葛宏伟

(合肥水泥研究设计院有限公司，安徽 合肥 230051)

0 前 言

在市场经济运行下，水泥厂之间竞争日益激烈，目前采用最有效的手段就是通过降低单位水泥生产成本来降低水泥的销售价格，所以水泥厂都利用生产水泥产生的余热来发电，把能耗降下来，从而实现降低生产成本。水泥厂余热发电部分共有四个车间：窑头余热锅炉、窑尾余热锅炉、汽轮发电机房、循环水泵房，其中窑头、窑尾余热锅炉是高宽比较大的设备，混凝土支撑结构层数少或者设备直接支撑在混凝土基础柱顶。

1 自然条件

某水泥厂拟建建筑物抗震设防类别为丙类。场地抗震设防烈度为7度(0.15 g)，第二组，建筑场地类别为Ⅰ1类，为建筑抗震一般地段。场地基本风压：0.45 kN/m2。拟建场地主要受力层范围内土层分布均匀，局部杂填土较厚，岩土性状差异不大，且地基基础设计等级为乙级，为均匀地基。

2 桩基方案选择

窑头余热锅炉框架平面图如图1，水平尺寸为15 m×3.085 m，设备顶面高度为25.1 m。

图1 桩基平面图

依据建筑物重要性、场地工程地质条件，表层回填土较厚，土层侧阻力偏低，钻孔灌注桩施工方便，对环境影响小，质量可靠，是最佳方案。选择第⑥层强风化砂岩作为桩端持力层，桩长50 m，桩径1 m，桩长细比在合理范围内。根据地址岩土勘察公司提供的桩计算数值见表1，计算后单桩竖向承载力特征值Ra为2 600 kN，抗拔承载力特征值为750 kN，水平承载力特征值为110 kN。

表1 钻孔灌注桩参数

3 分析计算

设备主体高度25.1 m，宽度3.085 m，高宽比大于8，超过规范限值，混凝土支柱顶高1.5 m，如图2。

图2 立面图

设备柱脚通过与混凝土柱顶预埋件焊接连接，设备本体钢结构稳定可靠。结构设计应考虑结构方案的技术合理性、实施的便利性和工程的综合经济性，重视概念设计，重视结构的选型和平面、竖向的规则性，结构应传力清晰，明确竖向荷载和水平作用的传力途径，对承载力、刚度和延性的关系进行优化调整。计算模型应与实际受力模型一致，必要时可补充多模型分析，对复杂结构应采用不少于两个不同力学模型的程序进行比较计算。

一是可以在计算软件里建立模型，根据水平构件的布置把设备分成若干层，再按照设备荷载的分部情况，在每层加上水平和竖向荷载。这种方法的局限性在于没有设备的杆件实际规格，只能根据经验假定，结构的整体刚度与实际不一致，传到基础的支撑点局部载荷会产生变化。

另外一种方法，根据设备专业提供的各种工况下的载荷来组合计算，与实际受力情况基本符合。对于高宽比超过规范限值的结构，水平荷载作用下的反应更为明显，还将影响到结构的抗倾覆能力、稳定性和安全性。对高宽比超限的结构应特别注意加强对结构稳定性的验算。风荷载对结构稳定验算，水平地震作用下结构的稳定问题，必要时可验算结构在设防烈度地震作用下的稳定问题。桩基础设计中,如果水平地震剪力完全由柱下桩基承担,势必造成桩数量过多,超过其竖向承载力所需的桩数。而框架柱下桩的水平承载能力又没有被利用,造成浪费,这样设计极不合理,可以通过在各基础承台间设置承台梁,将承台连接起来,使整个结构的桩基共同抵抗水平剪力,这样就可以在不增加桩数的情况下,满足桩水平承载能力的要求。

4 结论与建议

对长细比超过规范限值的设备支撑结构，可根据设备杆件尺寸在计算软件中建出准确的模型，水平载荷根据规范要求进行组合。特别注意基础采用天然独立或者条形基础时，结构整体稳定和抗倾覆验算。《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)对各类结构体系规定了相应的位移限值，目的是避免结构变形过大，造成结构附加二阶效应，造成结构倾覆力矩变大。我们要参考地震带来的影响，从而确保在地震影响下可以很好地控制住结构，防止结构失稳出现意外事故。

综上所述，本文笔者就“高层建筑混凝土结构的稳定设计”主题做出了简明的总结。在高层建筑的混凝土结构设计当中，我们应重视并且做好其稳定性设计工作，要善于总结出其中的缘故并进行挖掘，然后再对其进行一些有效针对性的方案，紧跟着实施解决，确保高层建筑混凝土结构的稳定性，从而可以满足内在的设计和广泛的使用。

[ID:009978]