某钢结构厂房柱下混凝土基础加固设计与施工_王新.pdf

2008年? ?6 月郑 州 大 学 学 报 ( 工 学 版 )Jun?2008 第 29卷? 第 2期Journal of ZhengzhouUniversity (Engineering Science)Vol ?29? No?2 ? ? 收稿日期: 2008- 03- 26; 修订日期: 2008- 04- 27 ? ? 作者简介: 王新玲 ( 1963- ): 河南新乡人, 郑州大学教授, 博士. 主要从事结构工程方向的研究工作, E?mai:l xinling? wang zzu. edu. cn ? ? 文章编号: 1671- 6833( 2008) 02- 0041- 03 某钢结构厂房柱下混凝土基础加固设计与施工 王新玲, 姚章堂, 朱俊涛, 吕 ? 林 (郑州大学 土木工程学院, 河南 郑州 450001) 摘? 要: 针对某钢结构厂房, 在上部结构主体完工时检测发现钢柱下钢筋混凝土独立基础的混凝土强 度不足 C10, 设计计算了钢结构加固基础的方案, 使基础的承载力满足要求, 并对施工方法和顺序进行 研究探讨. 加固后的混凝土独立基础, 不仅满足强度要求, 而且施工速度快、 方法简单, 对原混凝土扰动 最小, 达到了预期的目的. 该设计及施工方案可供同类工程加固处理参考. 关键词: 加固设计; 钢筋混凝土基础; 钢结构加固 中图分类号: TU 378 . 2? ? 文献标识码: A 0? 引言 郑州某钢结构厂房, 上部采用钢构柱、 钢屋 架、 钢檩条及钢吊车梁等组成的钢结构, 柱下采用 钢筋混凝土独立基础, 主体结构完工后, 验收时 发现基础混凝土出现马面蜂窝现象, 如图 1所示, 经过检测部门检测, 柱下独立基础混凝土强度在 C10左右, 与设计要求 C30相差甚远. 根据检测结 果, 该工程安全等级鉴定为 Du级, 厂房施工停 止, 必须对已完成的混凝土独立基础进行加固. 图 1? 原钢筋混凝土独立基础 Fig. 1?ExistingR. C single foundation 1? 钢筋混凝土独立基础的加固设计计算 该厂房主要生产大型钢桥梁的重要配件, 在吊 车作用下, 厂房柱需承担较大的弯矩, 因此, 加固设 计的理念是后加的荷载 (尤其是吊车的动力荷载 ) 要由后加固的结构部分来承担, 在考虑加固方案 时, 可采用增大基础截面并按原基础底面的配筋 植入原混凝土基础的加固方法 1- 2. 但由于混凝土 强度太低, 一旦进行钢筋植入及穿入原基础施工 时,使混凝土受到振动很容易酥裂, 造成整个厂房 倒塌的严重后果, 通过比较, 决定采用基础柱下部 叠浇钢筋混凝土、 上部加钢构套的方案进行加固处 理,其底部原混凝土则作为新加固独立基础的垫 层.具体加固设计如图 2所示. 1 . 1? 混凝土独立基础上部钢结构加固设计计算 1 . 1 . 1? 钢构套强度及稳定性验算 图 2的 ? - ?剖面及图 3为基础钢构套加固 形式及尺寸. 选取一组独立基础最不利的内力组 合, 按钢结构规范 3- 4进行验算. N An + Mx ?xWnx = N An + Mx 1. 05 W1x = 36 . 93 N /mm 2 f = 215 N /mm 2 由上可知, 钢构套截面强度满足要求. N ?xA + mxMx ?xW1x1- 0. 8 N N EX = 36 . 9 N /mm 2 f = 215 N /mm 2 所以弯矩作用平面内的整体稳定性满足规范 要求. N ?yA + ! txMx ?bW1x = 34 . 1N /mm 2 0 . 8 ! (160+ 0 . 5#x+ 25) 235 fy = 49. 28 腹板的稳定性不满足要求, 需要设置加劲肋 一道: 肋宽 bs= 80mm; 肋厚 1/15bs, 取为 10mm. b t = 94 40 235 fy = 41 . 8 . 翼缘稳定性不满足要求, 需要设置加劲肋 2 道: 肋宽 bs= 150 mm; 肋厚 1/15bs, 取为 10 mm. 1 . 1 . 2? 钢构套焊缝设计 焊缝形式及尺寸: 所有的焊缝焊角尺寸 hf= 8mm, 则 he= 0 . 7hf = 5 . 6 mm, 焊缝形式如图 4所示. 焊缝强度按钢结构规范 3- 4验算: M Ix Y0- N A = 125 . 7 ! 10 6 5 . 53! 10 9 ! 475 . 6- 971 000 39 424 0 所以, 厂房的所有基础采用上述的焊缝形式 及焊缝尺寸, 焊缝强度满足要求. 1 . 2? 加固后基础下部的强度验算 如图 2的 ? - ?剖面所示, 新增加的净截面 混凝土部分按相应文献 5- 6进行抗冲切验算、 抗剪验算以及抗弯验算, 其结果均满足规范要求. 图 4? 钢构套焊接示意图 Fig. 4?Steel fram eW elding chart 2? 混凝土独立基础加固施工方法 2 . 1? 独立基础下部的加固施工方法 首先将原基础底面作为地基及基础垫层, 在 基础底面四周支模板, 浇注 C30混凝土至原基础 短柱底部以上 30mm; 待混凝土达到设计强度的 75 %以上按照原基础配筋在上面配置钢筋网片 (同原设计 ), 然后浇注 C30混凝土至原柱顶以下 600mm, 待混凝土强度达到设计强度的 80 % 以 上, 再进行钢结构加固施工, 钢板与原基础上部留 50mm 保护层, 浇注 M 25膨胀水泥砂浆, 以达到 钢板与原基础混凝土紧密接触. 最后再支模板, 浇 注外侧 C30级混凝土. 2 . 2? 独立基础钢结构部分加固施工方法 如图 5所示为钢构套中各钢板编号图. 其施 ? 第 2期王新玲等? 某钢结构厂房柱下混凝土基础加固设计与施工 43? ? ? 工顺序如下: 图 5? 钢构套中各钢板编号图 Fig . 5? No. chart of plate in steel fram e ( 1)将底面钢板 、 # 采用对接焊焊接; 再将 竖向钢板 、 %按图 5拼接方法, 采用双面焊缝焊 接; 然后将竖向钢板 、 %一起焊接在底面钢板 、 # 上面. ( 2)将底面钢板 RC foundation;steel structure strengthening