某滨江改扩建热电厂储煤棚基础设计
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摘要：近年来对于建筑结构工程师概念设计的能力要求越来越高，本文详细叙述了一个热电厂储煤棚的基础设计，因为其基础受到作为改扩建项目场地布局的限制，大部分落在软土地基上，设计者将基础布置成传力路径简明而且造价较优的基础形式。供类似项目参考。
关键词：基础设计；传力路径；概念设计。
中图分类号：S611文献标识码： A
该储煤棚是安徽马鞍山某热电厂技改工程的一个控制性项目，建筑轴线长9m╳11=99m宽33m，工艺所要求的建筑结构型式为：下部是钢筋混凝土柱基础和高3m的四面钢筋混凝土挡煤墙，上部是33m跨度的钢结构刚架、柱距9m。配一台5t桥式抓斗吊。额定最大储煤量为9,000t洗精煤，燃煤通过自卸汽车运输到储煤场中，再通过起重机抓斗将煤倒运储煤场中间设置的倒运站，经倒运站的钢料仓运送到在地下部分的皮带尾部，通过皮带机输送到发电主厂房。
1结构与基础方案的选择
拟建储煤棚纵向较长，因在总图布置上受到既有老厂的场地限制，储煤棚一端的地基位于老滩涂的软土地基上，而另一端靠近场区内的一座丘陵边缘、基础落在了中风化岩石地基上。储煤棚的结构布置是地上3m是钢筋混凝土的挡煤墙，挡煤墙上部是跨度为33m单跨钢结构钢架，设置一部5t的抓斗吊车，如图1和图2示。
图1.基础布置图
图2.储煤棚横向剖面图
接到设计任务后，场地现状给储煤场基础的选型带来了困难。
设计者首先想到的是“大趾脚钢筋混凝土挡煤墙+桩基础”的方案，但经过估算该方案不仅挡煤墙的断面大、桩数也很多，而且上部钢结构的柱基础与挡煤墙连接处传力复杂且力学模型也不清晰。
经过分析选择了传力路径如下框图的结构布置方案：
这样就将厂房柱基础间的挡煤墙简化为上下自由端，两侧仅与厂房柱基础连接竖直单向板，挡煤墙所承受的内力主要是煤的侧向推力通过墙传递到厂房柱基础上；厂房柱基础根据地基的条件设计成在场地为软土地基情况下的高杯口桩承台以及落在基岩上的独立高杯浅基础。
选择这样的布置方案，桩数为17╳2=34根桩。而采用大趾脚挡煤墙、墙下布置桩基的方案，不仅挡煤墙的混凝土量大而且桩基的数量需要100多根，且材料用量大，并且传力的途径也不明晰。
从以上的框图中可以看出，基础形式受到场地制约又须满足燃煤的储量需要，落在了两种不同的地基上，突破了《建筑抗震设计规范GB50011-2010》中第3.3.4条“同一结构单元的基础不宜设置在性质截然不同的地基上”的要求，这一方面场地的特征现状也是本设计的难点之一。经过分析，场地的设计地震基本加速度为0.05g、VI度设防，没有地基土液化，工程设计对策上：钢结构刚架的纵向构件的节点连接均设计为铰接，进行群桩基础的沉降变形验算控制沉降量，略突破规范中“不宜”的要求进行了工程实践。
2 挡煤墙设计
按要求，挡煤墙顶标高要求达3m，设计把墙底部定在-0.5m处，主要是考虑到储煤棚设计的室内外地坪高差为150 mm，为防止煤外泻，底部两侧还要回填填实。
忽略墙的重力，墙构件受力主要是煤产生的侧向水平推力是承受水平梯形分布荷载为主的板式受弯构件，垂直方向是承受墙自重的钢筋混凝土深梁构件。设计墙体配筋时，对于水平荷载仅考虑内侧回填土填实煤堆满、而外侧无回填土的情况，配筋按上下两段配置不同间距的受力钢筋。
挡煤墙两侧还连接厂房基础，基础的不均匀沉降等原因会带来次生应力，而且在B轴长度99m没有开口和永久缝，在墙上下两端配置暗梁。
3工程实践中积累的经验
该储煤场纵向轴线长99m， A轴一侧有运输燃煤的卡车与推土机进出，四段纵向柱距间隔不需做挡煤墙，而B轴一侧为了尽可能增加有效的堆煤储量连续99m未设建筑缝。
连续长99m不设永久缝，尽管超出了规范要求，不过设计要求在厂房纵向墙中段设置施工后浇带，在墙上下两端设置的暗梁能抵御一些由温度与不均匀沉降产生的变形；况且储煤场建筑属一般工业建筑，裂缝控制等要求不高，又是储存固体物料的地上结构，即使局部出现一些裂缝煤粉尘也难以透过微裂缝泻出，经修补、后果也不会很严重；再者如果设建筑永久缝，厂房在设缝处就需要做双柱基的形式，上部设计为双柱式，即基础墩与桩基和钢结构刚架均要增加出一些工程量。
综上，选定挡煤墙结构为现浇连续的钢筋混凝土结构，在B轴线上挡煤墙未设置建筑永久缝。投入使用后，结构一切正常，整个储煤场运行情况良好。
4 总结
在结构设计时，特别是初始阶段，设计人员把握好结构概念设计和方案布置显得尤为重要。此外结构模型的传力路径要清晰明确，同时在满足功能布置的前提下要进行几个结构子方案的综合比较。
有时受制于场地限制等原因，一些方案不能完全满足规范要求，如本储煤棚的基础落在两种性质不同的地基上，需要进行全面具体的分析，必要时可适度突破规范，满足工艺上的要求。
参考文献：
[1] 建筑抗震设计规范（GB50011-2010）[S].北京：中国建筑工业出版社，2010
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