淺談鋼結(jié)構(gòu)廠房基礎(chǔ)設(shè)計(jì)要點(diǎn)論文
【摘要】鋼結(jié)構(gòu)工程是以鋼材制作為主的結(jié)構(gòu)，是現(xiàn)代建筑工程中較普通的結(jié)構(gòu)形式之一。由于其具有強(qiáng)度高、自重輕、抗震性、抗沖擊性較好，工業(yè)化程度高等許多優(yōu)點(diǎn)，加之材料可100%回收，節(jié)能效果較好，符合目前大力提倡的綠色建筑的要求，因此越來越受到建筑師和結(jié)構(gòu)師的青睞，加強(qiáng)和優(yōu)化鋼結(jié)構(gòu)廠房基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)對增強(qiáng)安全性和工作效率都具有非常重要的作用。本文對鋼結(jié)構(gòu)廠房基礎(chǔ)的受力情況進(jìn)行分析，并對其設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行一定的探討。
關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)廠房；基礎(chǔ)設(shè)計(jì)；要點(diǎn)
引言
近年來，隨著我國工業(yè)的迅速發(fā)展，廠房建設(shè)的需求量也不斷增大，人們對廠房建筑也提出了更高的要求。在新的工業(yè)發(fā)展局勢下，不僅要滿足結(jié)構(gòu)廠房基本的功能，還必須具有足夠的安全性和對生產(chǎn)環(huán)境的適應(yīng)性，廠房基礎(chǔ)是保證廠房結(jié)構(gòu)安全、滿足廠房多方面功能的保障，因此加強(qiáng)對廠房基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)研究是非常有價(jià)值的。
一、鋼結(jié)構(gòu)廠房基礎(chǔ)的概述
隨著我國經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的進(jìn)步，我國鋼鐵產(chǎn)量迅速增加，具有優(yōu)質(zhì)性能的鋼材也大量出現(xiàn)，鋼結(jié)構(gòu)廠房建設(shè)具有易操作、省時(shí)、高效的特點(diǎn)，在日后的維護(hù)過程中，鋼結(jié)構(gòu)廠房承重能力較好，可以通過簡單的焊接技術(shù)進(jìn)行修復(fù)，而且還具有抗震能力強(qiáng)的優(yōu)勢。鋼結(jié)構(gòu)廠房的應(yīng)用已經(jīng)滲透到很多大型的工業(yè)廠房以及公共建筑等方面，對促進(jìn)我國經(jīng)濟(jì)的迅速增長起到了很大的推動作用。
正是因?yàn)殇摻Y(jié)構(gòu)廠房具有這些獨(dú)特的優(yōu)勢、運(yùn)用如此廣泛，加強(qiáng)廠房的基礎(chǔ)建設(shè)才顯得尤為重要。鋼結(jié)構(gòu)廠房基礎(chǔ)是指承受整個(gè)廠房建筑、工藝設(shè)備、管道、鋼結(jié)構(gòu)本身以及地震作用等載荷，并將作用力傳給地基的土建結(jié)構(gòu)。在鋼結(jié)構(gòu)廠房建筑規(guī)模不斷擴(kuò)大的生產(chǎn)形勢下，廠房的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)往往會成為整個(gè)工程項(xiàng)目能否順利完成的關(guān)鍵因素。因此，加強(qiáng)鋼結(jié)構(gòu)廠房的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，系統(tǒng)分析基礎(chǔ)的受力特征對促進(jìn)鋼結(jié)構(gòu)廠房的安全建設(shè)，更好地為工業(yè)發(fā)展服務(wù)具有非常重要的意義。
二、鋼結(jié)構(gòu)廠房基礎(chǔ)的受力特點(diǎn)
