根底底面不完全与地基接触，但接触局部长度与根底长度之比L1/L10.75，同时还应验算根底底板受拉一边在底板自重及上部土的重力荷载作用下的抗弯强度。 2根底形式的选择 由于以上受力特点及设计要求，对于有吊车的工业厂房构造通常采用刚性注脚。该柱脚形式可以提高厂房的整体刚度，从而减少侧移。但这样一来，根底一般有较大的弯矩。这个问题在门式刚架轻型钢构造体系
7、中尤为明显。由于自重轻，水平荷载与竖向荷载比值较大，在风荷载及吊车的共同作用下，厂房边列柱柱底荷载偏心距较大。根据笔者的工程设计经历，偏心距一般在1.0m左右，有时甚至到达1.52.0m。根据以上分析，按常规的单独根底设计，根底的宽度将到达612m，这在实际工程中是难以承受的。通过研究分析，我们认为可以采用以下方法加以解决： 2.1增加根底压重G 根据式，在柱脚内力M，V，N与根底形式b，h已确定的情况下，增加根底压重G是减少e的较好措施，实际工程中通常有两种方法可以操作： 2.1.1 厂房设底部加重墙：一般为粘土砖，并使其重量通过根底梁传到根底上。设墙高为Hw一般为根底顶面至窗台的高度，厚为
8、Dw，柱距为Hw，砖墙的重度为w，那么每个根底因此而增加的重力为G=HwLwDw/2。一般Lw=69m，Dw=370540mm，Hw=2.03.0m，w20KN/m3，可得G=50150KN，而N值的数量级在1001000KN范围内变化。可见，假设能充分利用维护墙重，不失为减少根底偏心距的好方法。但此法往往受墙体材料、墙高及建筑要求的限制。 2.1.2 增加根底埋深：增加根底埋深对根底设计来说变化有两个，其一是考虑深度修正后的地基承载力设计值f增大，但这对受偏心距控制的根底来说无关紧要；其二是根底底面以上压重G增大，这对降低偏心距e来说是有利的。 实际工程中通过增加根底埋深来降低偏心距可以有两
9、种方法：一是保持柱底标高不变，即通过增加混凝土根底的高度h来实现。显然采用这种方法来增加G并非经济之举，并且增加h的同时会增大由柱脚水平剪力V引起的附加弯矩Vh；另一种作法是降低柱底标高使h不变，但该方法使刚架柱长度加大，又使柱脚的反力增加特别是M值，同时刚架用钢量与根底工程量增加。所以，通过增加根底埋深来降低偏心距e的作法在一定范围内是有效的，在设计中要综合考虑，全面衡量。 2.2采用偏心根底 此方法只适用于偏心距e较小的情况，其原理就是使根底本身受力偏心，相当于针对较大的M增加一个反向的弯矩M=Ne，使根底满足设计要求。此种根底形式在工程中较少采用，一般假设吊车吨位不太大，可以考虑采用柱下
10、偏心根底的形式。偏心根底一般可以减少根底尺寸，但对于大吨位与重级工作制吊车，该方法应慎重使用。 2.3采用重力式挡土墙根底 这种方法适用于跨度较大的拱形钢网架根底，因为拱形构造造成水平推力较大，这时水平推力甚至远大于构造竖向力，采用一般的常规根底很难设计要求，此时采用这种根底利用根底背后的被动土压力来抵消局部水平力，同时将根底设计成楔形根底，使根底地面的法线与上部构造的传力方向保持一致，使根底实际处于轴向受力状态，从而简化了根底设计。 2.4采用桩根底 对于偏心距过大的根底，当采用以上方法不能解决时，可以考虑桩根底。常用的桩种类较多，除碎石桩、压孔桩与灌注桩外，应用较多的为预制钢筋混凝土桩。但
11、采用桩基不仅增加了设计施工的复杂性，而且造价往往较高，因而是门式刚架轻型钢构造厂房根底设计中最后不得已采用的根底形式。 3根底的构造与施工 3.1锚栓采用钢筋笼定位 当采用靴梁式刚性柱脚时，需要在钢筋混凝土根底中预埋锚栓，而锚栓的定位往往是施工中一件令人头疼的问题。以往的方法是或将锚栓焊于钢筋混凝土根底的预埋底板上，或在四根锚栓上临时套上木板卡子然后进展混凝土的浇筑与振捣。但这些方法不能将锚栓完全固定，很难取得较好的效果，需要反复调整，甚至将凝固好的根底混凝土打掉重来。为克制锚栓定位误差的问题，特设计钢筋笼，并将锚栓与根底底部钢筋网牢结实定在一起。这样既保证四根锚栓的相对位置不变，又使根底施工
12、方便快捷。以上列举的两工程施工结果说明，该改良方法令人满意。 3.2根底梁施工 当钢构造工业厂房的维护墙全部或局部采用自承重砌体墙时，必须设计根底梁以承受墙体的自重。通常根底梁均做成简支，采用预制或现浇的方式。采用现浇的方式时，由于根底梁底部支模的要求，根底梁两边的砖壁必须分开砌筑，不能一次砌筑。因此，施工较麻烦。采用预制形式相对简单一些，但需要在地基的两端及根底顶部预埋焊件。施工时都不是很方便。在根底梁设计中采用了预制加现浇的方式，即将根底梁的主体局部事先在与之长或现场预制好，但两端留出局部钢筋。这样，这局部的根底梁可与钢柱柱脚混凝土保护层一并浇筑，省时省力，取得了较好的效果。 参考文献： 1张晨.钢构造设计的简单步骤与设计思路J.山西建筑.2005.2建筑地基根底设计标准GBJ7-2002). 3计庆节.门式刚架轻型钢构造工业厂房根底设计与研究J.安徽建筑.2001.03. 4路克宽.钢构造工程便携手册M.北京：机械工业出版社.2003. 作者简介： 赵占国1982.04，男， 2007年毕业于淮阴工学院土木工程专业，大学本科。现于山东贝利工程咨询担任构造设计工程师。已从事构造设计工作5年，期间出色完成了多个工业与民用建筑的构造设计，对工业厂房构造设计尤为熟悉。-最新【精品】范文 第 5 页