２００２年第４期
鞍钢技术
ＡＮＧＡＮＧＴＥ：【：ＨＮ（）１工）ＧＹ·ｊ３·鞍钢冷轧厂ｌ号、３号镀锌线主厂房结构设计 尹子峰赵兰金祥武
（鞍钢集团设计研究院）
摘要详细介绍了鞍钢“十五”重点改造工程项目玲轧厂１号、３号热镀锌线工程主厂房结构方案设计特点、主要设计参数及构造做法，并对施Ｔ过程中出现的问题驶处理等作了全面总结和评述，为々后类似工程提供经验参考，
关键词镀锌线厂房地基处理同架结构
ＭａｉｎＷｏｒｋｓｈｏｐＳ／ｒｕｃｌｕｒｅＤｅｓｉｇｎｏｆＮｏ．１ａｎｄＮｏ．３ＧａｌｖａｎｉｚｉｎｇＩｉｎｅｉａ
Ａｎｇ＇ａｎｇＣｏｌｄＲｏｌｌｅｄＳｔｒｉｐＰｌａｎｔ
ＹｉｎＺｉｆｅｎｇＺｈⅢ’ｌａｎｌｉｎＸｉａｎｇｗｕ
（ＡｎｇａｎｇＤｅｓｉｇｎａｎｄＲｅｓｅａｒｃｈｌｒ”ｓｆｉｔｕｔｅ）
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ＫｅｙＷｏｒｄｓ
ｇａｌｖａｎｉｚｉｎｇｌｉｎｅｗｏｒｋｓｈｏｐ奴ｔｒｅａｔｍｅｎｌｎｅｔｗｏｒｋｓｔｒｕｅｒｌｌｒｅ
ｌ工程概况
鞍钢冷轧厂１号、３号镀锌线工程足鞍钢“十五”改造期间重点改造工程项目，总投资近１２亿元人民币，引进比利时ＣＭＩ公司先进镀锌线牛产技术殷成套生产设备，每条镀锌线设计年产优质镀锌建筑板４０万ｔ。生产线位于鞍钢冷轧，’西侧，主厂房区域构筑物包括轧后库、镀锌线主厂房（岛跨、低跨）、横切跨及成品库；附属建筑包括主电室、漫备维修闭、锌锭库、水处理车间等。本文对上厂房镀锌跨、成品库及横切跨土建地基处理及基础设计、上部结构设计进行详细论述，对涉及有戈施工问题进行分析探讨。构筑物平面图见斟１。
横切跨ＪＩ主电室ｌ维修间Ｉｌ主电室
镀锌后跨（低跨）Ｉ镀锌跨（高跨）
戚品ｊ皋Ｉｆ主电摩』ｆ锌锭库¨主电室
低重心脚轮图Ｉ构筑物平面总图
２镀锌线主厂房结构主要设计参数及特
点
按外方ＣＭＩ１－．艺要求，１号、３号两条镀锌生
HDPE多孔加筋缠绕波纹管
产线对称布置在同一厂房内。镀锌跨丰厂房足整轧后库
个工艺布置的核心，在冶金工业厂房建筑中属高度最高、跨度最大的结构。厂房设计参数由镀锌工艺流程确定。１号、３号线镀锌工艺流程为：冷轧板卷进入轧后库上开卷机；经人套进人加热炉，
·５４·《鞍钢技术》２００２年第４期
加热后人锌锅区镀锌；再经光整机光整，人出套至卷板机，成品下线进入成品库。由此确定厂房主要设汁参数如下：（１）厂区标高分４个区域：（ａ）人口区域，高度由人套塔架及加热炉塔架高度确定，轨面标高２９．５ｍ，厂房高度３９．０ｍ，吊车起重量】６ｔ，长度４８ｍ；（ｂ）锌锅区域，高度由锌锅塔架高度确定，轨面标高为３７．５ｍ，厂房高度４３．５ｍ，吊车起重量１２ｉ，长度６０ｍ；（ｃ）出口区域，高度由出套塔架确定，轨面标高２７．０ｍ，厂房高度３６，０ｍ，吊车起重量３６ｔ，长度９６ｍ，以上三区域总长２０４ｍ，为高跨厂房；（ｄ）镀锌后跨及成品库区域，镀锌后跨长２０４ｍ，轨面标高１２，０ｍ，屋面高度１８．２ｍ，吊车起蓐量３６ｔ；成品库长２６４ｍ，轨面标高９．０ｍ．吊车起重量３６ｔ；横叨跨长１０８ｍ，轨面标高为９．０ｍ，吊车起重量２０ｔ。（２）厂房柱距均为１２ｍ．镀锌跨跨度４０．０ｍ，成品库跨度２０．５ｍ，横切跨跨度１８ｍ，总建筑面积２．３万ｍ。。