由于通常鋼結(jié)構(gòu)廠房的高度相對不高，對于不同功能的廠房吊車噸位要求不同，技術(shù)精度要求較高，形成了其具有跨度較大、有一定吊車度噸位、技術(shù)要求高、偏心載荷較大等特點(diǎn)。當(dāng)廠房設(shè)有多臺吊車而且吊車噸位較大時(shí)，很難控制橫向的水平位移，因此在橫向上進(jìn)行柱腳剛接；在縱向上的水平荷載由縱向柱承受，因此柱腳多為鉸接�；趶S房結(jié)構(gòu)的這些特征，再加上鋼結(jié)構(gòu)本身的密度較小、質(zhì)量較輕，導(dǎo)致在柱底垂向上的受力較小。另外，由于鋼本身的物理特征，鋼結(jié)構(gòu)自振周期較長，水平方向上的地震作用相對比較小，因此吊車的水平制動載荷以及自然條件下風(fēng)的載荷成為控制結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的橫向水平載荷，造成基礎(chǔ)的偏心較大(最大可達(dá)115-215m，由偏心所造成的彎矩也是比較大的)，而廠房所受的縱向水平荷載則通過柱間的支撐系統(tǒng)傳至基礎(chǔ)頂面。因此，鋼結(jié)構(gòu)廠房基礎(chǔ)頂面承受較小的豎向力和相對較大的水平力和彎矩。
三、鋼結(jié)構(gòu)廠房基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)
1、做好基礎(chǔ)形式的選擇
在眾多建筑工程以及企業(yè)廠房中，由于建筑物的規(guī)模、用途各有不同，結(jié)構(gòu)所承受的載荷大小和性質(zhì)也有一定的差異，而且建筑所處地理位置的地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征使得建筑物對不均勻沉降有一定的敏感性，因此為達(dá)到不同條件下廠房結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，選擇的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)形式并不相同。在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)廠房的基礎(chǔ)形式進(jìn)行選擇時(shí)，要充分考慮這些因素的.影響，對地質(zhì)條件、土層性質(zhì)和分布以及地下水情況進(jìn)行系統(tǒng)地分析，充分結(jié)合該地區(qū)的具體情況來開展工作。
一般來說，鋼結(jié)構(gòu)廠房的柱距和跨度都比較大，因此在地質(zhì)條件比較好時(shí)，可以采用獨(dú)立的基礎(chǔ)形式；在地質(zhì)條件不太樂觀或者建筑要求較高時(shí)，常采用樁基礎(chǔ)。樁基礎(chǔ)是我國發(fā)展較早、較成熟的一種基礎(chǔ)形式，因其具有承載能力高、沉降量小且沉降均勻等優(yōu)點(diǎn)，可以適用于任意工程地質(zhì)條件，尤其是在軟弱地基上的建筑結(jié)構(gòu)中具有非常廣泛的應(yīng)用。根據(jù)建筑基礎(chǔ)的受力原理可以將樁基礎(chǔ)分為摩擦樁和承載樁，在選擇時(shí)，根據(jù)實(shí)際的工程情況，摩擦樁多用于地層沒有堅(jiān)硬的承載層或者承載層較深的工程建筑中；而承載樁是使基樁座落在承載層之上，可以承載構(gòu)造物。
2、做好基礎(chǔ)的受力分析
鋼結(jié)構(gòu)廠房基礎(chǔ)具有頂面承受較小的豎向力和相對較大的水平力和彎矩的受力特點(diǎn)，在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)必須根據(jù)這些特點(diǎn)著重對豎向及水平的受力和彎矩情況進(jìn)行具體的分析，根據(jù)結(jié)構(gòu)特征確定載荷分布進(jìn)而對基礎(chǔ)部分的承受能力和穩(wěn)定性進(jìn)行一定的校核。根據(jù)基礎(chǔ)的受力分析，可以指導(dǎo)廠房結(jié)構(gòu)的建設(shè)、鋼材的選擇以及廠房基礎(chǔ)形式的確定。在對鋼結(jié)構(gòu)廠房進(jìn)行結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)受力分析時(shí)，不能定性地確定某一方向的承受力，必須根據(jù)初步選擇的基礎(chǔ)形式和地質(zhì)條件進(jìn)行嚴(yán)格的實(shí)驗(yàn)、分析以及數(shù)據(jù)計(jì)算，給出地基所能承受的具體各個(gè)方向受力大小的范圍，對所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析和驗(yàn)證，確保實(shí)際建筑的廠房結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的載荷作用在基礎(chǔ)能夠承受的穩(wěn)定范圍之內(nèi)。例如，對于有吊車的鋼結(jié)構(gòu)廠房，由于在工程設(shè)計(jì)中通常采用剛性柱腳，那么在進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)，就要充分考慮剛性柱腳的受力特征，并對其受力情況進(jìn)行嚴(yán)密的分析，按設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)校核是否能滿足整體剛度的要求，除受力之外，還要計(jì)算其所承受彎矩的大小，確定側(cè)移。
