如何防止鋼結(jié)構(gòu)廠房基礎(chǔ)下沉需從基礎(chǔ)承臺做起，當鋼結(jié)構(gòu)廠房每平方米達到25KG以上基礎(chǔ)承臺需要達到1米高、1米寬和1米深，每平方米灰到35KG以上的鋼結(jié)構(gòu)廠房需要做圈梁和1.2米的基礎(chǔ)，具體還需要根據(jù)地面自身情況。
當鋼結(jié)構(gòu)廠房已施工完畢，又沒有做好前期的投入，哪么我們該如何防止鋼結(jié)構(gòu)廠房基礎(chǔ)下沉，簡單的來說就是加固，將所有的鋼結(jié)構(gòu)立柱用工字鋼或槽鋼圈起來，形成一個網(wǎng)狀。此方法能防止鋼結(jié)構(gòu)廠房的基礎(chǔ)下沉作用。
近年來 , 鋼結(jié)構(gòu)廠房以其自重輕 、抗震性能優(yōu)越 、結(jié)構(gòu)布置靈活 、 加工安裝速度快等特點在煤炭工程中廣泛應(yīng)用 。本文僅討論圍護結(jié)構(gòu)采用壓型鋼板或夾芯板的門式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)和鋼排架結(jié)構(gòu)單層廠房 ( 下文均簡稱 “鋼結(jié)構(gòu)廠房” ) 。對于吊車噸位較大的鋼結(jié)構(gòu)廠房 , 由于上部結(jié)構(gòu)自重過輕 , 柱底軸力較小 、彎矩相對較大 , 造成基礎(chǔ)的偏心距過大 , 給基礎(chǔ)設(shè)計帶來一些困難 。
1 鋼結(jié)構(gòu)廠房基礎(chǔ)的受力特點
鋼結(jié)構(gòu)廠房基礎(chǔ)通常采用單獨基礎(chǔ) , 按偏心受壓設(shè)計 。
對于高度不高且不帶吊車的門式剛架鋼結(jié)構(gòu)廠房 , 柱腳與基礎(chǔ)的連接通常按鉸接設(shè)計 ?；A(chǔ)頂面僅受由上部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的豎向壓力及風荷載產(chǎn)生的水平力 。水平風荷載產(chǎn)生的基礎(chǔ)底面附加偏心彎矩較小 , 基礎(chǔ)設(shè)計相對簡單 。
對高度較高且?guī)в袠蚴降踯嚨拈T式剛架鋼結(jié)構(gòu)廠房及鋼排架結(jié)構(gòu)廠房 , 尤其是當?shù)踯噰嵨惠^大 ( 單跨兩臺 20t 吊車或更大) 時 , 為了有效提高結(jié)構(gòu)的抗側(cè)移剛度以控制橫向位移 , 柱腳通常設(shè)計為橫向剛接 、縱向鉸接 。廠房所受縱
向水平荷載通過柱間支撐傳至基礎(chǔ)頂面 。而在橫向 , 因為鋼結(jié)構(gòu)自重輕 , 結(jié)構(gòu)自振周期長 , 水平地震作用相對較小 ,起控制作用的橫向水平荷載通常為吊車水平制動荷載加風公式 , 兩桿軸力可以不相等 。公式以彈性穩(wěn)定理論為依據(jù) ,
適用于兩桿長度相同 、 截面也相同的交叉斜桿 。
1) 相交另一桿受壓 , 兩桿截面相同并在交叉點均不中斷 , 則 :
2) 相交另一桿受壓 , 此另一桿在交叉點中斷但以節(jié)點板搭接 , 則 :
3) 相交另一桿受拉 , 兩桿截面相同并在交叉點均不中斷 , 則 :
4) 相交另一桿受拉 , 此拉桿在交叉點中斷但以節(jié)點板搭接 , 則 :
新規(guī)范和舊規(guī)范計算長度系數(shù)對比見表 1 。
由表可見 ,舊規(guī)范有時偏于保守 , 有時又不太安全 。
在新規(guī)范的應(yīng)用中筆者發(fā)現(xiàn) , 新鋼規(guī)中對軸心受力構(gòu)件有了一些新的規(guī)定和計算方法 ; 舊規(guī)范有時偏于保守 ,有時又不太安全 , 所以大家在設(shè)計工作中 , 一定要與時俱進 , 不斷學(xué)習新規(guī)范 , 才能做出既經(jīng)濟又安全的好設(shè)計 。 圖片
2基礎(chǔ)設(shè)計的基本要求
基礎(chǔ)底面的反力因相對過大的偏心荷載作用而分布不均勻 , 可能造成基礎(chǔ)發(fā)生較大傾斜 , 甚至影響到廠房尤其是帶吊車廠房的正常使用 。因此 , 工業(yè)廠房基礎(chǔ)底面的地基土所受壓力還需滿足以下規(guī)定 :
