建筑結(jié)構(gòu)和諧設(shè)計(jì)點(diǎn)滴以連云港出口加工區(qū)銅精礦混礦項(xiàng)目設(shè)計(jì)為例

崔偉壽

和諧設(shè)計(jì)基于各方面和各專業(yè)的融合，和諧設(shè)計(jì)應(yīng)是適度、適當(dāng)、相輔相成的。建筑結(jié)構(gòu)和諧設(shè)計(jì)與各方面及其各專業(yè)關(guān)聯(lián)密切，設(shè)計(jì)應(yīng)遵守國(guó)家現(xiàn)行規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)應(yīng)與設(shè)計(jì)手冊(cè)和諧、與環(huán)境及客觀實(shí)際和諧。

1.設(shè)計(jì)概況

本項(xiàng)目位于連云港出口加工區(qū)內(nèi)，東側(cè)為云杉路，南側(cè)為規(guī)劃路，西側(cè)為云祥路，北側(cè)為云陽(yáng)路，擬建于江蘇錦達(dá)保稅倉(cāng)儲(chǔ)服務(wù)有限公司租賃場(chǎng)址，場(chǎng)地平坦，道路通暢，交通便捷，水、電等基礎(chǔ)設(shè)施完好，地貌單元屬于海積平原，地層分布較穩(wěn)定，平均海拔大約在3m～5m[1]。

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要工程內(nèi)容包括混礦廠房及輔助用房等。其中，混礦廠房為30m+33m+30m 的三聯(lián)跨單層鋼筋混凝土柱鋼屋蓋排架結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)188.08m，寬93.48m，高13.5m，總建筑面積18135m2。

2.建筑結(jié)構(gòu)與工藝設(shè)備的和諧設(shè)計(jì)

工藝設(shè)備與建筑結(jié)構(gòu)和諧設(shè)計(jì)是該項(xiàng)目和諧設(shè)計(jì)的重中之重，主要工藝設(shè)備的選擇對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)影響突出，設(shè)計(jì)中建筑結(jié)構(gòu)與工藝設(shè)備及有關(guān)方面進(jìn)行了積極合作，經(jīng)過(guò)多次優(yōu)化確定了技術(shù)經(jīng)濟(jì)較為合理的工藝設(shè)備方案。項(xiàng)目總投資（含鋪底流動(dòng)資金）由最初的1.5 億元以上降到0.8 億元以下，提高了本項(xiàng)目的盈利能力和抗風(fēng)險(xiǎn)能力。

調(diào)研三次初步設(shè)計(jì)方案，工藝設(shè)備選擇與建筑結(jié)構(gòu)和諧設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)如下：

（1）第一稿初步設(shè)計(jì)：工藝較為復(fù)雜，主要設(shè)備選擇抓斗吊及皮帶廊皮帶機(jī)，皮帶廊及車輛交通運(yùn)輸所占空間較大，倉(cāng)容相對(duì)較小，建筑結(jié)構(gòu)方案為地下深礦倉(cāng)廠房，建筑高度較大，深基坑支護(hù)，降水等施工難度大，技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理性最低，投入產(chǎn)出效益最低。

（2）第二稿初步設(shè)計(jì)：工藝較為復(fù)雜，主要設(shè)備選擇鏟運(yùn)車及皮帶廊皮帶機(jī)，皮帶廊及車輛交通運(yùn)輸所占空間較大，倉(cāng)容相對(duì)較小，建筑結(jié)構(gòu)方案為地上礦倉(cāng)廠房，建筑高度較大，局部深基坑需支護(hù)、降水等，技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理性較低，投入產(chǎn)出效益較低。

（3）第三稿初步設(shè)計(jì)：工藝較簡(jiǎn)潔，主要設(shè)備選擇鏟運(yùn)車及翻堆機(jī)，車輛交通運(yùn)輸所占空間較小，倉(cāng)容相對(duì)較大，建筑結(jié)構(gòu)方案為地面礦倉(cāng)廠房，建筑高度較低，無(wú)深基坑支護(hù)，降水等施工困難，技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理性較高，投入產(chǎn)出效益較高。

銅精礦混礦生產(chǎn)線屬原料混配作業(yè)，在設(shè)計(jì)上要求技術(shù)先進(jìn)，生產(chǎn)可靠，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)。根據(jù)智利或秘魯?shù)你~礦石性質(zhì)及國(guó)外混礦廠的相關(guān)運(yùn)行情況（國(guó)際混礦行價(jià)約9US$/t），從業(yè)主的利益和工藝技術(shù)的要求為出發(fā)點(diǎn)，設(shè)備選擇將遵循下列原則：

（1）工藝設(shè)備選擇寧簡(jiǎn)勿繁，設(shè)備規(guī)格宜大型化，以適應(yīng)混礦加工廠的生產(chǎn)要求，便于管理，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，并減少?gòu)S房空間和投資。

（2）要求設(shè)備性價(jià)比高、可靠、高效，以保證順利投產(chǎn)和正常持續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)。