3、嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)步驟進(jìn)行設(shè)計(jì)
鋼結(jié)構(gòu)廠房基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)包含受力、結(jié)構(gòu)、形式以及與地面結(jié)構(gòu)的配伍性等多方面的內(nèi)容，影響因素較多，因此在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，必須按照一定的順序、獨(dú)立的設(shè)計(jì)步驟循序漸進(jìn)，不能為了減少分析量和計(jì)算量隨意減少某些特定的步驟，這對設(shè)計(jì)的完整性以及基礎(chǔ)的穩(wěn)定性都是至關(guān)重要的。
4、做好關(guān)鍵問題的處理
在鋼結(jié)構(gòu)廠房的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中經(jīng)常出現(xiàn)一些關(guān)鍵性的問題，比如樁底構(gòu)造、鋼筋保護(hù)層、基礎(chǔ)的抗浮等，這些問題的出現(xiàn)對基礎(chǔ)的穩(wěn)定有著很大的影響，因此必須妥善處理好這些關(guān)鍵問題。對于樁底構(gòu)造而言，增大樁底直徑可提高承載力約4%-9%，再加上樁的深度一般比較大、井底環(huán)境差，因此，設(shè)計(jì)時(shí)樁底不宜按鍋底形面積計(jì)算，應(yīng)留有一定的安全儲備。對于鋼筋保護(hù)層，有規(guī)范規(guī)定：基礎(chǔ)鋼筋的保護(hù)層，設(shè)墊層時(shí)為40mm；不設(shè)墊層時(shí)為70mm。因此，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)采用基礎(chǔ)下加設(shè)墊層的做法，以確保保護(hù)層的厚度。面對基礎(chǔ)的抗浮情況，在地下水位較高的地區(qū)的水池、地下車庫等的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中，抗浮問題就比較突出，在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中一般應(yīng)滿足滿足浮力不大于基礎(chǔ)及其上構(gòu)筑物的重量之和，還要保障基礎(chǔ)與構(gòu)筑物的可靠連接，使其連接件也能滿足抵抗浮力的要求�？垢〔蛔愣斐晒こ淌鹿蕰r(shí)有發(fā)生，在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)加以特別重視。做好關(guān)鍵問題的處理，對于減少廠房結(jié)構(gòu)出現(xiàn)穩(wěn)定性失誤具有很有效的規(guī)避作用，在進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)，必須加強(qiáng)對這些關(guān)鍵問題的思考。
結(jié)束語
鋼結(jié)構(gòu)廠房的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)是保證廠房順利建設(shè)的重要環(huán)節(jié)，對整個(gè)廠房結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定、工作安全都起著非常關(guān)鍵的作用。在進(jìn)行廠房基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)必須綜合考慮基礎(chǔ)形式的選擇、基礎(chǔ)的受力分析、完整精密的設(shè)計(jì)步驟以及對關(guān)鍵問題的解決等，這對于整個(gè)鋼結(jié)構(gòu)廠房的建設(shè)具有非常重要的意義。
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