1) 對于無吊車荷載的柱基礎(chǔ) , 當計入風荷載作用時 ,允許基礎(chǔ)底面地基土有零應(yīng)力區(qū)存在 , 但必須滿足非零應(yīng)力區(qū)長度與基礎(chǔ)長度之比 L’/ L ≥ 0175 , 同時還必須驗算基礎(chǔ)底板受拉一側(cè)在基礎(chǔ)自重及上部土重作用下的抗彎強度 。
2) 對于承受一般吊車荷載作用的柱基礎(chǔ) , 不允許基礎(chǔ)底面地基土有零應(yīng)力區(qū)存在 , 即 pmin ≥ 0 , 若滿足此條件 ,必須要求基底偏心距 e ≤b/ 6 。
3 基礎(chǔ)設(shè)計的一般方法
根據(jù)以上所述基礎(chǔ)的受力特點和設(shè)計要求 , 對于柱腳剛接的有吊車單層鋼結(jié)構(gòu)廠房邊柱 , 當?shù)踯噰嵨惠^大時 ,若按常規(guī)單獨基礎(chǔ)設(shè)計 , 偏心距往往成為基礎(chǔ)底面大小的控制條件 , 地基承載力不起控制作用 , 較大的偏心距將造成基礎(chǔ)底面尺寸過大 ( 有時邊長達到 6m 以上) , 很不經(jīng)濟 ,工程中無法接受 。筆者經(jīng)過對一些具體工程的分析比較 ,認為在設(shè)計過程中此類問題可通過以下方法得以解決 :
3.1 采用偏心基礎(chǔ)
當基礎(chǔ)底面偏心距較小 ( 一般情況 e ≤ 015m) 時 , 此方法比較有效 。其原理相當于在較大的彎距作用方向預(yù)加一個反向的彎矩 , 以減小偏心作用 。但由于廠房所受水平風荷載及吊車荷載均為雙向作用 , 設(shè)計時應(yīng)選取正反兩方向的不利組合分別加以驗算和控制 。目前的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計程序“STS”還無法驗算偏心基礎(chǔ) , 設(shè)計人員可選定幾組不利組合 , 借助 “ 理正”等其它輔助程序加以驗算 。
偏心基礎(chǔ)通?？蓽p小基礎(chǔ)尺寸 , 但對于噸位較大的吊車和工作級別為 A6～A8 的吊車 , 此方法應(yīng)慎用 。
3.2 增加基礎(chǔ)的附加重量
當基礎(chǔ)底面偏心距 ( 015m < e ≤ 112m) 時 , 此方法比較有效 。增加基礎(chǔ)的附加重量 , 可以通過兩種途徑實現(xiàn) :
1) 增加基礎(chǔ)的埋深 : 基礎(chǔ)埋深加大則基礎(chǔ)上部土重相應(yīng)增加 , 基底偏心距相應(yīng)減小 。此時可將基礎(chǔ)設(shè)計成帶鋼筋混凝土短柱的單獨基礎(chǔ) , 短柱的截面尺寸通常由鋼柱腳底板大小決定 , 其配筋按計算確定 。但是在增加基礎(chǔ)埋深的同時 , 由柱腳水平剪力引起的基礎(chǔ)底面附加彎矩也會相應(yīng)增加 , 基底偏心距也可能有所增大 。因此設(shè)計時應(yīng)綜合考慮以上兩種因素 , 經(jīng)試算比較后 , 選取合理的基礎(chǔ)埋深 。
2) 廠房外圍護結(jié)構(gòu)下部采用加重墻 : 墻體可采用非粘土的燒結(jié)磚 , 并使其重量通過墻下的地梁傳至基礎(chǔ) 。墻體厚度可采用 370mm , 高度自地梁頂面至底層窗臺 。為了增加墻高 , 底層窗臺可根據(jù)情況適當抬高 。地梁可以預(yù)制 ,也可以與基礎(chǔ)短柱現(xiàn)澆 , 現(xiàn)澆地梁有利于調(diào)整相鄰基礎(chǔ)的不均勻沉降 。
工程設(shè)計中 , 上述兩種途徑結(jié)合使用效果更好 。
3.3 采用樁基礎(chǔ)
當基礎(chǔ)底面偏心距較大 ( e >112m) 且持力層埋深較深 ,采用上述方法不能解決時 ; 或廠房吊車噸位較大 、地面長期大面積堆載超過 60kN/ m2、基底土為中 、高壓縮性土 ,必須考慮堆載對基礎(chǔ)的附加影響時 , 宜采用樁基礎(chǔ) 。樁基的類型可根據(jù)地基土質(zhì)情況和當?shù)厥┕l件綜合確定 .