该厂房结构丰要设计特点如一Ｆ：（１）柱子系统全部采用钢管混凝土结构，由螺旋焊接钢管作 ——ｊＬ为主管，无缝钢管为支管，内灌Ｃ４０混凝土，上柱为实腹焊接工字形钢柱。（２）４０ｍ跨主厂房屋面采用人字形网架形式，２０．５ｍ跨成品库及１８ｍ横切跨采用轧制Ｈ型钢梁组成主、次梁板结构。焊接实腹钢吊车梁体系，屋面及侧墙围护结构由彩夹心压型板组成。典型剖而见罔２、罔３。
圈２高跨剖面图
图３低跨剖面图
３地基处理及基础形式
３．１地质概括
工程地质钻探表明，整个厂区从地表往下依次为：（１）回填层：主要由口伪时期回填的矿渣、工业废料等维成，厚度５～８ｍ，分布极不均匀；（２）亚粘上层：Ｅ＝４ＭＰａ，＾一１２０ｋＰａ，层厚４～５“；（３）粘土层：一一８ＭＰａ，Ａ一１７０ｋＰａ．层厚１７ｍ。３．２地基处理及基础形式
按卜部结构形式特点及地基场地情况，最高厂房标高达４３．５０ｍ．构筑物变形及内力基本由风荷载控制。按厂房排架分析计算结果，不利荷载组合下轴力～一２２００ｋＮ，弯矩达Ｍ一７８００ｋ
Ｎ·１１１。主厂房设计时，外方来提供厂房内部设备基础及比邻的两侧主电室资料。为尽量减少基础承台尺寸并有效控制厂房沉降，设计中选用桩基加独立基础承台方案（外方提供的样板厂亦采用该种方案）。考虑到场地回填土层中有胶结矿渣及其它地下障碍物，打预制桩或机械钻｝Ｌ成孔桩会有困难，因此采用人工挖ｉＬ灌注桩。经计算高跨每柱４根桩，低跨每柱两根桩，桩径取９００ｎｍａ，桩长１４．５ｍ，承台底标高控制在３．６ｍ，低跨控制在一２．５ｍ，单桩承载力设计值Ｒ一２３００ｋＮ。
在轧后库桩基施工中，挖孔桩施工遇到两个主要问题：一是挖桩时遇胶结矿渣或其它地下障碍物，采用气压风镐人工清除非常困难．严重影响工程进度；二是该区域存在来源不明的工业废水，
羔一
尹子峰赵兰金祥武鞍钢冷轧厂１号、３号镀锌线主厂房结构设｝１
通过矿渣层渗透，水压较大区域挖孔桩护壁形成
隧道式高温烧结炉
困难，不得不采用钢护筒，影响成桩质量及承载
力，增加了工程造价。
鉴于上述情况，镀锌跨主厂房基础施工时，根
据甲方要求对地基处理做相应调整，采用换填方
案。具体作法如下：（１）土方沿厂房柱列纵向成条
状开挖，低跨及成品库、横切跨基坑深度一３．８ｍ，
回填规则矿渣并分层碾压至基底标高一２．５ｍ，垫
层厚度１．３ｍ。上部采用独立基础形式。（２）高跨
部分基坑开挖至原土层一６．５ｍ标高，回填垫层厚
