浅谈钢结构烟囱楼梯间的设计

2019-10-21张宗昌

装饰装修天地 2019年5期

张宗昌

摘要：本文通过实际工程8个烟囱楼梯间的设计过程，浅显介绍了改造项目中钢结构烟囱楼梯间平面布置是如何确定，桩基选型，柱间支撑设置，柱脚做法等应注意的问题，同时也介绍了模型计算对于方案确定及优化的重要指导意义，以最终到达安全，可靠，经济。

关键词：烟囱楼梯间；优化；安全；经济

1 钢结构烟囱楼梯间设计过程简介

要做好钢结构烟囱楼梯间的设计，首先是要去现场取得第一手的资料，然后，根据现场第一手资料进行烟囱楼梯间的地基选型及上部结构的方案的确定，这个过程需要对上部结构进行建模计算，对比分析上部结构应力，及风荷载下的位移，传至基地的内力也是决定上部结构布置的因素。整个过程，都是并行且双向进行的。

2 第一手原始资料的获取

第一手原始资料的获取包括三方面信息的获取。首先，需要获取上游专业的条件；其次，应该去项目现场亲自查看现场已有烟囱的图纸和实地情况资料，包括现场场地地上和地下周围的情况；最后，应该和业主、维保人员多多沟通，以获取现场看不到的信息。

第一手资料信息应包含：原设计桩长、桩型、±0.000m相对应的绝对高程、原基桩竖向承载力特征值、水平承载力特征值、抗拔承载力特征值、桩基础承台顶和底面标高、烟囱直径等相关信息，这些信息的获取需要去业主档案室查阅项目竣工图。

上游专业条件是设计的依据，必不可少。亲自查看现场是设计方案可行的关键一环，是保证设计进度和建设进度的基础。

譬如在某项目中重整单元增上加热炉烟气自动检测装置项目中，查看现场时，发现烟囱西北方向是放置新建烟囱楼梯间的最佳方位，烟囱正南方位将现场落实，打桩机进不去，该方位被排除在外。随后和业主车间人员对接方案时，告知烟囱西北方位45°处空地已经预留给了别的项目。随后写邮件汇报业主领导，业主召集施工单位，查看现场后，施工单位打算将打桩机拆开后拉进去，再进行组装，与此同时，业主将楼梯间方位改到了西南45°方位。经现场挖探坑，发现现场该方位有电缆沟，最后将该楼梯间方位调整到了烟囱正南方位。

上面的例子是现场第一手资料对设计方案的影响佐证。

3 地基选型

有了第一手资料，就可以进行下一步的设计。地基选型除了查看地址报告外，主要是根据烟囱楼梯间的受力特点和机械作业特点选择。

烟囱楼梯间一般都比较高，且大都位于沿海地区，风荷载比较大，且大都因为填海地基，一般都采用桩基础。由于上部结构传至基础底部的拔力会比较大，所以，我们会选择抗拔承载力比较可靠的桩型。通常情况工程中会选用钻孔灌注桩，而不选用预应力管桩或是预制桩型。此外，钻空灌注桩还有一个非常大的优势，就是需要的作业面比较小，经与施工单位沟通，只要离原有建筑物边缘有1.50m的空隙就可作业。预应力管桩或是预制桩需要采用压装机或者锤入法施工。压装机需要的空间比较大，而锤入法施工会对相邻建构筑物地基造成一定的不利影响。

为了降低造价，我们可以尽量的使桩数少一些。比如，现场已有烟囱采用的抗拔力比较好的桩型，且承台底板足够大而承载力富裕，我们可以考虑利用原有烟囱承台，具体做法为在原承台上植筋。

4 上部结构的布置方位及平面柱距

影响上部钢结构的平面布置方位的因素主要有两个方面。第一，主要受烟囱周围地上建筑物与之距离的远近；第二是地下管线和构筑物的影响。

上部结构的平面柱距主要取决于楼梯间的高度。高度越高，需要的柱距越大。在风荷载标准值和楼梯间高度相同的情况下，柱距越小，楼梯间顶部的位移越大，传至结构底部的桩基拔力亦越大。当然，烟囱楼梯间周围地上和地下的建筑物，也影响平面柱距尺寸的大小。其中高度因素决定了平面尺寸的最小取值，现场实际情况决定了实际采纳值。见表1。

从上表看出，平面尺寸的确定，多方案试算过程是必不可少的。连续重整就是最好的佐证。

5 柱脚形式

鉴于烟囱楼梯间比较高，且风荷载比较大，我们都是采用埋入式柱脚，按照规范要求锚入深度去2.5～3.0Hc，并设置抗剪栓钉。

6 柱间支撑布置方式

柱间支撑的布置方式及取舍主要取决于其平面尺寸。如果平面尺寸比较大，柱间支撑可以在楼梯间四周布置连续布置；反之，则需要设置悬挑平台，柱间支撑在进出平台时需要取消，造成柱间支撑不连续。

7 楼梯间平台与烟囱平台的关系

（1）悬挑平台与烟囱平台标高相同（在悬挑平台与烟囱平台之间做一个2.0×1.8的小平台将其连接起来，平台仅在悬挑平台端连接，在烟囱平台端滑动）；

（2）悬挑平台与烟囱平台标高不在一个标高时，一般将楼梯间平台标高降到低于烟囱平台250mm以下，且楼梯间悬挑平台伸入烟囱平台底部300mm。

（3）當烟囱楼梯间离烟囱比较近时，是比较理想的一种情况，此时，烟囱就可以不设置平台，利用烟囱楼梯间悬挑平台就可以。

8 防腐

烟囱钢结构防腐做法同石化装置其他钢结构做法，在此不再赘述。

9 防火