一种可伸缩墙皮柱柱脚的设计应用

于 大 永

(北京中冶设备研究设计总院有限公司，北京 100029)

·结构·抗震·

一种可伸缩墙皮柱柱脚的设计应用

于 大 永

(北京中冶设备研究设计总院有限公司，北京 100029)

结合工程实例，针对工程中厂房墙皮柱的变形问题，采用了将墙皮柱上端悬挂于吊车梁上，下端水平连接于刚性地坪的设计方法，经实践表明采用该设计方法节约了地基处理费用，使得受力合理，同时简化了施工。

工业厂房，地质条件，悬挂墙皮柱，柱脚

1 工程概况

某冶金企业轧钢车间，位于广东沿海地区，厂房基本柱距12 m，两跨跨度均为30 m，厂区地质条件较差，厂房排架柱基础采用PHC预应力管桩基础，为将墙梁跨度控制在一个比较合理的范围之内，在排架柱间设置纵墙墙皮柱。为节约造价，通过改变结构受力体系来实现墙皮柱基础不采用桩基础。

2 设计方案

在工业厂房设计中，墙皮柱上端水平连接于屋面或者吊车梁，下端铰接或刚接于基础。墙皮柱属于压弯构件，主要承受墙板及墙梁自重产生的竖向荷载和风荷载，一般竖向荷载比较小，对其影响较大的是风荷载产生的水平力。在地基承载力比较差的情况下，由于考虑基础沉降又必须做桩基础，导致了承载力极大的桩浪费在了竖向力非常小的基础上，大幅增加了造价和施工工期。在工业设计中常用的解决方法是将墙皮柱悬挂在吊车梁上，墙皮柱柱脚只传递水平力，竖向可以变形，很好的解决了这一问题，本工程采用的就是这种设计方案。

将墙皮柱悬挂在吊车梁上的做法在工业厂房的设计中叫做悬挂式墙皮，将墙皮柱悬挂于吊车梁上，通过吊车梁将竖向力传递至厂房柱，而墙皮柱则不再将竖向力传递至基础，仅需传递水平力，由于大型工业厂房通常需做钢筋混凝土或者混凝土地坪，地坪完全可以传递墙皮柱的水平力，这样就使得墙皮柱不再需要单独做基础，而仅需与地坪水平连接即可，这样即可大幅度降低造价。其计算模型为将墙皮柱在吊车梁位置分为上下两个部分，吊车梁以上至屋面墙皮柱为压弯构件，竖向力传递给吊车梁系统的辅助桁架，上下端水平力分别传递给吊车梁系统和屋面系统；吊车梁以下至基础为拉弯构件，竖向力依然传递给吊车梁系统的辅助桁架，上下端水平力分别传递给吊车梁系统和地坪。这种设计方案的重点就是柱脚的连接做法，过去常用的做法是传统的做法多柱脚不落地，用夹板连接于地面，夹板和柱脚简单的采用长孔螺栓连接，螺栓拧的过紧，则加大了摩擦力，拧的过松，则可能会造成脱落，而且由于频繁的变形，油漆极易脱落，锈蚀后进一步加大了摩擦力，使得计算假定和实际情况相去较远。本工程设计的这种可伸缩的墙皮柱柱脚结构(详见图1)，由墙皮柱(1)、柱底板(2)、传力钢管(3)、套管(4)、圆形底板(5)和混凝土地坪(6)组成。墙皮柱与柱底板，柱底板与传力钢管之间均采用焊缝连接；套管与圆形底板之间采用焊缝连接；传力钢管与套管之间注满黄油，且传力钢管和套管竖向距离100 mm，详见图1。

其传力原理如下：墙皮柱将水平力通过焊缝传递至柱底板及传力钢管，传力钢管通过侧壁将水平力传递至套管，并由套管传递给混凝土地坪。传力钢管和套管之间注满黄油，不但可以极大的增加润滑，减少摩擦力，而且可以避免钢管内锈蚀。由于柱底与地坪之间留有空隙，墙皮柱在竖向荷载的作用下，会产生竖向变形；而且墙皮柱挂在辅助桁架上，当吊车负重行驶时吊车梁会产生变形同样会对墙皮柱产生竖向变形，此时传力钢管在套管内通过黄油的润滑作用上下移动，而在风荷载作用下产生水平力的时候，传力钢管通过侧壁的接触，将水平力传递给套管，该结构既保证了荷载的有效传递，又可以无需做基础，而大大降低了成本。由于黄油的使用，完全解决了这些问题，并且使得维护更为简单。

3 实际应用效果

该工程建成至今已有3年，目前该厂房墙皮柱柱脚连接牢固，柱底传力钢管(3)与套管(4)之间由于黄油的存在，未发生锈蚀，工作良好。

4 结语

本设计在地质情况比较差的大型工业厂房设计中，通过对压弯构件墙皮柱的计算模型进行改变，很好的解决了悬挂墙皮柱的变形问题，其实际计算假定以及理论模型具有极高的相似性，受力明确，并且可操作性非常良好，不但降低了厂房结构的工程成本，而且防锈性能良好，提高了耐久性。在实际工程中得到了广泛的应用。

[1] 王一骏.钢结构设计手册[M].北京：中国建筑工业出版社,2004.

[2] 柴 昶，宋曼华.钢结构设计与计算[M].北京：机械工业出版社,2006.

The application of a kind of wall-column base for structure design

Yu Dayong

(BeijingMetallurgicalEquipmentResearchDesignInstituteCo.,Ltd,Beijing100029,China)

Combining with the engineering cases, aiming at the problem of deformation of workshop wall-column, the paper adopts the design method by hanging wall-column upper end on crane beam and the connection between lower horizontal part and rigid terrace, and proves by the practice that the design method saves the foundation treatment cost with reasonable stress and simplified construction.

industrial workshop, geological condition, hanging wall-column, column base

2015-02-10

于大永(1977- )，男，高级工程师

1009-6825(2015)12-0025-02

TU318

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