一種可伸縮墻皮柱柱腳的設(shè)計應(yīng)用

于 大 永

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

·結(jié)構(gòu)·抗震·

一種可伸縮墻皮柱柱腳的設(shè)計應(yīng)用

于 大 永

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

結(jié)合工程實例，針對工程中廠房墻皮柱的變形問題，采用了將墻皮柱上端懸掛于吊車梁上，下端水平連接于剛性地坪的設(shè)計方法，經(jīng)實踐表明采用該設(shè)計方法節(jié)約了地基處理費用，使得受力合理，同時簡化了施工。

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，通過改變結(jié)構(gòu)受力體系來實現(xiàn)墻皮柱基礎(chǔ)不采用樁基礎(chǔ)。

2 設(shè)計方案

在工業(yè)廠房設(shè)計中，墻皮柱上端水平連接于屋面或者吊車梁，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在了豎向力非常小的基礎(chǔ)上，大幅增加了造價和施工工期。在工業(yè)設(shè)計中常用的解決方法是將墻皮柱懸掛在吊車梁上，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題，本工程采用的就是這種設(shè)計方案。

將墻皮柱懸掛在吊車梁上的做法在工業(yè)廠房的設(shè)計中叫做懸掛式墻皮，將墻皮柱懸掛于吊車梁上，通過吊車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。其計算模型為將墻皮柱在吊車梁位置分為上下兩個部分，吊車梁以上至屋面墻皮柱為壓彎構(gòu)件，豎向力傳遞給吊車梁系統(tǒng)的輔助桁架，上下端水平力分別傳遞給吊車梁系統(tǒng)和屋面系統(tǒng)；吊車梁以下至基礎(chǔ)為拉彎構(gòu)件，豎向力依然傳遞給吊車梁系統(tǒng)的輔助桁架，上下端水平力分別傳遞給吊車梁系統(tǒng)和地坪。這種設(shè)計方案的重點就是柱腳的連接做法，過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，夾板和柱腳簡單的采用長孔螺栓連接，螺栓擰的過緊，則加大了摩擦力，擰的過松，則可能會造成脫落，而且由于頻繁的變形，油漆極易脫落，銹蝕后進一步加大了摩擦力，使得計算假定和實際情況相去較遠(yuǎn)。本工程設(shè)計的這種可伸縮的墻皮柱柱腳結(jié)構(gòu)(詳見圖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，詳見圖1。

其傳力原理如下：墻皮柱將水平力通過焊縫傳遞至柱底板及傳力鋼管，傳力鋼管通過側(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，會產(chǎn)生豎向變形；而且墻皮柱掛在輔助桁架上，當(dāng)?shù)踯囏?fù)重行駛時吊車梁會產(chǎn)生變形同樣會對墻皮柱產(chǎn)生豎向變形，此時傳力鋼管在套管內(nèi)通過黃油的潤滑作用上下移動，而在風(fēng)荷載作用下產(chǎn)生水平力的時候，傳力鋼管通過側(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，完全解決了這些問題，并且使得維護更為簡單。

3 實際應(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

本設(shè)計在地質(zhì)情況比較差的大型工業(yè)廠房設(shè)計中，通過對壓彎構(gòu)件墻皮柱的計算模型進行改變，很好的解決了懸掛墻皮柱的變形問題，其實際計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)計手冊[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社,2004.

[2] 柴 昶，宋曼華.鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算[M].北京：機械工業(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，高級工程師

1009-6825(2015)12-0025-02

TU318

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