（3）主要設(shè)備按其在生產(chǎn)過(guò)程中的作用，考慮了不同的波動(dòng)系數(shù)或安全系數(shù)。

（4）新選設(shè)備要利于采購(gòu)，備品備件供應(yīng)渠道暢通，以保證設(shè)備的完好率和運(yùn)轉(zhuǎn)率。

主要工藝設(shè)備選擇：新建混礦加工廠的主要目的之一是為金川公司銅冶煉廠提供充足的原料供應(yīng)，同時(shí)，可將原料混配工藝前提，降低生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)成本。

主要工藝流程設(shè)計(jì)：通過(guò)保稅流程后運(yùn)輸來(lái)的銅精礦原料，按照品質(zhì)分為優(yōu)質(zhì)礦和復(fù)雜礦，在混礦廠房可實(shí)現(xiàn)分別堆存。銅精礦來(lái)料方式不定，或散裝，或集裝箱，混礦廠房可同時(shí)滿足散裝物料和集裝箱物料的卸貨作業(yè)，其中，散裝物料直接卸至混礦廠房原料礦倉(cāng)內(nèi)，集裝箱物料通過(guò)廠房?jī)?nèi)的電動(dòng)葫蘆將噸包料提升人工破包后，再卸至混礦廠房原料礦倉(cāng)內(nèi)。

正常生產(chǎn)時(shí)，鏟運(yùn)車先將優(yōu)質(zhì)礦和復(fù)雜礦按比例堆配成條形料堆，翻堆機(jī)再沿著條形料堆進(jìn)行翻混作業(yè)，最后，由鏟運(yùn)車將混配后的成品銅精礦或者堆入成品礦倉(cāng)內(nèi)，或者直接裝入自卸式汽車外銷。

綜合以上，該項(xiàng)目設(shè)計(jì)任務(wù)已基本完成，工藝設(shè)備選擇與工藝流程及其建筑結(jié)構(gòu)的和諧設(shè)計(jì)再調(diào)研，對(duì)該項(xiàng)目的實(shí)施及效益尤為重要。

3.建筑空間和諧設(shè)計(jì)

倉(cāng)儲(chǔ)加工項(xiàng)目和諧設(shè)計(jì)，物流周轉(zhuǎn)要突出“快”，工藝設(shè)備選擇相應(yīng)要簡(jiǎn)潔，再結(jié)合當(dāng)?shù)貓?chǎng)地條件等，建筑空間高度要盡可能“低”、跨度要盡可能“小”。

工業(yè)廠房應(yīng)符合模數(shù)制，建筑空間和諧設(shè)計(jì)貴在尺度適當(dāng)。主廠房為30m+33m+30m 的三聯(lián)跨單層鋼筋混凝土柱鋼屋蓋排架結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)188.08m，寬93.48m，高13.5m。其主跨33m，跨度略偏大3m，對(duì)上部結(jié)構(gòu)屋架經(jīng)濟(jì)合理選型影響較大。主要生產(chǎn)工藝設(shè)備選擇有：自卸汽車、翻堆機(jī)、鏟運(yùn)機(jī)等。其中，自卸汽車和鏟運(yùn)機(jī)的正常裝卸工藝流程（高度）和堆礦高度，對(duì)建筑空間高度及礦堆擋墻高度等設(shè)施的和諧設(shè)計(jì)影響相對(duì)較大。“高、大、全”的設(shè)計(jì)追求不符合本項(xiàng)目的性質(zhì)和特點(diǎn)，堆礦高度、建筑高度技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理性的調(diào)研尚有較大空間。

4.地基基礎(chǔ)和諧設(shè)計(jì)

上部結(jié)構(gòu)與地基基礎(chǔ)是共同的空間工作關(guān)系，建筑地基基礎(chǔ)和諧設(shè)計(jì)應(yīng)結(jié)合場(chǎng)地巖土工程條件和上部結(jié)構(gòu)的層數(shù)、高度、跨度及荷載分布類型等綜合確定。

該項(xiàng)目擬建于江蘇錦達(dá)保稅倉(cāng)儲(chǔ)服務(wù)有限公司租賃場(chǎng)址上。主要建筑物處于地形平坦的海積平原軟弱地基上，地層分布較穩(wěn)定。場(chǎng)地巖土工程條件詳見工程地質(zhì)勘察報(bào)告?？辈毂砻?，場(chǎng)地基底各土層水平向分布較為穩(wěn)定，土體強(qiáng)度變化不大，但垂直向土體差異較大，土層種類較多，均勻性差。

4.1 地下水埋藏條件

本地區(qū)地下水主要為賦存于第四系松散沉積物中的潛水，補(bǔ)給來(lái)源為大氣降水和地表水，排泄主要為蒸發(fā)和徑流。地下水穩(wěn)定水位為0.50m～0.95m，據(jù)連云港地區(qū)水文地質(zhì)資料，連云港市最高洪水位（85 國(guó)家高程基準(zhǔn)）3.50m，年平均水位1.35m，水位變化幅度隨季節(jié)變化，變化幅度為0.50m 左右。

