钢梁代替混凝土设备基础的设计

上传者：程志红
|
上传时间：2015-05-05
|
密次下载

钢梁代替混凝土设备基础的设计

第３５卷第２８期２００９年１０月

山

ＳＨＡｎⅨＩ

西建筑

ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ

Ｖｄ．３５Ｎｏ．２８Ｏｃｔ．２００９

?１０５?

文章编号：１００９—６８２５（２００９）２８—０１０５．０２

钢梁代替混凝土设备基础的设计

王艳梅

摘要：结合具体工程实例，进行了钢梁代替混凝土设备基础的设计，指出用钢梁代替混凝土基础可减轻新设备对原结构的不利振动影响，而且施工工艺简单，施工周期短，有一定的推广价值。关键词：钢梁，混凝土，设备，基础，设计中图分类号：ＴＵ４７６．２

我们以往的设备基础多采用混凝土或钢筋混凝土，可靠、稳定、经济、合理。但在各种生产车间进行技术改造时，往往要增加设备，基础设在楼面上，而且采用混凝土基础，其重量大，对结构产生较大的不利影响，若把新设备的混凝土基础用钢梁代替，可克服上述缺点，得到满意效果，在某水泥厂２号、１号水泥磨车间选粉机技改工程中，采用了上述方法，做到了快、省、可靠，如下即为该工程实例。

某水泥集团有限公司为了提高生产效率，改善生产环境，分别于２００５年、２００６年对其２号、１号水泥磨车问的选粉机进行了技术改造，增加选粉机，将该组设备置于１２．５ｍ标高的楼层上，该组设备由风机和电动机以及选粉机组成，风机和电动机共用一个基础，布置在①轴～②轴之间（１２．５ｍ标高的平面布置见图１），该层增加的荷载由以下几部分组成（该荷载是设计单位提供的标准值）：

格材料严禁进场和使用，水泥、钢材均应有出厂证明和试验资料，混凝土要做配比试验，严禁套用配合比。２）为防止钻斗内的土砂掉落到孔内，使泥浆性质变坏或沉淀到孔底，斗底活门在钻进过程中始终应保持关闭状态。３）为防止快速地上下移动钻斗，水流以较快的速度在钻斗外侧和孔壁之间的卒隙中流动导致冲刷孔壁，和上下提钻斗时在其下方产生负压而导致孔壁坍塌，应按孔径的大小及土质的情况来调整钻斗的升降速度。４）测绳要定期用钢尺校验，当更换测绳、搭接测绳或其他不明情况发生时，要随时用钢尺检验。５）混凝土灌注时，要防止钢筋笼上浮，必须对钢筋笼采取足够的压制力，同时在混凝土灌注到钢筋笼位置时，要勤拔导管，使导管埋深保持在１．５ｍ。减少因混凝土上升时的摩擦力。６）混凝土灌注完毕，开始初凝，即割断钢筋笼挂环，使钢筋骨架不影响混凝土的收缩及钢筋与混凝土的粘结力。７）灌注导管使用后要及时用水清洗，管壁、法兰盘要经常检查，随时清除砂眼、接口变形等隐患，破损的胶垫和连接螺栓要及时更换。８）每个台班做两次坍落度试验，并检测砂石含水量、调整水灰比和坍落度。９）每浇筑５０ｍ３混凝土必须有一组试件，小于５０ｍ３的桩，

文献标识码：Ａ

１）风机重２６．０４ｋＮ，电动机重３０．２４ｋＮ，风机和电动机的基础重１５１．２ｋＮ。

２）选粉机重３００ｋＮ，选粉机基础重２１３．６

ｋＮ。

以上设备在１２．５１ＴＩ标高处增加的总荷载为７２１．０８ｋＮ，该厂房为多层钢筋混凝土框架结构，总高２６．７ＩＴＩ，６层，当时为手工设计，楼板错层，开洞很多。

甲方委托我单位对直接承受新增设备的梁、板、柱进行加固，对结构整体的不利影响不予考虑。

该套设备的工艺图和基础图由水泥设计院负责设计，设计的风机和电动机共用一个混凝土基础，风机、电动机及基础三项总重为２０７．４８ｋＮ，布置于①轴～②轴之间，选粉机及基础总重为

