工业地坪设计要点工业地坪一般由面层、垫层(为避免混淆下文均称结构层)、地基三层组成地坪的面层一般根据工艺要求由建筑专业设计结构层的上表面处理必须结合建筑面层分别对待一般可参照《重载地面轨道等特殊楼地面》06J305中的要求,例如混凝土面层(素面)和自流平环氧面层均要求随打随抹光地坪的垫层则根据荷载的大小、地基土承载力和变形参数等因素选择钢筋混凝土垫层(根据具体工程的情况可选用钢纤维混凝土垫层替代)或者素混凝土垫层,垫层的厚度及配筋根据计算确定本公司设计分工范围如下:1、冶金厂房主车间地坪和室内承载±3t/m2的地坪由结构专业设计,其它室内地坪由建筑专业设计2、室外区域承载±3t/nt的地坪由结构专业设计,其它地坪由总图专业设计地坪的地基根据地基土和荷载情况以及工艺要求大致分为如下几类天:然地基、地基加固处理、桩基其中地基加固处理的方法主要有换填法、复合地基(刚性桩复合地基、柔性桩复合地基、刚-柔性桩复合地基)、机械压实法、堆载预压和砂井堆载预压、强夯法、振冲法、旋喷法等第一节天然地基及浅层换填处理地基的地坪垫层设计天然地基上的地坪垫层分为整体现浇式和可调整的现场就地预制式1、整体现浇式地坪结构层1.1在地坪堆载均匀、地基承载力满足要求时,荷载标准值在8t/m2以上的地坪设计可直接选用图集06J305《重载地面、轨道等特殊楼地面》中重载地面设计,地坪变形缝的设置应按照该图集第12、13页要求设置,并在设计图中注明。
荷载标准值在3t/m2~8t/m2之间根据具体情况参照该图集8t/m2的配筋或者不配筋1.2 当地坪荷载为点或线接触时,根据当量圆形荷载计算结构层厚度,(附件1:计算例题及Excel计算小程序)实际设计时大多为该种情况,出于精细化设计的考虑,要求工艺专业提供详细的符合实际情况的堆载资料,即提供而不是像现在笼统地提3t/m2之类,只有堆板坯或者成品板可以按堆载均匀的情况考虑,对于钢卷堆放、辊子堆放、检修区域、车辆区域等地坪均应提供详细的荷载资料,即提供荷载作用点、荷载作用面积、荷载大小等1.3 整体现浇式地坪结构层根据荷载大小分素混凝土地坪和钢筋混凝土地坪(或者钢纤维混凝土地坪)采用钢纤维混凝土地坪时,钢纤维的掺量及地坪厚度理论上应根据计算确定,计算可采用屈服线性理论,考虑裂缝后期强度目前国内尚无商业化的计算软件,根据经验设计一般来说,钢纤维的体积率在0.26%~0.38%之间,即钢纤维掺量在20〜30kg/m31.4 一般情况下,钢筋混凝土地坪下层钢筋的混凝土保护层厚度为40mm,无需设素混凝土垫层上海、宁波等软土地基上宜设素混凝土垫层1.5 无腐蚀性介质的室内地坪按一类环境类别设计;无腐蚀性介质的室外地坪按二(a)或者二(b)类环境类别设计;有腐蚀性介质的根据具体情况另定。
整体现浇式地坪设计模板见附图12、可调整地坪用于:当地坪堆载较大但沉降和平整度要求一般时,为了便于沉降后调整,可采用碎石或矿渣垫层上铺钢筋混凝土预制板的地坪,即先做碎石垫层,上铺砂垫层,再铺设钢筋混凝土预制板预制板应采用双层配筋,设护边角钢施工图应标明防止预制板施工时与其下之土粘结在一起需采取的有效隔离措施可调整的现场就地预制式地坪设计模板见附图2天然地基工业地坪经验选用表(供上海地区设计时参考)地坪简述地坪厚度砼等级何载情况一般用处素砼地坪150〜200C15~C20W3t/m2车间柱间,无重型车辆行驶,也无大的不均匀堆载底层配筋钢筋混凝土地坪150〜200C253~6t/m2基层处理好、堆载较均匀,对平整度要求不是很高双层配筋钢筋混凝土地坪200〜250C25〜C304~8t/m2堆载不均匀,有重型汽车行驶,对平整度要求不是很高可调式钢筋混凝土地坪200〜250C25〜C306〜8t/m2一般用于对平整度要求不高,有条件调整地坪的库房注1:表中钢筋混凝土整体地坪可视项目的具体情况,用钢纤维混凝土替代一般非均匀受力的工业地坪设计应根据工艺所提供的详细荷载数据,用附件1验算混凝土结构层厚度。
注2:设计可调式地坪时,设计人员需核实吊车的起吊范围3、地坪设计相关规范、规程、标准图集:《建筑地面设计规范》GB50037-96《建筑地面施工及验收规范》GB50209-2002《重载地面、轨道等特殊楼地面》06J305《切断型钢纤维混凝土应用技术规程》DG/TJ08-011-2002《佳密克丝钢纤维混凝土建筑地面工程技术规程》DBJ/CT-008-2000第二节复合地基的地坪垫层设计当地坪堆载大到地基承载能力不能满足时,宜采用复合地基等地基加固方法处理基层一般根据地坪的允许沉降量限值来设计在梅钢冷轧工程等均有应用,上述工程主要采用刚性桩复合地基,采用细小的短桩(摩擦型)加固地基土,在梅钢工程中在桩顶采用了砂垫层(褥垫层),使桩间土能够充分发挥作用也有些工程,采用水泥土搅拌桩、碎石桩等柔性桩复合地基处理水泥粉煤灰碎石(CFG)、水泥土搅拌桩、碎石桩等地坪下地基加固设计按《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2002中相关条文进行地坪厚度及配筋参照天然地基地坪对于PHC桩复合地基,为设计者方便使用,按《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008第5.6节软土地基减沉复合疏桩基础中规定设计计算。
