多跨带多吊车门式刚架案例分析

李田田

（山西晋煤集团勘察设计院有限公司 山西晋城 048006）

1 项目立项背景

晋城宏圣建筑工程有限公司与太原煤气化神龙公司合作年产120万m2绿色可持续建筑模块建设项目——1#生产车间工程。本工程位于晋中市榆次区，抗震设防烈度为Ⅷ度。设计使用年限为50年，建筑物耐火等级：二级；建筑使用性质：常温下使用加工不燃烧物质的生产；火灾危险性类别：丁类；总建筑面积：34382.41m2。

另外本工程所处场地属于湿陷性黄土场地，天然地基的承载力和变形不能满足设计要求，需要进行地基处理。

2 项目的关键要点

2.1 结构形式

本工程建筑高度为16.34m，建筑总长405m，柱距7.5m，牛腿标高12.65m，跨度为21m×4，且车间内每跨拥有2台5t、4台16t和2台20tLD型电动单梁起重机，车间共4跨，总计32台吊车。吊车起吊高度均为12m。

墙体有两种类型：岩棉夹芯板墙体和砖墙体。内墙全部采用240厚烧结多孔砖。外墙1.2m以下均采用370厚烧结多孔砖。外墙1.20m以上采用100厚岩棉夹芯板，由专业厂家制作安装。

如此吊车多、跨数多、牛腿位置高且总长长的式刚架在一般设计中较为少见，且建筑场地属于八度区，对抗震要求较高。本工程总长为405m，共有57根轴线。根据《钢结构设计规范》（GB50017-2003）中表8.1.5温度区段长度值可知：热车间和采暖地区的非采暖房屋纵向温度区段最长可以达到180m。因此本工程需要设缝，考虑设置在19、20轴和38、39轴两处。在缝的两侧均设置柱间支撑、屋面水平支撑，加强水平受力连接；本工程中除屋面系杆外，在标高12.300m标高处增设一道水平系杆，形成封闭回路，加强整体性；两面山墙在8.450m标高处另外增设一道系杆，减小山墙柱的平面外计算长度。另外在本工程中还通过设置屋面及墙面隅撑、采用角钢支撑等措施加强结构整体性和稳定性。

另外本工程车间内部设有层高为3.300m的卫生间和办公室，墙体采用烧结多孔砖。针对砖和钢柱的连接节点，参照图集《晋14G01》第25页，在钢柱的外侧预焊栓钉，栓钉沿柱竖向高度间隔500一对，砖墙内预留的拉结筋与栓钉点焊，这样有效的使内隔墙和外墙拉结起来。

总结：

（1）本工程为八度区，对抗震要求较高，轻型门式刚架结构相较于混凝土抗震性能更好。

（2）本工程为单层空旷厂房，层高较高，门式刚架结构在满足净空要求条件下，通过增设系杆很好的保证了空间整体性。

（3）主体结构构件在车间内加工，现场负责安装，施工工期大大缩短。

2.2 地基处理

本工程所处场地位于山西省中部晋中盆地东北侧，属于河流冲击地貌单元。根据地质勘查报告，本场地属于湿陷性黄土场地，厚度约为自然地面以下5.5～8.5m；地基土主要有粉土、粉砂及粉质粘土组成，场地地基土不考虑液化及地下水影响。

综合考虑本工程采用CFG桩复合地基，基础形式采用钢筋混凝土独立基础。通过计算，CFG桩桩径选用500mm，桩长16m，单桩承载力特征值约为500kN，可以满足上部结构承载力计算要求。本车间功能为钢构件加工，装修标准较高，因此施工工艺选用噪声、泥浆污染较小的长螺旋钻孔、内泵压混合料灌注成桩形式。CFG桩内部不设钢筋，主要组成成分包括水泥、粉煤灰、碎石、沙，原料简单，施工简便，且施工质量也比较容易控制。

根据《建筑地基处理技术规范》（J220-2012），桩顶和基础之间应设置褥垫层，且厚度宜为桩径的40～60%。本工程中褥垫层厚度设为300mm。褥垫层很好的把桩与上部基础连接一起，使上部结构的力传至CFG桩基。桩和褥垫层及桩间的土共同作用，相互挤密，形成一个整体，提高地基的承载力，也减小地基变形。

总结：

（1）CFG桩内部不设钢筋，设计施工都比较简便。

（2）节约工期的同时，造价较小。

（3）推广应用情况。

晋煤集团下各个矿都有很多厂房，大多数需要设置吊车，且工期要求短，选用合适的结构形式显得尤为重要。轻型屋面门式刚架结构是比较流行的厂房结构选型，不仅可以满足大空间要求，而且塑性发展较好，发生危险可肉眼观测到，很大程度上杜绝危险发生。

基础是一个工程最重要的一个部分，选择合适的基础形式及地基处理方法，不仅可以使结构更安全，而且在一定程度上缩短工期、减小造价。

本工程为后续的厂房设计积累了经验，值得大力推广。

[1]《建筑结构荷载规范》（GB 5009-2012）.

[2]《门式刚架轻型房屋钢结构技术规范》（GB 51022-2015）.

[3]《钢结构设计规范》（GB50017-2003）.

[4]《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010，2015版）.

[5]《建筑地基处理技术规范》（JGJ 79-2012）.

[6]《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010，2016版）.

[7]《山西省工程建设标准设计》（晋14G01）.