淺談鋼結(jié)構(gòu)煙囪樓梯間的設(shè)計(jì)

張宗昌

摘 要：本文通過實(shí)際工程8個(gè)煙囪樓梯間的設(shè)計(jì)過程，淺顯介紹了改造項(xiàng)目中鋼結(jié)構(gòu)煙囪樓梯間平面布置是如何確定，樁基選型，柱間支撐設(shè)置，柱腳做法等應(yīng)注意的問題，同時(shí)也介紹了模型計(jì)算對(duì)于方案確定及優(yōu)化的重要指導(dǎo)意義，以最終到達(dá)安全，可靠，經(jīng)濟(jì)。

關(guān)鍵詞： 煙囪樓梯間；優(yōu)化；安全；經(jīng)濟(jì)

1 鋼結(jié)構(gòu)煙囪樓梯間設(shè)計(jì)過程簡介

要做好鋼結(jié)構(gòu)煙囪樓梯間的設(shè)計(jì)，首先是要去現(xiàn)場(chǎng)取得第一手的資料，然后，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)第一手資料進(jìn)行煙囪樓梯間的地基選型及上部結(jié)構(gòu)的方案的確定，這個(gè)過程需要對(duì)上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模計(jì)算，對(duì)比分析上部結(jié)構(gòu)應(yīng)力，及風(fēng)荷載下的位移，傳至基地的內(nèi)力也是決定上部結(jié)構(gòu)布置的因素。整個(gè)過程，都是并行且雙向進(jìn)行的。

2 第一手原始資料的獲取

第一手原始資料的獲取包括三方面信息的獲取。首先，需要獲取上游專業(yè)的條件；其次，應(yīng)該去項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)親自查看現(xiàn)場(chǎng)已有煙囪的圖紙和實(shí)地情況資料，包括現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地地上和地下周圍的情況；最后，應(yīng)該和業(yè)主、維保人員多多溝通，以獲取現(xiàn)場(chǎng)看不到的信息。

第一手資料信息應(yīng)包含：原設(shè)計(jì)樁長、樁型、±0.000m相對(duì)應(yīng)的絕對(duì)高程、原基樁豎向承載力特征值、水平承載力特征值、抗拔承載力特征值、樁基礎(chǔ)承臺(tái)頂和底面標(biāo)高、煙囪直徑等相關(guān)信息，這些信息的獲取需要去業(yè)主檔案室查閱項(xiàng)目竣工圖。

上游專業(yè)條件是設(shè)計(jì)的依據(jù)，必不可少。親自查看現(xiàn)場(chǎng)是設(shè)計(jì)方案可行的關(guān)鍵一環(huán)，是保證設(shè)計(jì)進(jìn)度和建設(shè)進(jìn)度的基礎(chǔ)。

譬如在某項(xiàng)目中重整單元增上加熱爐煙氣自動(dòng)檢測(cè)裝置項(xiàng)目中，查看現(xiàn)場(chǎng)時(shí)，發(fā)現(xiàn)煙囪西北方向是放置新建煙囪樓梯間的最佳方位，煙囪正南方位將現(xiàn)場(chǎng)落實(shí)，打樁機(jī)進(jìn)不去，該方位被排除在外。隨后和業(yè)主車間人員對(duì)接方案時(shí)，告知煙囪西北方位45°處空地已經(jīng)預(yù)留給了別的項(xiàng)目。隨后寫郵件匯報(bào)業(yè)主領(lǐng)導(dǎo)，業(yè)主召集施工單位，查看現(xiàn)場(chǎng)后，施工單位打算將打樁機(jī)拆開后拉進(jìn)去，再進(jìn)行組裝，與此同時(shí)，業(yè)主將樓梯間方位改到了西南45°方位。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)挖探坑，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)該方位有電纜溝，最后將該樓梯間方位調(diào)整到了煙囪正南方位。

上面的例子是現(xiàn)場(chǎng)第一手資料對(duì)設(shè)計(jì)方案的影響佐證。

3 地基選型

有了第一手資料，就可以進(jìn)行下一步的設(shè)計(jì)。地基選型除了查看地址報(bào)告外，主要是根據(jù)煙囪樓梯間的受力特點(diǎn)和機(jī)械作業(yè)特點(diǎn)選擇。