５１３．６ｋＮ，布置于③轴～④轴之间，这样在１２．５ｍ标高处就增加了

两个位置不同，大小相差悬殊的荷载，两部分荷载共计７２１．０８ｋＮ，该荷载给结构带来的不利影响分析如下：

每根桩必须有一组试件。１０）认真做好施工记录和各项原始记录管理，做到完工资料齐全，并及时整理归档，成孔记录和灌注记录应做到一桩一表。

４结语

通过布哈河特大桥钻孔灌注桩基础施工，旋挖钻机施工方法具有施工质量可靠、成孔速度快、成孔效率高、适应性强、环保的优点，能显著地提高工程施工效率和工程质量。在合理选取施工方法与施工工艺时，能最大限度地节省物力，财力，人力等资源，对企业效益和社会安全具有双赢意义。参考文献：

［１］ＪＧＪ１０６—２００３，建筑基桩检测技术规范［Ｓ］．［２］

赵志缙，应惠清．建筑施工［Ｍ］．上海：同济大学出版社，

２００５：３２—３４．

［３］罗骐先．桩基工程检测手册［Ｍ］．北京：人民交通出版社，

２００３：４６—４７．

［４］李会宁．旋挖成孔灌注桩的施工工艺及质量控制［Ｊ］．山西

建筑，２００８，３４（１１）：１２９—１３０．

Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄｑｕａｌｉｔｙｃｏｎｔｒｏｌｏｆｃｈｕｒｎｉｎｇｄｒｉｖｅｎｃａｓｔ－ｉｎ?ｐｌａｃｅｂｏｒｅｄｐｉｌｅ

ＬＩＵ

Ｗｅｎ－ｌｏｎｇ

ｓｕｐｅｒ

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈ００ｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ

Ｐ－Ｘ嘶ｅｎＣｅＳｏｆｂｏｒｅｄｐｉｌｅｗｏｒｋｓｏｆＢｕｈａｈｅ

ｃｏｒｌｔｅｎｔｓ

ｌａｒｇｅｂｒｉｄｇｅｔｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ

ｋｅｙｐｏｉｎｔｓ．ｑｕａｌｉｔｙｃｏｎｔｒｏｌｍｅａｓｕｌ＇ｅＳａｎｄｏｔｈｅｒ

ｅｎｄｔｈｅ

ｒｅｌａｔｅｄ

ｔｏ

ｉｃｈｕｒｎｉｎｇｄｒｉｖｅｎｃａｓｔ—ｉｎ－ｐｌａｃｅｂｏｒｅｄｐｉｌｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ

ａｒｅ

ａｒｅ汕ｎｍａｆｉｚｅｄ．Ｉｎ

ｔｈｅ

ａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆｔｈｅ

ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ

ｍｅｔｈｏｄｏｆｃｈｕｒｎｉｎｇｄｒｉｖｅｎｃａｚｔ－ｉｎ－ｐｌａｃｅｂｏｒｅｄｐｉｌｅ

ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄｉｎｏｒｄｅｒｔｏ

ｐｒｏｍｏｔｅ

ｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆ

ｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃａｓｔ—ｉｎ－ｐｌａｃｅ

ｂｏｒｅｄｐｉｌｅ，ｅｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，ｑｕａｌｉｔｙｃｏｎｔｒｏｌ

收稿日期：２００９４）６—０９

作者简介：王艳梅（１９７９．），女，助理工程师，太原荣欣建筑设计有限公司，山西太原０３００１３

万方数据　

．１０６．

山山西口建越拶ｏ第３５卷≯２８智２００９年１０月筑

经过估算，选用Ｈ型钢为ＨＮ３５０×１２５，但由于对设备基础

１）荷载加在了１２．５ｍ标高处，总重可达７２１．０８ｋＮ，使楼层的质量加大，地震力增加，对结构抗震不利。２）两部分荷载大小，位置不同，且在该层平面上均不对称，这样使结构的三心偏差加大，结构的整体抗震性能更为不利，降低了结构的可靠度。３）查看原图后知２号磨建于１９７８年，当时的设计还处于手算和人工制图阶段，设计单位是按当时的规范进行认真设计，梁、板、柱配筋与现行规范相比配筋率较小。再则当时的规范对抗震的有关规定不够全面，因此对地震力的考虑和计算与现阶段相比深度不足，结构本身的可靠度与现行规范相比自然不足了。况且由于工艺本身的要求，原结构楼板开洞过多过大，错层布置又很多，增加如此大的荷载对结构极为不利。

