淺談門(mén)式剛架結(jié)構(gòu)平房糧倉(cāng)柱腳及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)實(shí)例與要點(diǎn)

1、<p>　　淺談門(mén)式剛架結(jié)構(gòu)平房糧倉(cāng)柱腳及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)實(shí)例與要點(diǎn)</p><p>　　摘要：門(mén)式剛架結(jié)構(gòu)形式的平房糧倉(cāng)具備投資省、施工周期短、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，因而被大量應(yīng)用于新建、改建的項(xiàng)目中。門(mén)式剛架平房糧倉(cāng)與普通門(mén)式剛架房屋相比較，前者的剛架結(jié)構(gòu)要承受由堆糧產(chǎn)生的較大側(cè)推力，在此工況下，其柱腳及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)也與普通情況有較大的區(qū)別。本文結(jié)合實(shí)例提供一種設(shè)計(jì)方法，并將其中的要點(diǎn)與各位同行分享。 </p&

2、gt;<p>　　關(guān)鍵詞：門(mén)式剛架，平房糧倉(cāng)，抗剪鍵，配筋地坪 </p><p>　　中圖分類(lèi)號(hào)： TU318文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A </p><p>　　Heel&Foundation Design examples and KeyPoints of </p><p>　　Portal FramestructureBungalow Barn <

3、;/p><p>　　Fu Ruijun </p><p>　　(Beijing Biotechina Environment Co., Ltd, Beijing 100083, China) </p><p>　　Abstract:The portal frame structure bungalow barn has the advantages of investm

4、ent saving, short construction period, strong adaptability, so it is widely used in construction, renovation project. Portal frame bungalow barn and common portal frame building are compared, the former rigid frame struc

5、ture to withstand greater thrust produced by grain piles, under this condition, the column pedestaland foundation design also has the big difference with the ordinary circumstances. This paper provides</p><p&g

6、t;　　Key words:portal frame;bungalow barn;shear key;reinforced ground </p><p><b>　　1 前言 </b></p><p>　　平房糧倉(cāng)按其結(jié)構(gòu)形式的不同, 可分為折線形屋架平房倉(cāng)、門(mén)式剛架平房倉(cāng)、拱板平房倉(cāng)等。其中，門(mén)式剛架平房倉(cāng)有結(jié)構(gòu)自重輕、屋面防水性能好、施工速度快、建設(shè)周期短等諸多

7、優(yōu)點(diǎn)，故其備受青睞。 </p><p>　　門(mén)式剛架平房糧倉(cāng)下部結(jié)構(gòu)無(wú)論在資金還是人力投入方面在整個(gè)房屋建設(shè)中都占了相當(dāng)大的比重。此結(jié)構(gòu)的最大的優(yōu)點(diǎn)在于重量輕，但這個(gè)優(yōu)點(diǎn)也給下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶來(lái)較大的困難，因?yàn)槠椒考Z倉(cāng)的糧食堆載對(duì)剛架產(chǎn)生很大的側(cè)推力，此力傳遞到柱腳及基礎(chǔ)時(shí)，柱腳抗剪以及基礎(chǔ)抗滑移驗(yàn)算就成了令人頭疼的事情，為了在保證安全的前提下取得經(jīng)濟(jì)性，勢(shì)必想出更好的解決方案。本文所做的研究旨在通過(guò)對(duì)門(mén)式剛架平房糧

8、倉(cāng)的剛架柱腳及其基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)實(shí)例的分析，尋找出一些規(guī)律并給出個(gè)人的建議，希望能為其它類(lèi)似的工程項(xiàng)目提供參考。 </p><p><b>　　2 工程概況 </b></p><p>　　益海嘉里某物流有限公司房倉(cāng)工程，位于遼寧省，采用門(mén)式剛架的結(jié)構(gòu)形式，鋼柱及鋼梁均采用焊接H型截面，雙層壓型鋼板復(fù)合保溫屋面，砌體墻，墻體通過(guò)多層鋼筋混凝土圈梁與鋼柱連接。房倉(cāng)長(zhǎng)211.49

9、m，寬48.74m，檐口高度9.90m，建筑面積10308.02m2，室內(nèi)相對(duì)標(biāo)高為±0.000m，室內(nèi)外高差為0.300m。本工程設(shè)計(jì)使用年限50年，結(jié)構(gòu)安全等級(jí)二級(jí)，抗震設(shè)防烈度為7度(0.1g)，設(shè)計(jì)分組為第一組，抗震設(shè)防類(lèi)別為丙類(lèi)，場(chǎng)地類(lèi)型為Ⅱ類(lèi)，地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)為丙級(jí)，基礎(chǔ)持力層為復(fù)合地基，復(fù)合地基承載力特征值fspk=150kPa。 </p><p><b>　　3 荷載作用 &l

