维普资讯 http://www.cqvip.com 上海建设斟技２００７年第６期· ｌ 壤黪镰ｌ＿ｌ ＿上海通用汽车有限公司某大型工业厂房基础设计 王健宁杨金花沈洁雯 上海市机电设计研究院有限公司 摘要 大型工业厂房轴网大、结构受力工况复杂。同时，由于工艺特殊、设备布置错综繁复、 荷载重且沉降控制严格，给基础设计增加了难度。结合上海通用汽车有限公司某油漆车间基础和 设备基础设计，分析其应注意的问题和技巧。 关键词 工业厂房 油漆车间 基础 螺旋钻孔压灌混凝土桩Ａｂｓｔｒａｃｔ ＰＨＣ管桩 Ｔｈｅｒｅ ａｒｅ ｃｏｍｐｌｅｘ ａｘｉａｌ ｎｅｔｗｏｒｋ ａｎｄ ｌｏａｄ·－ｂｅａｔｉｎｇ ｆｏｒ ｌａｒｇｅ·－ｓｃａｌｅ ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ｂｕｉｌｄ．－ ｉｎｇ．Ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ，ｃｏｍｐｌｅｘ ｆａｃｉｌｉｔｉｅｓ ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ ａｎｄ ｓｔｒｉｃｔ ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ ｃｏｎｔｒｏｌ ｍａｋｅ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｉｔｓ ｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｍｏｒｅ ｄｉｆｆｉｃｕｌｔ．Ｃｏｍｂｉｆｎｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｃｅｒｔａｉｎ ｐａｉｎｔｉｎｇ ｗｏｒｋｓｈｏｐ ａｎｄ ｆａｃｉｌｉｔｉｅｓ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｇｅｎｅｒａｌ Ｍｏｔｏｒｓ Ｃｏｍｐａｎｙ Ｌｉｍｉｔｅｄ，ｓｏｍｅ ａｔｔｅｎｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｓｋｉｌｌｓ ａｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｐａｉｎｔｉｎｇ ｗｏｒｋｓｈｏｐ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｓｐｉｒａｌ ｂｏｒｅｄ ｅａｓｔ— ｗｉｔｈ·－ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｐｉｌｅ ＰＨＣ ｐｉｐｅ ｐｉｌｅ Ｏ前言 桩基础的选择上，从表１可见ＰＨＣ桩的单位体积承 载力…最优，其次是螺旋钻孔压灌混凝土桩（简称压 灌桩），再次是钻孔灌注桩（简称灌注桩）。但ＰＨＣ桩 油漆车间轴网大、结构受力工况复杂，除主厂房 外还设有众多工艺辅房（如公用站房、废水处理站、 车体分配中心等）和５０ ｍ烟囱。同时，厂房内喷漆、 前处理、电泳等工艺布置错综复杂，在稠密的厂房基 础和设备基础中还盘桓交织着埋深４．１５０ ｍ的烟道 以第④、⑤层作持力层承载力偏小，难以满足要求； 而以第⑥层作为持力层，沉桩难度又太大。因此，主 体结构基础采用６６００ ｍｍ压灌桩。 压灌桩适应性强，能在复杂地质条件下成桩。混 凝土从钻杆中压人孔内，具有密实、无缩径等优点。 连续压灌超流态混凝土护壁成孔，对桩周土有渗透、 挤密作用，提高了桩周土的侧摩阻力。根据试桩报 系统。这些因素增加了基础设计中既要满足工艺和 安全要求、又要经济简单的难度。 １ 工程概况 工程位于沈阳市北大营街。主体为４层混凝土 框架，东西长３２２．５ ｍ、南北长９１ ｍ，柱距１２ ｍ、１４ 告，桩的实际特征值是计算值的１．１１倍，且沉降量 非常小（４．７２ ｒａｍ）。与灌注桩相比，是其承载力的 １．４６倍，与经验提高倍数（１．５～２．０倍）接近 】。同 时，该桩型承载力较高与桩长范围砂层厚度有关，因 为砂层更利于浆液向周边渗透扩散。 ２．２前处理、电泳和喷漆工段设备 前处理、电泳和喷漆是油漆车间的三大核心工 ｍ；跨度７～１１ ｍ，高度２８．４ ｍ，建筑面积４６ ０３８ ｍ 。 场区地貌单元为浑河老扇，地下水稳定水位为 ６．３～７．６ ｍ。工程地质情况见表１。 ２基础设计 ２．１ 主体结构 该工程因杂填土厚，未考虑天然基础方案。在 表１工程地质情况 ｌ６一 维普资讯 http://www.cqvip.com 上海建设斟技２００７年第６期· 艺，设备皆由德国ＤＵＲＲ公司原装进口。根据外方 资料，既有点、线荷载，又有面荷载。根据以往经验， 设备基础的设计思想是“自成体系”，即将“桩一承台 深回填区域轮廓线 基础梁一板”形成一层楼板体系。设计中需解决好 以下几个问题：合理选择桩型，兼顾承载力与经济 性；基础布置既对应荷载又兼顾灵活性；左顾右盼， 协调和避让厂房基础、烟道（见图１）等；满足设备安 装不确定性的需要。 厂房柱基础 烟道 烟道 图１ 喷漆工段设备基础与烟道、厂房柱相互关系示意 与厂房基础不同，设备基础采用ＰＨＣ桩，以第 ⑤层为持力层即可满足承载力需要。ＰＨＣ桩方案比 压灌桩方案的造价低，故该工程设备桩皆采用ＰＨＣ 桩。考虑到沉桩可能有困难，设计时必须按照持力层 等高线区分桩长。 ２．３深回填区域的处理 拟建场地存在一深回填区域，东西宽２７ ｍ、南 北长４３ ｍ，最深处达９ ｍ，系近期挖除日本侵华时某 地下工事后回填形成。由于此区域恰巧位于厂房基 础、烟囱、烟道、喷漆室交错密布处，经多次论证，并 与业主、施工方多次商榷，确定对此区域采用６６００ ｍｍ高压旋喷桩处理（见图２）；采用标号４２５号的新 鲜普通硅酸盐水泥，成桩的桩身强度ｆｃｕ≥２ ＭＰａ，水 泥掺量按ｆｃｕ控制；每根高压旋喷桩承载力特征值 为１００ ｋＮ，复合地基承载力特征值为８０ ｋＮ／ｍ 。 ３基础设计要点 ３．１ ＪＣＣＡＤ（基础设计软件）的错误 （１）２００５年０４版ＪＣＣＡＤ在计算覆土和承台的 混合重量时，错误地只取承台高度进行计算，即：无论 输入的承台底面标高是多少，ＪＣＣＡＤ计算混合重量 时所取厚度”ｈ”永远是”柱底标高——承台底标高”所 得数值。对此，需人工干预。否则，在承台面积大、地面 堆载重且承台落深的情况下，计算结果将有较大偏 差。人工干预的方法是将ＪＣＣＡＤ漏算的自重，按面积 分摊于各桩，预先将其从输入的单桩承载力中扣除。 （２）单桩承载力特征值与设计值导算错误。一般 特征值和设计值存在如下关系——“设计值一特征 值×１．２５”，但ＪＣＣＡＤ在换算时采用“设计值＝特征 图２深回填区高压旋喷桩加固地坪桩 值Ｘ １．２０５”。所以，可能出现验算“总信息”不出红 字，但某荷载设计值组合工况下出红字的情况。 ３．２基础计算的几个问题 ３．２．１ 地面堆载 本工程据外方资料，地坪堆载３０ ｋＮ／ｍ。。以６ 桩承台（面积１４．４ ｍ ）为例，承担地坪荷载达４３２ ｋＮ，约是单桩承载力的１／４，极可能影响桩数。因 此，地坪堆载在基础计算中是不能忽视的，设计者不 能怕麻烦，必须在ＪＣＣＡＤ中以附加荷载形式输入。 同时，应注意有些车间堆载“名义值”虽很大（如冲压 车间为８０～１００ ｋＮ／ｍ。），但实际不会全堆满。比如 在吊车盲区，重型工件、模具是不会堆到这个区域 的。这种情况就可以打折。 ３．２．