高度有要求，且为了有足够的安全储备，实际选用ＨＮ４００啪×

２００ｒｎｌＴｌ×８ＩＴｌｌｎ×１３

ｔｏｎｉ的型钢。

２考虑钢梁振动的计算

风机对应的梁自振周期经计算为ｔ＝０．０３６

６

Ｓ，荷载频率０＝

１００．４８／ｓ，大梁的自振周期为Ｔ＝０．３９ｓ，这时简谐荷载的数值虽然随时间变化，但变化不大（与结构的自振周期相比），因而可当作静荷载处理，故不产生共振。

３周期问题的计算

钢梁的挠度。因为风机和电动机是由法兰连接的，两点在任何时间内的竖向位移差都应在一定的限度内，风机产生的位移为０．０４ＩＴＩＩＴＩ，将两者位移差放大２倍为０．０４×２＝０．０８ｒ／ｌｎｌ，挠度值为０．０３＋０．０８＝０．１１ｍｒｌｌ，而且两钢梁之间用槽钢连接，所以不会出现问题的。

经过以上计算可知：采用钢基础代替混凝土基础理论上是可

／

？

设备

Ｆ习厕

昕ｆＩ引到ＩｌＪ

圈

图１

『ｘＬ：，｛ｃｓ００４９０。，

Ｉ）ｃ咙ｔ（４００』，洲

９

Ｉ

，‘，‘Ｉ，‘１ｎＩ，１ｄ２７ｎｎ。，＇ｍ’，＇ｍ。９１ｍ。９

１ｎｎ，９Ｅｎ

ｒ斗乱色

行的，而考虑其实际施工也有明显的优越性，其优点如下：

１）采用钢梁做基础代替原混凝土基础，可大大减小该基础对于整个结构增加的荷载，原设计中基础重为１２６ｋＮ，改为钢结构基础后可减重１２６—６９．８＝５６．２ｋＮ，因此对于整个结构而言，减小结构总重量势必就减小了地震力作用下的破坏作用，使结构的整体安全又多了一份储备，而且对于结构的加固也便于实行。

２）钢结构相对于混凝土结构而言，其施工简便快捷，可大大缩短工期，如果采用钢结构做基础，那么钢结构基础的钢梁及其连接部分可在工厂预制，然后吊装至１２．５ｍ的标高处，这样是比较容易施工的，相对于混凝土而言大大缩短了工期，省去了混凝土的材料，如钢筋、模板、混凝土的运输、绑扎、浇筑，而且混凝土基础必须要在其强度达到设计强度的１００％后才能安装设备，经与施工单位商量，工期限定在一个月内，而钢结构基础则在施工完毕后就可安装设备，所以钢基础不仅缩短工期、操作便捷，而且缩短了停产时间。

３）原混凝土基础放置在混凝土板上，必须增加次次梁，使次次梁传到次梁，次梁传到框架梁，采用钢梁做基础，缩短了传力路线，简化了结构，减少了加固构件类型及重量，节省ｒ材料。

基于上述理论的计算及实践可行性的考虑，我们最终采用钢梁做基础代替了混凝土基础，对于该结构的加固本着加固的部分承担新加的设备重量而不使设备重量对原结构的板梁有影响，梁柱加固见图２。该设备于２００５年改造完成，至今已４年有余，其运行非常的稳定，可靠。在随后的２００６年２号磨改造工程中，合肥设计院在其设备改造设计图中已明确建议基础采用钢结构基础，只是需经设计单位具体设计后采用，可见用钢基础在某些情况下代替混凝土基础是切实可行，安全经济的一种方法。参考文献：

【１］龙驭球，包世华．结构力学教程（Ⅱ）［Ｍ］．北京：高等教育出

版社．２００７．［２］

王晓鹏，贾宏伟．某钢梁的耐撞性设计分析［Ｊ］．山西建筑，

２００８．３４（２６）：９１—９２．

１２．５

ｍ标高处平面布置图（单位：舢）

综合上述分析：为使增加的设备达到对结构的不利影响为最小，只有减轻荷载，而在总荷载中基础所占比重又较大，如：

风机和电动机基础一项，其中：

电动机重３０．２４ｋＮ，风机重２６．０４ｋＮ，基础重１５１．２ｋＮ。机器占总蕈的（３０．２４＋２６．０４）／２０７．４８＝２７％。基础占总重的１５１．２／２０７．４８＝７３％。

因此减轻基础重量是项非常重要的措施，将原混凝土基础用钢梁代替，然后将设备放于钢梁上，这样使得设备的基础由刚性基础变为柔性基础，如此就需要做如下一些考虑：ａ．转动的设备是否与钢梁发生共振。ｂ．钢梁在动荷载作用下，产生的变形是否影响设备正常运转，即在任一时刻电动机和风机的位移差不大于某一定值，才能保证平稳运转。

ｒ—

柯

ｇ

ｏ

＝ｎ

德

／力Ⅱ固

／

４』雌

，ｒ

＋

，矧；；；