10、t;/b></p><p>　　本工程剛架承受的常規(guī)荷載包括：屋面恒荷載為0.30kN/m2；屋面活荷載為0.3 kN/m2；基本風(fēng)壓為0.65 kN/m2（標(biāo)準(zhǔn)值），地面粗糙度B類(lèi)；基本雪壓為0.40 kN/m2（標(biāo)準(zhǔn)值）。除上述荷載之外，本工程最特殊的荷載為糧食堆載產(chǎn)生的側(cè)壓力，下面重點(diǎn)計(jì)算此項(xiàng)荷載。 </p><p>　　在《糧食平房倉(cāng)設(shè)計(jì)規(guī)范》[1]5.1.3中平堆散裝糧食對(duì)

11、倉(cāng)壁的壓力標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)按下列規(guī)定計(jì)算： </p><p>　　1、計(jì)算深度s處糧食作用于倉(cāng)壁單位面積上的水平壓力標(biāo)準(zhǔn)值按下式計(jì)算： </p><p><b>　　(3-1) </b></p><p>　　2、計(jì)算深度s處糧食作用于單位面積上的豎向摩擦力標(biāo)準(zhǔn)值按下式計(jì)算： </p><p><b>　　(3-2) &

12、lt;/b></p><p>　　3、平堆散裝糧食對(duì)地面的垂直壓力標(biāo)準(zhǔn)值可按下式計(jì)算: </p><p><b>　　(3-3) </b></p><p>　　糧食側(cè)壓力系數(shù)k值，由《糧食平房倉(cāng)設(shè)計(jì)規(guī)范》[1]公式5.1.3-5計(jì)算，或按該規(guī)范附錄B取值。 </p><p>　　計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖3-1所示。 </

13、p><p>　　圖3-1糧食堆載示意圖 圖3-2 基礎(chǔ)受力示意圖 </p><p>　　在本工程中，糧食荷載按散裝大豆平堆7.0m高度考慮，糧食重力密度7.1 kN/m2，側(cè)壓力系數(shù)0.405。由上述公式，可求出： </p><p>　　=13.42kN/m2，=5.77kN/m2，=33.13kN/m2。 </p><p>　　在PKPM-ST

14、S軟件中按照一側(cè)堆載和兩側(cè)堆載兩種荷載工況分別進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)軟件自動(dòng)組合后的輸出結(jié)果，選出最不利的荷載工況得出基礎(chǔ)頂面受力（圖中數(shù)值均為標(biāo)準(zhǔn)值）情況如圖3-2所示。 </p><p>　　4 剛架柱腳及基礎(chǔ)設(shè)計(jì) </p><p>　　柱腳是門(mén)式剛架與基礎(chǔ)連接的重要節(jié)點(diǎn)，《門(mén)式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(CECS 102：2002)第7.2.20條規(guī)定：柱腳錨栓不宜用于承受柱腳底部的水平剪

15、力，此水平剪力可由底板與混凝土基礎(chǔ)間的摩擦力(摩擦系數(shù)取0.4)或抗剪鍵承受。一般情況下，柱腳底部的剪力大于0.4倍的軸力()時(shí)，就要設(shè)置抗剪鍵。以圖3-2中的剪力值帶入公式計(jì)算，從所得出的結(jié)果可以看出，本工程設(shè)置抗剪鍵難以實(shí)現(xiàn)。 </p><p>　　通過(guò)對(duì)各種柱腳進(jìn)行逐一驗(yàn)算，插入式柱腳作為最佳方案入選，該類(lèi)型柱腳采用柱外的混凝土來(lái)抵抗水平剪力，并充分利用外包鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的良好抗彎性能，能夠較好地承受本工程

16、的水平剪力和彎矩，其計(jì)算方法按照《建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)》[2]第六章第五節(jié)中公式6-5-23~26的規(guī)定執(zhí)行。 </p><p>　　對(duì)應(yīng)于插入式柱腳的基礎(chǔ)為杯口基礎(chǔ)，根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》[3]中擴(kuò)展基礎(chǔ)計(jì)算的相關(guān)規(guī)定得出滿(mǎn)足本工程地基承載力及基礎(chǔ)抗傾覆驗(yàn)算要求的基礎(chǔ)底面積為A=b×l=6.5m×4.0m=26m2。《糧食平房倉(cāng)設(shè)計(jì)規(guī)范》[1]第6.2.9規(guī)定：當(dāng)基礎(chǔ)承受的水平荷載較大，