度１．５ｍ，基底标高一５．０ｍ（兼顾两侧主电室一
４．０ｍ地下室及设备基础二次开挖）。上部采用条
形基础，并设通长暗粱以调整地基不均匀沉降。条
形基础底面宽度５．５ｍｍ，每隔３０ｍ设后浇带，暗
梁高１．２ｍ，宽４．１ｍ，按弹性地基梁计算配筋。暗
梁顶部每隔１２．０ｍ设混凝土短柱基础，并预留杯
口（１．８０ｍ深）与钢管柱相连，详见图４、图５。（３）
换填材料选用级配良好的规则矿渣，施工时地下
水位必须降至开挖的基坑表面以下，采用２０ｔ振
动碾压机碾压，分三层压实，处理后地基经检测承
载力标准值＾＝９５０ｋＰａ，Ｅ＝ＩＩＭＰａ，满足设计要
求。
短柱基础
防滑脚垫暗鬟Ｅ下２１１ｑ．２ｉ［１．．Ｌ———————一
；
Ｉ－青跨地基处理剖面周卜４－—型Ｌ划图５暗梨配筋Ｉ芏】
３．３两种地基处理方案比较
·ｊ５·
人工挖孔灌注桩：由于大部分挖孔桩都设计有护壁，增大了桩身与土层问的摩擦力，底部扩孔、清底及土质情况均可直接观察、检测，使得该种形式的桩较其他机械成孔桩具有更高的承载安全度，同时施工又不受场地条件限制。设计采用时，应注意厂区地下水情况，特别要查明土层中有无透水层，厂区是否有来源不明的工业废水源等情况，以便事先采取预防措施。
换填也是工程中经常采用的地基处理方法，由于每项工序均可采用大规模机械化作业，具有较快的施工进度及可靠的工程质量。但限于机械碾压作业条件限制，土方开挖及回填碾压必须成片进行。如考虑临近构筑物及设备基础后期二次开挖的影响，地基处理必须具有足够的深度，这就进一步增加了工程造价。经比较，换填法较挖孔桩方案（包括基础承台）综合造价增加２０％。
４上部结构设计
４．１柱子系统
现有国内外镀锌线厂房结构形式均采用焊接格构钢柱、钢吊车梁及钢犀架体系。外方（ｃ￣Ⅱ）提供的某样板厂，边跨采用斜向支撑体系以抵抗风荷载变形。鞍钢ｌ号、３号镀锌线主厂房设计采用钢管混凝土结构，充分利用其刚度大、承载力高、加工制作安装方便等优点，配合４０．０ｍ跨屋面网架结构，形成抗变形能力强、经济美观的结构体系。鞍钢在一炼钢连铸及１７００ｍｍ连铸连轧等工程中曾大规模采用钢管混凝土结构，取得良好的社会效益及经济效益，设计、施工过程的经验也可借鉴到本工程中。
按厂房排架计算结果及哈尔滨工业大学钢管混凝土结构分析程序，考虑钢管加工、制造运铈及使用耐久性要求，确定柱截面形式如下：（１）低跨、成品库及横切跨边柱采用三支管３垂＇２３９×６，中柱四支管４ｅｖ２３２×８，斜腹杆及平腹杆采用新６×６无缝钢管；（２）高跨厂房柱截面由风荷载产生变位及内力控制，截面高度确定后，钢管规格尺寸以外侧钢管面积控制。设计初期也考虑采用三支管，以便与低跨统一协渊。但外侧单支管为保证有足够面积以抵抗风荷载产生的弯矩（拉力），必须增大管径或采用厚壁无缝管，定货采购周期长．造价昂贵。综合上述情况，决定采用四支管截面，并