4.2 設(shè)計(jì)參數(shù)

抗震設(shè)防烈度為7 度；基本地震加速度值為0.10g；設(shè)計(jì)地震分組為第三組；建筑場(chǎng)地類別屬Ⅲ類場(chǎng)地；結(jié)構(gòu)的安全等級(jí)為二級(jí)；地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)丙級(jí)；設(shè)計(jì)使用年限為50 年；抗震設(shè)防類別丙類。

根據(jù)當(dāng)?shù)厥┕そ?jīng)驗(yàn)及場(chǎng)地土層工程地質(zhì)特性，荷載較重大子項(xiàng)結(jié)合成樁工藝特點(diǎn)、工期要求等，可選混凝土預(yù)制管樁基，樁長(zhǎng)約24m，樁經(jīng)0.4m，壁厚0.12m，單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值（概算）為1065kN，持力層為第4 層～第7 層黏土層，樁的極限端阻力為2300/2500KPa，極限側(cè)阻力為85/80KPa。單樁豎向極限承載力特征值應(yīng)由載荷試驗(yàn)確定。

其他荷載較小子項(xiàng)基礎(chǔ)采用淺基礎(chǔ)，對(duì)第2 層淤泥質(zhì)黏土和第3 層淤泥應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)地基處理。根據(jù)當(dāng)?shù)厥┕そ?jīng)驗(yàn)及場(chǎng)地土層工程地質(zhì)特性，混礦廠房地基采用粉噴樁對(duì)軟基進(jìn)行處理，樁長(zhǎng)約15m（水泥50kg/m），樁經(jīng)0.5m，樁距1.5m，復(fù)合地基承載力特征值（130KPa ≤fak ＜160KPa），應(yīng)由載荷試驗(yàn)確定。粉噴樁頂部均宜設(shè)1m 左右厚的整片砂石土換土墊層（褥墊），地基承載力特征值（160KPa ≤fak ＜200KPa）應(yīng)由載荷試驗(yàn)確定；輔助用房采用天然地基淺基礎(chǔ)，基底設(shè)800mm 厚砂石土換土墊層，地基承載力特征值（60KPa ≤fak＜80KPa）應(yīng)由載荷試驗(yàn)確定。

綜上，結(jié)合項(xiàng)目的性質(zhì)和特點(diǎn)及其場(chǎng)地巖土工程條件等，上部建筑宜輕型化，倉(cāng)儲(chǔ)加工運(yùn)輸要求均為重載地面，地基設(shè)整片換填墊層，上設(shè)構(gòu)造筏板混凝土地面一體化更為和諧。

5.上部結(jié)構(gòu)構(gòu)件和諧設(shè)計(jì)

該項(xiàng)目結(jié)合場(chǎng)地巖土工程地質(zhì)條件，屋面采用輕型鋼結(jié)構(gòu)，由于主跨大于30m，采用了梯形角鋼屋架，如優(yōu)化為輕型鋼管屋架，建筑空間高度可減小0.5m，可減少近萬(wàn)立方米的建筑體積；還可減小風(fēng)載的效應(yīng)，提高結(jié)構(gòu)的抗力效應(yīng)；輕型鋼管屋架重量較輕，可節(jié)約鋼材200t 左右，節(jié)約投資數(shù)百萬(wàn)元以上。另外，該項(xiàng)目位于連云港濱海潮濕地帶，加之混礦生產(chǎn)粉塵飛揚(yáng)及霧化降塵反復(fù)。實(shí)踐證明：鋼管屋架圓形截面體表面積比小（1 倍），在濕度較大的廠房?jī)?nèi)防腐較好，耐久性損傷較低；在粉塵較大廠房?jī)?nèi)不易積灰集水，可大大減少積灰作用。

綜合堆礦及其生產(chǎn)工藝設(shè)備選擇，為防止機(jī)械碰撞損傷作用等，上部結(jié)構(gòu)墻柱選型均為鋼筋混凝土構(gòu)件，結(jié)構(gòu)體系整體穩(wěn)定性較好，具有較好的抗側(cè)力剛度和抗碰撞作用，還考慮了更和諧的活動(dòng)裝配式擋墻設(shè)計(jì)。

6.結(jié)語(yǔ)

通過(guò)連云港出口加工區(qū)銅精礦混礦項(xiàng)目設(shè)計(jì)調(diào)研，為了該項(xiàng)目更和諧的設(shè)計(jì)，探索了潛在效益較大的幾個(gè)主要方面。工業(yè)建筑的和諧設(shè)計(jì)，關(guān)系到投入產(chǎn)出的經(jīng)濟(jì)效益；民用建筑的和諧設(shè)計(jì)，與千家萬(wàn)戶的方方面面息息相關(guān)?？茖W(xué)發(fā)展、探索創(chuàng)新、和諧設(shè)計(jì)有待我們?cè)O(shè)計(jì)人員及有關(guān)方面的共同努力。