17、而豎向荷載相對(duì)較小時(shí)，基礎(chǔ)的抗滑移應(yīng)按下式驗(yàn)算。 </p><p><b>　　(4-1) </b></p><p>　　上式中。從計(jì)算結(jié)果可以看出，盡管基礎(chǔ)底面積已經(jīng)達(dá)到26m2，但基礎(chǔ)抗滑移驗(yàn)算仍然無(wú)法滿(mǎn)足要求，針對(duì)此情況，筆者查閱了大量資料，現(xiàn)歸納一下解決本文中所遇到的問(wèn)題的部分常見(jiàn)方法： </p><p>　　增加基礎(chǔ)壓重G。通常采取兩

18、種方法實(shí)現(xiàn)：①增加房屋外墻厚度和高度；②增大基礎(chǔ)埋深。 </p><p>　　加大基礎(chǔ)偏心距，但應(yīng)符合《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》[3]關(guān)于基礎(chǔ)偏心距的相關(guān)規(guī)定。 </p><p><b>　　采用樁基礎(chǔ)。 </b></p><p>　　對(duì)于本工程，上述方法中除了第二種以外的其它兩種的可操作性不強(qiáng)，而且也無(wú)經(jīng)濟(jì)性?xún)?yōu)勢(shì)，有無(wú)更好的辦法呢，筆者經(jīng)過(guò)摸索

19、，提出了一種配筋地坪基礎(chǔ)與基礎(chǔ)底面傾斜的組合法，并按規(guī)范的相關(guān)規(guī)定設(shè)置合適的基礎(chǔ)偏心距。 </p><p>　　配筋地坪基礎(chǔ)是將平房糧倉(cāng)的室內(nèi)地坪植入鋼筋并將其與基礎(chǔ)通過(guò)鋼筋拉結(jié)起來(lái)，充分利用糧食堆載產(chǎn)生的豎向荷載對(duì)地面形成的壓力，利用基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)與下方土體之間的摩擦力來(lái)抵消糧食堆載產(chǎn)生的水平荷載。本工程的配筋地坪基礎(chǔ)在實(shí)際計(jì)算中，通過(guò)使用通用有限元軟件ANSYS模擬受力狀態(tài)，并綜合考慮實(shí)際受力狀態(tài)與理想受力狀態(tài)的差

20、異后，假定配筋地坪基礎(chǔ)能夠承擔(dān)柱底剪力的2/3。在廠房室內(nèi)四周3.5m范圍地坪結(jié)構(gòu)層內(nèi)配筋，鋼筋詳細(xì)配置為E10@200（E代表HRB400級(jí)鋼筋）受力筋，d8@200（d代表HPB300級(jí)鋼筋）分配筋。 </p><p>　　基礎(chǔ)底面傾斜則理解為水平面上的受力經(jīng)過(guò)平行及垂直于斜面的兩個(gè)方向分解后，得到平行于斜面的分量（相比不傾斜的基礎(chǔ)底面，該分量減小了）和垂直于斜面的分量（增大了基礎(chǔ)底面與地面的摩擦力，對(duì)受力有

21、利），而分量的大小與傾斜坡度有關(guān)，本工程取1:15的坡度。 </p><p>　　基礎(chǔ)偏心距按照《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》[3]的規(guī)定，其取值為。 </p><p><b>　　5結(jié)語(yǔ) </b></p><p>　　本工程柱腳與基礎(chǔ)通過(guò)上述方法處理后，基礎(chǔ)底面積由26m2減少為A=b×l=5.0m×3.3m=16.5m2，由此

22、可見(jiàn)，其實(shí)際效果十分明顯。 </p><p>　　本工程從建成至今也有三年的實(shí)際運(yùn)行時(shí)間，糧食堆載最高時(shí)達(dá)到了7.0m，從目前掌握的數(shù)據(jù)看，地坪沒(méi)有出現(xiàn)裂縫的情況，基礎(chǔ)也未出現(xiàn)滑動(dòng)的跡象，其狀態(tài)良好。 </p><p>　　配筋地坪基礎(chǔ)、基礎(chǔ)底面傾斜、基礎(chǔ)偏心三種方法組合使用時(shí)，后兩種都有較為成熟的理論依據(jù)作為支撐，但前者的理論依據(jù)較為缺乏，只能通過(guò)不斷地實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐來(lái)掌握其規(guī)律。今后若干年

23、，筆者需要認(rèn)真觀察本工程的實(shí)際運(yùn)行情況，再做一些必要的總結(jié)，只希望通過(guò)本文能為其它類(lèi)似項(xiàng)目提供借鑒。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1] GB 50320-2001,糧食平房倉(cāng)設(shè)計(jì)規(guī)范[s].北京,中國(guó)計(jì)劃出版社. </p><p>　　[2] 趙熙元,建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京,冶金工業(yè)出版社,1