中寬帶軋線BOX設備基礎設計概述

孫永久

(中冶華天工程技術有限公司，江蘇南京 210000)

0 引言

軋鋼工程中寬帶板材設備基礎，以前多設計成地坑式，即基礎直接埋地，軋線地坪再開很多管溝及電纜溝，液壓站間通過管廊相連，還有很多大管子直接埋于地下，這對于后期的生產(chǎn)維護及檢修造成了很多不便，也極大的影響了廠房的美觀。

現(xiàn)在，隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，業(yè)主對使用要求的提高，很多軋線設備基礎設計成BOX式，即主軋跨設計成全地下室，主要的管道及電纜全放于地下室管廊內，液壓潤滑站也放在BOX內，這樣主廠房地坪再也不用開很多地溝，管道及電纜在地下室，既美化了廠房，也方便管道及設備的維護及更換。

我在設計江蘇省張家港沙鋼1450熱軋帶鋼主軋跨設備基礎時，就是主軋線全從加熱爐到層流冷卻段均設計為BOX基礎，下面就我在設計過程中的一些心得經(jīng)驗和大家交流一下，希望對大家在進行同類基礎設計時有些幫助。

1 BOX基礎的布置

1.1 柱網(wǎng)布置

一般按6m柱網(wǎng)布置，但必須結合設備資料與工藝要求，地下液壓潤滑站區(qū)域不能布置柱子，其他工藝要求不能布柱的區(qū)域也要避開。柱列布置盡量對齊，以方便電纜及管道的穿行。

粗精軋區(qū)域軋機及電機的荷載較大，基礎應設計成大基墩直接坐落于BOX底板上，地下液壓潤滑站因為要求封閉，所以其外壁可以直接設計成鋼筋混凝土壁，并設防火門。

1.2 主廠房柱基的設計

主軋跨主廠房柱基設計時最好與地下室的底板整澆，杯口短柱與BOX外壁整澆，這樣既對結構有利，也方便施工，但地下室底板設計時要進行詳細的計算，包括地基承載力的計算及底板抗沖切的計算。

基礎杯口短柱頂與頂板平并與頂板整澆，因為基礎短柱一般大，為方便地下室管道及人的穿行，短柱下可根據(jù)需要開洞口，見圖1。

1.3 渣溝壁的布置

一般粗精軋至漩流池區(qū)域渣溝較深，渣溝溜槽底比BOX底板低，此區(qū)域可以直接將渣溝側墻設計成兩道鋼筋混凝土承重墻從BOX底板至頂板，此墻只承受垂直荷載，無水平荷載，所以不需太厚，一般可設計成400mm厚左右即可。但此墻將BOX地下室分隔成了左右兩個獨立的區(qū)域，不方便人們的操作及穿行，所以應每隔50m左右在渣溝側墻上開洞并設防火門。

渣溝設計時還要考慮工人清渣通道，如渣溝比地下室底板低得多，還應布置從地下室至渣溝的樓梯，以便工人下去清渣及檢修。

而在精軋后的層流冷卻區(qū)域，由于一般渣溝較淺，溝底離BOX底板較高，可以設計成吊掛在頂板下或在渣溝壁處間隔一定距離設柱支承，渣溝壁按梁計算。

1.4 樓梯的布置

設計時應根據(jù)工藝及使用要求，結合結構的布置，間隔一段距離合理的設置下地下室的樓梯，因為樓梯在地下，所以最好設計成混凝土樓梯。由于地下室地面一般在－7m左右，故應多設幾個梯段，每個梯段不宜太長。

樓梯不宜離軋線太近，最好在BOX兩側墻處布置，以側墻為樓梯間的外壁。管廊也要考慮樓梯上下。

1.5 電纜及管道通廊的布置

由于這些通廊有防火要求，所以要求設計成封閉系統(tǒng)，一般做成混凝土隧道，可以吊掛在頂板下，或隧道側壁支承于混凝土柱上，側壁按混凝土墻設計，隧道的出入口應設防火門。