２联合承台宜相互验算 有些设计人员为图方便，仅取联合线两边单体 中的某一个计算。虽然叠加了另一侧的柱底反力，但 难免有纰漏。此工程即出现过一边计算通过，另一边 却通不过的情况，原因是大型厂房荷载特殊，柱底反 力Ｎ、Ｑ、Ｍ随工况的变化无明显规律。 ３．２．３承台等强设计必须取１．２倍单桩承载力设 计值（扣除自重） 承台计算允许按照等强设计（即以桩受力达到 承载力１００％情况计算承台抗弯、抗剪、抗冲切）。有 些设计人员错误地取单桩承载力扣除自重后进行等 强设计，造成计算结果偏不安全；也有些设计取１．２ Ｒｄ（设计值），却不扣自重，造成计算结果偏大，承台 过厚且配筋多，造成浪费。 ３．３后浇带的处理 超大超长厂房必须设置后浇带。但后浇带影响 ｌ７一 维普资讯 http://www.cqvip.com 上海建谩斟技２００７年第６期· 致影响单桩的稳定。 ３．５基础梁在承台、柱上的锚固节点 工期，常受到业主及施工方的抱怨。为妥善处理此 问题，该工程利用“简支梁”的巧妙做法，释放梁一 端的伸缩变形，既缩短了工期，又起到了后浇带的 大柱网造成基础梁跨度较大，一般按两端固支 梁计算。这要求梁端在承台上可靠锚固。基础梁与柱 的平面关系、与承台标高的立面关系多种多样，如果 不在设计图中明示（见图４），施工人员容易忽视，造 作用，效果很好。简支梁位置选择要恰当，应选跨度 小、受力小的地方，如楼梯间。 ３．４设备基础设计 ３．４．１设备安装灵活 成锚固不到位、受力状改变、产生过大变形和裂缝等。 ３．６承台顶、基础梁顶标高的确定 该类厂房基础顶标高一般定为一１．０００ ｍ。该工 程经过与各专业密切配合，仅在给排水、暖通专业提 设备安装时需要在基础上打入螺栓，设置钢柱 脚。因此基础梁顶标高设计为板底标高。设备安装 时可在任何地方打螺栓。既充分满足了设备安装灵 活性的需要，又不必担心螺栓会伤及基础梁内钢筋 （见图３）。 出要求的位置，予以降低，其它基础顶标高均为 ０．５００ ｍ。基础顶面抬高后，有利于上部结构位移 控制，并减少柱底弯矩和土方工作量、减轻基础梁负 担，从而节省了大量费用。但要注意基础底面标高尚 需满足抗冻要求。 ４结论 （１）采用螺旋钻孔压灌混凝土桩作为厂房基础， 图３基础梁板剖面示薏 ３．４．２集水井悬挂、大门处联系梁可轮压 集水井以往仅作普通地坑设计。后发现由于集 水井置于天然土层，虽经夯实，与设备基础间仍产 ＰＨＣ桩作为设备基础的桩型搭配，既可满足工业厂房 基础承载力的要求，又可兼顾工艺布置的灵活性。 （２）工业厂房设备基础与主体结构基础同等重 要。应认真分析荷载，重视其形成原理，同时严谨计 生不均匀沉降，裂缝处向外泄漏液体，形成环境污 染。将集水井“挂”在基础梁上，很好地解决了这一 算、加大设计深度，从而做到安全经济。 （３）工业厂房基础及设备基础有别于一般建筑 问题。一般２桩承台的联系梁可按构造设置，按规 范高跨比最小可取１／１５。但该联系梁若位于大门 处，则必须考虑轮压影响。 ３．４．３单桩承台联系梁可斜拉 基础，其节点设计至关重要，细节决定成败。虽然厂 房种类繁多，但设计者在积累经验的过程中，可以探 寻出不同类型工业建筑基础设计的相通之处。 参考文献： 设备桩避让厂房桩，就近布置，为满足桩间距” ３ｄ”要求，常出现设备桩不规整的情况。单桩承台按 规范要求应设双向联系梁。但无法在正交的两个方 向拉结时，如若剪力、弯矩不大，可以考虑斜拉，不 ［１】蒋建平，高广运．桩单位体积承载力问题探讨…．工业 建筑，２００６，３６（９）：４３—４５，６７． 【２１杨小微，陈光，郭旭．钻孔压浆桩的设计与应用［Ｊ１．低 温建筑技术，２００１，８６（４）：５４—５５． 基础粱宽超过柱边处理 Ｃ—Ｃ 图４基础梁锚固示意 （收稿日期：２００７—０９一ｌＯ） １８一
