于 大 永

(北京中冶設(shè)備研究設(shè)計(jì)總院有限公司，北京 100029)

·結(jié)構(gòu)·抗震·

一種可伸縮墻皮柱柱腳的設(shè)計(jì)應(yīng)用

于 大 永

(北京中冶設(shè)備研究設(shè)計(jì)總院有限公司，北京 100029)

結(jié)合工程實(shí)例，針對(duì)工程中廠房墻皮柱的變形問(wèn)題，采用了將墻皮柱上端懸掛于吊車(chē)梁上，下端水平連接于剛性地坪的設(shè)計(jì)方法，經(jīng)實(shí)踐表明采用該設(shè)計(jì)方法節(jié)約了地基處理費(fèi)用，使得受力合理，同時(shí)簡(jiǎn)化了施工。

工業(yè)廠房，地質(zhì)條件，懸掛墻皮柱，柱腳

1 工程概況

某冶金企業(yè)軋鋼車(chē)間，位于廣東沿海地區(qū)，廠房基本柱距12 m，兩跨跨度均為30 m，廠區(qū)地質(zhì)條件較差，廠房排架柱基礎(chǔ)采用PHC預(yù)應(yīng)力管樁基礎(chǔ)，為將墻梁跨度控制在一個(gè)比較合理的范圍之內(nèi)，在排架柱間設(shè)置縱墻墻皮柱。為節(jié)約造價(jià)，通過(guò)改變結(jié)構(gòu)受力體系來(lái)實(shí)現(xiàn)墻皮柱基礎(chǔ)不采用樁基礎(chǔ)。

2 設(shè)計(jì)方案

在工業(yè)廠房設(shè)計(jì)中，墻皮柱上端水平連接于屋面或者吊車(chē)梁，下端鉸接或剛接于基礎(chǔ)。墻皮柱屬于壓彎構(gòu)件，主要承受墻板及墻梁自重產(chǎn)生的豎向荷載和風(fēng)荷載，一般豎向荷載比較小，對(duì)其影響較大的是風(fēng)荷載產(chǎn)生的水平力。在地基承載力比較差的情況下，由于考慮基礎(chǔ)沉降又必須做樁基礎(chǔ)，導(dǎo)致了承載力極大的樁浪費(fèi)在了豎向力非常小的基礎(chǔ)上，大幅增加了造價(jià)和施工工期。在工業(yè)設(shè)計(jì)中常用的解決方法是將墻皮柱懸掛在吊車(chē)梁上，墻皮柱柱腳只傳遞水平力，豎向可以變形，很好的解決了這一問(wèn)題，本工程采用的就是這種設(shè)計(jì)方案。

將墻皮柱懸掛在吊車(chē)梁上的做法在工業(yè)廠房的設(shè)計(jì)中叫做懸掛式墻皮，將墻皮柱懸掛于吊車(chē)梁上，通過(guò)吊車(chē)梁將豎向力傳遞至廠房柱，而墻皮柱則不再將豎向力傳遞至基礎(chǔ)，僅需傳遞水平力，由于大型工業(yè)廠房通常需做鋼筋混凝土或者混凝土地坪，地坪完全可以傳遞墻皮柱的水平力，這樣就使得墻皮柱不再需要單獨(dú)做基礎(chǔ)，而僅需與地坪水平連接即可，這樣即可大幅度降低造價(jià)。其計(jì)算模型為將墻皮柱在吊車(chē)梁位置分為上下兩個(gè)部分，吊車(chē)梁以上至屋面墻皮柱為壓彎構(gòu)件，豎向力傳遞給吊車(chē)梁系統(tǒng)的輔助桁架，上下端水平力分別傳遞給吊車(chē)梁系統(tǒng)和屋面系統(tǒng)；吊車(chē)梁以下至基礎(chǔ)為拉彎構(gòu)件，豎向力依然傳遞給吊車(chē)梁系統(tǒng)的輔助桁架，上下端水平力分別傳遞給吊車(chē)梁系統(tǒng)和地坪。這種設(shè)計(jì)方案的重點(diǎn)就是柱腳的連接做法，過(guò)去常用的做法是傳統(tǒng)的做法多柱腳不落地，用夾板連接于地面，夾板和柱腳簡(jiǎn)單的采用長(zhǎng)孔螺栓連接，螺栓擰的過(guò)緊，則加大了摩擦力，擰的過(guò)松，則可能會(huì)造成脫落，而且由于頻繁的變形，油漆極易脫落，銹蝕后進(jìn)一步加大了摩擦力，使得計(jì)算假定和實(shí)際情況相去較遠(yuǎn)。本工程設(shè)計(jì)的這種可伸縮的墻皮柱柱腳結(jié)構(gòu)(詳見(jiàn)圖1)，由墻皮柱(1)、柱底板(2)、傳力鋼管(3)、套管(4)、圓形底板(5)和混凝土地坪(6)組成。墻皮柱與柱底板，柱底板與傳力鋼管之間均采用焊縫連接；套管與圓形底板之間采用焊縫連接；傳力鋼管與套管之間注滿黃油，且傳力鋼管和套管豎向距離100 mm，詳見(jiàn)圖1。