地坪的厚度和配筋分别按承载能力极限状态和正常使用极限状态计算,计算采用JCCAD或SAP2000软件模拟计算复合地基地坪下一般均设200~300厚褥垫层,具体设置时按《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2002中相关条文进行复合地基地坪设计模板见附图3第三节桩基地坪设计对于堆载很大,沉降要求高,平整度要求高的地坪,宜采用桩基地坪,又根据具体的使用要求和堆载情况分别采用进入最佳持力层的长桩或进入相对稳定承载能力相对高的土层的短桩桩地坪的厚度根据桩的冲切计算决定,桩地坪的配筋可假设为无梁楼盖计算,桩相当于柱为了节约投资,尽可能采用桩帽处局部加厚的不等厚地坪,相当于带柱帽的无梁楼盖建议地坪桩桩顶嵌入地坪50mm桩地坪一般可按设备基础设计,不设假缝和平头缝等,仅设伸缩缝桩基地坪计算例题例1:按带柱帽的无梁楼盖考虑,对跨中板带的板厚取400,假定受作用面积为100x100的局部荷载作用计算冲切:1. 计算Bs:Bs=a/b=100/100=1.000〈2,取Bs=2.0002. 确定板柱结构中柱类型的影响系数as:对于角柱as=203•计算临界截面的周长Um:Um=(a+ho)*2+(b+ho)*2=(100+350)*2+(100+350)*2=1800mm4.计算影响系数n:n1=0.4+1.2/Bs=0.4+1.2/2.000=1.000n2=0.5+as*ho/(4*Um)=0.5+20*350/(4*1800)=1.472n=min(n1,n2)=min(1.000,1.472)=1.0005•计算截面高度影响系数Bh:h=400W800,取Bh=1.0。
6.验算冲切承载力(不配筋):0.7*Bh*ft*n*Um*ho=0.7*1.0*1.27*1.000*1800*350=560kN则局部荷载标准值最大为560/(1.05*1.4)=380kN,故实际情况一般均能满足冲切要求对柱上板带的板厚取950,假定桩集中反力设计值为2950kN,不考虑板面均布荷载,得Fl=2950kNW0.7*Bh*ft*n*Um*ho=3475.036kN,冲切满足要求建立模型,计算出柱上板带和跨中板带的最大弯矩,根据承载能力极限状态和正常使用极限状态计算板内配筋计算软件采用理正工具箱(SAP2000校核),建模时做一定简化,采用混凝土地坪(C25)平均厚度(400+950)/2=675来考虑自重产生的弯矩部分另悬挑跨长取0.6m1叫]帆|L—mm柱上板带最大负弯矩为870kN・m/m,简化考虑桩支座对弯矩折减的影响取M=0.95*870=825kN・m/m,按板有效高度h=950-35=915mm计算柱上板带上层配0筋,As=M/(ys*fy*h)=3140mm/m用理正工具箱中截面设计求得选用钢筋巾022@110(As=3456,裂缝宽度为0.311mm基本满足。
跨中板带最大正弯矩为200kN・m/m,按板有效高度h=400-50-30=320m计0算跨中板带下层配筋As=M/Ys*fy*h)=2290mm/m用理正工具箱中截面设计求0得选用钢筋巾20@100(As=3142,裂缝宽度为0.242mm基本满足例2:按带柱帽的无梁楼盖考虑,对跨中板带的板厚取400,对柱上板带的板厚取600,同例1,跨中板带及柱上板带均满足抗冲切要求建立模型,计算出柱上板带和跨中板带的最大弯矩,根据承载能力极限状态和正常使用极限状态计算板内配筋计算软件采用理正工具箱(SAP2000校核),建模时做一定简化,采用混凝土地坪(C25)平均厚度(400+600)/2=500来考虑自重产生的弯矩部分另悬挑跨长取0.5m求得的弯矩图如下,单位kN•m/mOE:-70.867o55:-4168.83E367.88R-P6-5,5O61os9-367.88R-161.055Cj5zi?-4925£曙2RR28.25$柱板带最M=0.95*As二M/(Y(As=25mLfi'-71.54BgmS-68.11?r-Cd50028G0280066G050Q跨中板带最大正弯矩为85kN•m/m,按板有效高度h=400-50-30=320mm计算0跨中板带下层配筋As=M/(Ys*fy*h)=920mm/m。
用理正工具箱中截面设计求得选0用钢筋巾16@150(As=1340),裂缝宽度为0.180mm,满足。