葛宏偉

(合肥水泥研究設計院有限公司，安徽 合肥 230051)

0 前 言

在市場經(jīng)濟運行下，水泥廠之間競爭日益激烈，目前采用最有效的手段就是通過降低單位水泥生產(chǎn)成本來降低水泥的銷售價格，所以水泥廠都利用生產(chǎn)水泥產(chǎn)生的余熱來發(fā)電，把能耗降下來，從而實現(xiàn)降低生產(chǎn)成本。水泥廠余熱發(fā)電部分共有四個車間：窯頭余熱鍋爐、窯尾余熱鍋爐、汽輪發(fā)電機房、循環(huán)水泵房，其中窯頭、窯尾余熱鍋爐是高寬比較大的設備，混凝土支撐結(jié)構(gòu)層數(shù)少或者設備直接支撐在混凝土基礎柱頂。

1 自然條件

某水泥廠擬建建筑物抗震設防類別為丙類。場地抗震設防烈度為7度(0.15 g)，第二組，建筑場地類別為Ⅰ1類，為建筑抗震一般地段。場地基本風壓：0.45 kN/m2。擬建場地主要受力層范圍內(nèi)土層分布均勻，局部雜填土較厚，巖土性狀差異不大，且地基基礎設計等級為乙級，為均勻地基。

2 樁基方案選擇

窯頭余熱鍋爐框架平面圖如圖1，水平尺寸為15 m×3.085 m，設備頂面高度為25.1 m。

圖1 樁基平面圖

依據(jù)建筑物重要性、場地工程地質(zhì)條件，表層回填土較厚，土層側(cè)阻力偏低，鉆孔灌注樁施工方便，對環(huán)境影響小，質(zhì)量可靠，是最佳方案。選擇第⑥層強風化砂巖作為樁端持力層，樁長50 m，樁徑1 m，樁長細比在合理范圍內(nèi)。根據(jù)地址巖土勘察公司提供的樁計算數(shù)值見表1，計算后單樁豎向承載力特征值Ra為2 600 kN，抗拔承載力特征值為750 kN，水平承載力特征值為110 kN。

表1 鉆孔灌注樁參數(shù)

3 分析計算

設備主體高度25.1 m，寬度3.085 m，高寬比大于8，超過規(guī)范限值，混凝土支柱頂高1.5 m，如圖2。

圖2 立面圖

設備柱腳通過與混凝土柱頂預埋件焊接連接，設備本體鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定可靠。結(jié)構(gòu)設計應考慮結(jié)構(gòu)方案的技術(shù)合理性、實施的便利性和工程的綜合經(jīng)濟性，重視概念設計，重視結(jié)構(gòu)的選型和平面、豎向的規(guī)則性，結(jié)構(gòu)應傳力清晰，明確豎向荷載和水平作用的傳力途徑，對承載力、剛度和延性的關系進行優(yōu)化調(diào)整。計算模型應與實際受力模型一致，必要時可補充多模型分析，對復雜結(jié)構(gòu)應采用不少于兩個不同力學模型的程序進行比較計算。

一是可以在計算軟件里建立模型，根據(jù)水平構(gòu)件的布置把設備分成若干層，再按照設備荷載的分部情況，在每層加上水平和豎向荷載。這種方法的局限性在于沒有設備的桿件實際規(guī)格，只能根據(jù)經(jīng)驗假定，結(jié)構(gòu)的整體剛度與實際不一致，傳到基礎的支撐點局部載荷會產(chǎn)生變化。

另外一種方法，根據(jù)設備專業(yè)提供的各種工況下的載荷來組合計算，與實際受力情況基本符合。對于高寬比超過規(guī)范限值的結(jié)構(gòu)，水平荷載作用下的反應更為明顯，還將影響到結(jié)構(gòu)的抗傾覆能力、穩(wěn)定性和安全性。對高寬比超限的結(jié)構(gòu)應特別注意加強對結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的驗算。風荷載對結(jié)構(gòu)穩(wěn)定驗算，水平地震作用下結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定問題，必要時可驗算結(jié)構(gòu)在設防烈度地震作用下的穩(wěn)定問題。樁基礎設計中,如果水平地震剪力完全由柱下樁基承擔,勢必造成樁數(shù)量過多,超過其豎向承載力所需的樁數(shù)。而框架柱下樁的水平承載能力又沒有被利用,造成浪費,這樣設計極不合理,可以通過在各基礎承臺間設置承臺梁,將承臺連接起來,使整個結(jié)構(gòu)的樁基共同抵抗水平剪力,這樣就可以在不增加樁數(shù)的情況下,滿足樁水平承載能力的要求。

4 結(jié)論與建議

對長細比超過規(guī)范限值的設備支撐結(jié)構(gòu)，可根據(jù)設備桿件尺寸在計算軟件中建出準確的模型，水平載荷根據(jù)規(guī)范要求進行組合。特別注意基礎采用天然獨立或者條形基礎時，結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定和抗傾覆驗算?！督ㄖ拐鹪O計規(guī)范》(GB50011-2010)對各類結(jié)構(gòu)體系規(guī)定了相應的位移限值，目的是避免結(jié)構(gòu)變形過大，造成結(jié)構(gòu)附加二階效應，造成結(jié)構(gòu)傾覆力矩變大。我們要參考地震帶來的影響，從而確保在地震影響下可以很好地控制住結(jié)構(gòu)，防止結(jié)構(gòu)失穩(wěn)出現(xiàn)意外事故。

綜上所述，本文筆者就“高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定設計”主題做出了簡明的總結(jié)。在高層建筑的混凝土結(jié)構(gòu)設計當中，我們應重視并且做好其穩(wěn)定性設計工作，要善于總結(jié)出其中的緣故并進行挖掘，然后再對其進行一些有效針對性的方案，緊跟著實施解決，確保高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，從而可以滿足內(nèi)在的設計和廣泛的使用。

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