其傳力原理如下：墻皮柱將水平力通過(guò)焊縫傳遞至柱底板及傳力鋼管，傳力鋼管通過(guò)側(cè)壁將水平力傳遞至套管，并由套管傳遞給混凝土地坪。傳力鋼管和套管之間注滿黃油，不但可以極大的增加潤(rùn)滑，減少摩擦力，而且可以避免鋼管內(nèi)銹蝕。由于柱底與地坪之間留有空隙，墻皮柱在豎向荷載的作用下，會(huì)產(chǎn)生豎向變形；而且墻皮柱掛在輔助桁架上，當(dāng)?shù)踯?chē)負(fù)重行駛時(shí)吊車(chē)梁會(huì)產(chǎn)生變形同樣會(huì)對(duì)墻皮柱產(chǎn)生豎向變形，此時(shí)傳力鋼管在套管內(nèi)通過(guò)黃油的潤(rùn)滑作用上下移動(dòng)，而在風(fēng)荷載作用下產(chǎn)生水平力的時(shí)候，傳力鋼管通過(guò)側(cè)壁的接觸，將水平力傳遞給套管，該結(jié)構(gòu)既保證了荷載的有效傳遞，又可以無(wú)需做基礎(chǔ)，而大大降低了成本。由于黃油的使用，完全解決了這些問(wèn)題，并且使得維護(hù)更為簡(jiǎn)單。

3 實(shí)際應(yīng)用效果

該工程建成至今已有3年，目前該廠房墻皮柱柱腳連接牢固，柱底傳力鋼管(3)與套管(4)之間由于黃油的存在，未發(fā)生銹蝕，工作良好。

4 結(jié)語(yǔ)

本設(shè)計(jì)在地質(zhì)情況比較差的大型工業(yè)廠房設(shè)計(jì)中，通過(guò)對(duì)壓彎構(gòu)件墻皮柱的計(jì)算模型進(jìn)行改變，很好的解決了懸掛墻皮柱的變形問(wèn)題，其實(shí)際計(jì)算假定以及理論模型具有極高的相似性，受力明確，并且可操作性非常良好，不但降低了廠房結(jié)構(gòu)的工程成本，而且防銹性能良好，提高了耐久性。在實(shí)際工程中得到了廣泛的應(yīng)用。

[1] 王一駿.鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2004.

[2] 柴 昶，宋曼華.鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2006.

The application of a kind of wall-column base for structure design

Yu Dayong

(BeijingMetallurgicalEquipmentResearchDesignInstituteCo.,Ltd,Beijing100029,China)

Combining with the engineering cases, aiming at the problem of deformation of workshop wall-column, the paper adopts the design method by hanging wall-column upper end on crane beam and the connection between lower horizontal part and rigid terrace, and proves by the practice that the design method saves the foundation treatment cost with reasonable stress and simplified construction.

industrial workshop, geological condition, hanging wall-column, column base

2015-02-10

于大永(1977- )，男，高級(jí)工程師

1009-6825(2015)12-0025-02

TU318

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