煙囪樓梯間一般都比較高，且大都位于沿海地區(qū)，風(fēng)荷載比較大，且大都因?yàn)樘詈５鼗?，一般都采用樁基礎(chǔ)。由于上部結(jié)構(gòu)傳至基礎(chǔ)底部的拔力會(huì)比較大，所以，我們會(huì)選擇抗拔承載力比較可靠的樁型。通常情況工程中會(huì)選用鉆孔灌注樁，而不選用預(yù)應(yīng)力管樁或是預(yù)制樁型。此外，鉆空灌注樁還有一個(gè)非常大的優(yōu)勢(shì)，就是需要的作業(yè)面比較小，經(jīng)與施工單位溝通，只要離原有建筑物邊緣有1.50m的空隙就可作業(yè)。預(yù)應(yīng)力管樁或是預(yù)制樁需要采用壓裝機(jī)或者錘入法施工。壓裝機(jī)需要的空間比較大，而錘入法施工會(huì)對(duì)相鄰建構(gòu)筑物地基造成一定的不利影響。

為了降低造價(jià)，我們可以盡量的使樁數(shù)少一些。比如，現(xiàn)場(chǎng)已有煙囪采用的抗拔力比較好的樁型，且承臺(tái)底板足夠大而承載力富裕，我們可以考慮利用原有煙囪承臺(tái)，具體做法為在原承臺(tái)上植筋。

4 上部結(jié)構(gòu)的布置方位及平面柱距

影響上部鋼結(jié)構(gòu)的平面布置方位的因素主要有兩個(gè)方面。第一，主要受煙囪周圍地上建筑物與之距離的遠(yuǎn)近；第二是地下管線和構(gòu)筑物的影響。

上部結(jié)構(gòu)的平面柱距主要取決于樓梯間的高度。高度越高，需要的柱距越大。在風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值和樓梯間高度相同的情況下，柱距越小，樓梯間頂部的位移越大，傳至結(jié)構(gòu)底部的樁基拔力亦越大。當(dāng)然，煙囪樓梯間周圍地上和地下的建筑物，也影響平面柱距尺寸的大小。其中高度因素決定了平面尺寸的最小取值，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況決定了實(shí)際采納值。見表1。

從上表看出，平面尺寸的確定，多方案試算過程是必不可少的。連續(xù)重整就是最好的佐證。

5 柱腳形式

鑒于煙囪樓梯間比較高，且風(fēng)荷載比較大，我們都是采用埋入式柱腳，按照規(guī)范要求錨入深度去2.5～3.0Hc，并設(shè)置抗剪栓釘。

6 柱間支撐布置方式

柱間支撐的布置方式及取舍主要取決于其平面尺寸。如果平面尺寸比較大，柱間支撐可以在樓梯間四周布置連續(xù)布置；反之，則需要設(shè)置懸挑平臺(tái)，柱間支撐在進(jìn)出平臺(tái)時(shí)需要取消，造成柱間支撐不連續(xù)。

7 樓梯間平臺(tái)與煙囪平臺(tái)的關(guān)系

（1）懸挑平臺(tái)與煙囪平臺(tái)標(biāo)高相同（在懸挑平臺(tái)與煙囪平臺(tái)之間做一個(gè)2.0×1.8的小平臺(tái)將其連接起來，平臺(tái)僅在懸挑平臺(tái)端連接，在煙囪平臺(tái)端滑動(dòng)）；

（2）懸挑平臺(tái)與煙囪平臺(tái)標(biāo)高不在一個(gè)標(biāo)高時(shí)，一般將樓梯間平臺(tái)標(biāo)高降到低于煙囪平臺(tái)250mm以下，且樓梯間懸挑平臺(tái)伸入煙囪平臺(tái)底部300mm。

（3）當(dāng)煙囪樓梯間離煙囪比較近時(shí)，是比較理想的一種情況，此時(shí)，煙囪就可以不設(shè)置平臺(tái)，利用煙囪樓梯間懸挑平臺(tái)就可以。

8 防腐

煙囪鋼結(jié)構(gòu)防腐做法同石化裝置其他鋼結(jié)構(gòu)做法，在此不再贅述。

9 防火

新版石化防火規(guī)范不再要求煙囪樓梯間鋼構(gòu)件做防火處理，這一點(diǎn)不同于舊規(guī)范規(guī)定標(biāo)高10.0m一下梁、柱做防火處理。

以上是鋼結(jié)構(gòu)煙囪樓梯間的設(shè)計(jì)過程。實(shí)際工程應(yīng)該根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況及工程特點(diǎn)選擇安全、合理、可行的方案。鋼結(jié)構(gòu)材料，焊縫質(zhì)量等級(jí)等要求按《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》執(zhí)行，不再一一贅述。