多跨帶多吊車門式剛架案例分析

李田田

（山西晉煤集團(tuán)勘察設(shè)計院有限公司 山西晉城 048006）

1 項(xiàng)目立項(xiàng)背景

晉城宏圣建筑工程有限公司與太原煤氣化神龍公司合作年產(chǎn)120萬m2綠色可持續(xù)建筑模塊建設(shè)項(xiàng)目——1#生產(chǎn)車間工程。本工程位于晉中市榆次區(qū)，抗震設(shè)防烈度為Ⅷ度。設(shè)計使用年限為50年，建筑物耐火等級：二級；建筑使用性質(zhì)：常溫下使用加工不燃燒物質(zhì)的生產(chǎn)；火災(zāi)危險性類別：丁類；總建筑面積：34382.41m2。

另外本工程所處場地屬于濕陷性黃土場地，天然地基的承載力和變形不能滿足設(shè)計要求，需要進(jìn)行地基處理。

2 項(xiàng)目的關(guān)鍵要點(diǎn)

2.1 結(jié)構(gòu)形式

本工程建筑高度為16.34m，建筑總長405m，柱距7.5m，牛腿標(biāo)高12.65m，跨度為21m×4，且車間內(nèi)每跨擁有2臺5t、4臺16t和2臺20tLD型電動單梁起重機(jī)，車間共4跨，總計32臺吊車。吊車起吊高度均為12m。

墻體有兩種類型：巖棉夾芯板墻體和磚墻體。內(nèi)墻全部采用240厚燒結(jié)多孔磚。外墻1.2m以下均采用370厚燒結(jié)多孔磚。外墻1.20m以上采用100厚巖棉夾芯板，由專業(yè)廠家制作安裝。

如此吊車多、跨數(shù)多、牛腿位置高且總長長的式剛架在一般設(shè)計中較為少見，且建筑場地屬于八度區(qū)，對抗震要求較高。本工程總長為405m，共有57根軸線。根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB50017-2003）中表8.1.5溫度區(qū)段長度值可知：熱車間和采暖地區(qū)的非采暖房屋縱向溫度區(qū)段最長可以達(dá)到180m。因此本工程需要設(shè)縫，考慮設(shè)置在19、20軸和38、39軸兩處。在縫的兩側(cè)均設(shè)置柱間支撐、屋面水平支撐，加強(qiáng)水平受力連接；本工程中除屋面系桿外，在標(biāo)高12.300m標(biāo)高處增設(shè)一道水平系桿，形成封閉回路，加強(qiáng)整體性；兩面山墻在8.450m標(biāo)高處另外增設(shè)一道系桿，減小山墻柱的平面外計算長度。另外在本工程中還通過設(shè)置屋面及墻面隅撐、采用角鋼支撐等措施加強(qiáng)結(jié)構(gòu)整體性和穩(wěn)定性。

另外本工程車間內(nèi)部設(shè)有層高為3.300m的衛(wèi)生間和辦公室，墻體采用燒結(jié)多孔磚。針對磚和鋼柱的連接節(jié)點(diǎn)，參照圖集《晉14G01》第25頁，在鋼柱的外側(cè)預(yù)焊栓釘，栓釘沿柱豎向高度間隔500一對，磚墻內(nèi)預(yù)留的拉結(jié)筋與栓釘點(diǎn)焊，這樣有效的使內(nèi)隔墻和外墻拉結(jié)起來。

總結(jié)：

（1）本工程為八度區(qū)，對抗震要求較高，輕型門式剛架結(jié)構(gòu)相較于混凝土抗震性能更好。

（2）本工程為單層空曠廠房，層高較高，門式剛架結(jié)構(gòu)在滿足凈空要求條件下，通過增設(shè)系桿很好的保證了空間整體性。

（3）主體結(jié)構(gòu)構(gòu)件在車間內(nèi)加工，現(xiàn)場負(fù)責(zé)安裝，施工工期大大縮短。

2.2 地基處理

本工程所處場地位于山西省中部晉中盆地東北側(cè)，屬于河流沖擊地貌單元。根據(jù)地質(zhì)勘查報告，本場地屬于濕陷性黃土場地，厚度約為自然地面以下5.5～8.5m；地基土主要有粉土、粉砂及粉質(zhì)粘土組成，場地地基土不考慮液化及地下水影響。

綜合考慮本工程采用CFG樁復(fù)合地基，基礎(chǔ)形式采用鋼筋混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)。通過計算，CFG樁樁徑選用500mm，樁長16m，單樁承載力特征值約為500kN，可以滿足上部結(jié)構(gòu)承載力計算要求。本車間功能為鋼構(gòu)件加工，裝修標(biāo)準(zhǔn)較高，因此施工工藝選用噪聲、泥漿污染較小的長螺旋鉆孔、內(nèi)泵壓混合料灌注成樁形式。CFG樁內(nèi)部不設(shè)鋼筋，主要組成成分包括水泥、粉煤灰、碎石、沙，原料簡單，施工簡便，且施工質(zhì)量也比較容易控制。

根據(jù)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（J220-2012），樁頂和基礎(chǔ)之間應(yīng)設(shè)置褥墊層，且厚度宜為樁徑的40～60%。本工程中褥墊層厚度設(shè)為300mm。褥墊層很好的把樁與上部基礎(chǔ)連接一起，使上部結(jié)構(gòu)的力傳至CFG樁基。樁和褥墊層及樁間的土共同作用，相互擠密，形成一個整體，提高地基的承載力，也減小地基變形。

總結(jié)：

（1）CFG樁內(nèi)部不設(shè)鋼筋，設(shè)計施工都比較簡便。

（2）節(jié)約工期的同時，造價較小。

（3）推廣應(yīng)用情況。

晉煤集團(tuán)下各個礦都有很多廠房，大多數(shù)需要設(shè)置吊車，且工期要求短，選用合適的結(jié)構(gòu)形式顯得尤為重要。輕型屋面門式剛架結(jié)構(gòu)是比較流行的廠房結(jié)構(gòu)選型，不僅可以滿足大空間要求，而且塑性發(fā)展較好，發(fā)生危險可肉眼觀測到，很大程度上杜絕危險發(fā)生。

基礎(chǔ)是一個工程最重要的一個部分，選擇合適的基礎(chǔ)形式及地基處理方法，不僅可以使結(jié)構(gòu)更安全，而且在一定程度上縮短工期、減小造價。

本工程為后續(xù)的廠房設(shè)計積累了經(jīng)驗(yàn)，值得大力推廣。

[1]《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB 5009-2012）.

[2]《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》（GB 51022-2015）.

[3]《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB50017-2003）.

[4]《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB50010-2010，2015版）.

[5]《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ 79-2012）.

[6]《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（GB50011-2010，2016版）.

[7]《山西省工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計》（晉14G01）.