1.6 防火分區(qū)

地下室必須按防火規(guī)范要求進行分區(qū)，分區(qū)隔墻可用磚墻或混凝土墻，人行及設備通道必須設防火門。

2 BOX基礎的地下室防水及排水設計

2.1 地下室的防水設計

地下室的外墻及渣溝必須用C30以上防水混凝土，如地下水較多，外墻及底板還應做外防水?；A還應按規(guī)范要求設伸縮縫，如局部區(qū)域設縫較困難時，可將伸縮縫間距適當加長，但必須采用補償收縮混凝土，并且混凝土中的縱向鋼筋應加強，一般建議伸縮縫間距不超過60m。

伸縮縫處BOX外壁、底板及渣溝壁應設計鋼板止水帶或橡膠止水帶。由于橡膠止水帶易老化，我們在設計中多用鋼板止水帶。

2.2 地下室的排水設計

因地下室較深，并且很多設備均在地下，所以地下室不能存有積水，設計時可在外墻內側及渣溝側壁設計200×200的排水溝，沿渣溝壁可以每隔20m設一排水管將水排至渣溝，外壁內側每隔50m設1000×1000積水坑一座，排水溝向積水坑方向找坡，這樣即使有水流入地下室，也可以很快排出去，使地下室沒有積水。

3 BOX基礎的荷載及計算

3.1 BOX 頂板荷載

頂板荷載按工藝專業(yè)所提的地坪荷載進行設計，但有幾處設計中必須注意:

1)粗精軋電機處頂板。

安裝前置于頂板上如不采取措施，頂板需設計成非常厚，我們一般要求電機放于地下室頂板上時應在電機下墊上厚鋼板，或在頂板下采取臨時支撐，這樣可減小頂板的計算荷載，所以頂板可設計得稍薄一些但一般不小于10t/m2，所以此區(qū)域頂板也不宜太薄。

2)汽車通道。

主軋跨內至少有一處汽車通道，此區(qū)域范圍內頂板應根據(jù)工藝提的汽車級別按汽車荷載計算，頂板設計時適當加厚。

3.2 BOX側墻的計算

側壁計算時，除考慮側面土和地下水的荷載外，還應考慮地坪荷載，即地坪豎向荷載對側壁產(chǎn)生的附加側向壓力，應將地坪活荷載乘以側壓力系數(shù)轉化為側墻的水平荷載。

側墻計算時，按底部固定支座，頂板處鉸接支座模型。但要注意的是主廠房基礎短柱與側壁整澆時，應取兩個短柱范圍內的板按三面固支，頂部鉸接的雙向板，不能簡單地按單向板計算，否則水平鋼筋可能偏小。在伸縮縫處的側板應按伸縮縫為自由邊計算。

3.3 BOX底板的設計

地下室外墻計算時底部為固定支座(即底板作為外墻的嵌固端)，側壁底部彎矩與相鄰的底板彎矩大小一樣，底板的抗彎能力不應小于側壁，其厚度和配筋量應匹配。同時底板作為地下室柱的基礎，還要進行抗剪和抗沖切計算。

4 沙鋼1450熱帶BOX基礎簡介

該工程位于江蘇省張家港市，靠近長江邊，地下水位很高，地基較差?；A采用預應力混凝土管樁，BOX底板厚800mm，地下室地面標高為－8.0m，外側墻底部厚800mm，渣溝壁400mm，管廊壁厚均為250mm，頂板為梁板結構，板厚300mm。該工程于2008年設計，2009年投產(chǎn)使用至今，效果很好，雖然開始投資比直埋式基礎要多，但據(jù)業(yè)主反映，他們后期維護成本降低了很多，并且管道的更換非常方便。

[1]GB50010-2010，混凝土結構設計規(guī)范[S].

[2]GB50009-2001，建筑結構荷載規(guī)范[S].

[3]王祖鳳.淺談混凝土結構加固設計方法[J].山西建筑，2011，37(3):26-27.