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分两种截面规格：锌锅区域柱子顶标高选４０．５０ｍ，采用ｌ垂３７５×１０（外侧）及鹳７５×８
（内侧）螺旋焊管，腹杆采用中１２０×】０无缝钢管；人口及出口区域柱顶标高分别为３６．５０ｍ及３４．５０ｍ，采用４‘Ｐ３４５ｘ８螺旋焊管，腹杆采用铆０２×８无缝钢管，所有四支管柱截面尺寸为１．０ｍ×２．５ｍ（见图２、３），管内灌Ｃ４０细石混凝土。高跨厂房按上述断面计算．柱顶位移控制在厂房高度的１／５００以内。４，２屋面结构
镀锌主厂房主跨４０．０ｍ，两侧设有副跨（成品库及横切跨），分别为２０．５ｍ及１８．０ｍ，采用两种形式。４０．０ｍ跨屋面采用网架形式，人字形布置，矢高１．５ｍ，网架本身为正方四角锥形，网格问距３．０ｍ，高度２．ｊｍ。杆件全部采用无缝钢管，焊接球节点，支座部分采用橡胶弹性支座。为有效降低厂房高度，将３ｔ检修吊车置于网架中间，吊车梁设在上弦节点，下弦部分纵向构造杆抽空，在下弦设置操作检修平台。按浙盯大学分析程序计算．网架耗钢量可优化至２５．０ｋｇ／ｍ２，考虑到工业厂房建筑应用网架结构，将来有可能增加一些不可预见荷载，如电缆、各种能源界质管线等，应对主要受力杆件做适当调整，耗钢量控制在２８ｋｇ／ｍ２。成品库及横切副跨采用Ｈ型钢主次梁板结构形式屋面，１２．０ｍ柱距设主梁，模条间距２．５ｍ，跨度１２．０ｍ，采用轧制Ｈ型钢产品（ＨＮ３ｊｏ×１７５×６×９）。４．３墙皮维护结构
按传统墙皮维护结构作法＋应每６ｍ｛殳一墙皮柱并增设相应抗风桁架系统。对底跨厂房采用６．０ｍ墙皮柱，高跨厂房直接采用１２．０ｍ跨轧制Ｈ型钢（ＨＮ２５０×１２５×６×９）檩条与钢管混凝土柱连接，檩距２．５０ｍ，与柱子节间间距一致，以达到简洁统一的结构效果。
４，４厂房耗钢量及经济分析
表ｌ给出冷轧１号、３号镀锌线主要构件耗钢量统计，并与中韩合资大连蒲金镀锌线（建筑彩板）及鞍钢１７８０ｍｍ、武钢１７００ｍｍ热连轧工程主厂房耗钢量作比较。可看出对冷轧ｌ号、３号镀锌线这样超高、大跨厂房，采用钢管混凝土柱及崖面网架结构体系后，单位面积耗钢量低于普通热轧车间耗钢量水平。
表Ｉ几个典型车间厂房单位面积耗钢量表，ｌ【ｇ／ｍ
厂剐柱子系统吊车粱屋面系统墙皮驶走台全厂总计备注
鞍钢１号、３号镀锌线３８．５３７８ｌ６９３包括电缆桥架人连蒲金线３６２２７７１４６５２４ｍ跨．轨而１９．０ｍ，吊车２０ｔ鞍钢１７８０热轧６４２ｌｌ５１８９３３６ｍ跨，轨咖１３５ｍ．吊车７０１武饲１７００热轧８１５ｌＺ４ｌ７０【）３０ｍ跨，轨面９Ｏｍ，吊车３吼
５ｆ、口ｊ题探讨
５．１钢管混凝土柱
选材：在大口径无缝管采购困难情况下，采用螺旋焊管作为柱支主管完全能满足使用要求。其质量好
坏取决于加工厂的工艺水平，加工能力应具备双面剖口、双面焊丝焊接工艺、在线１００％探伤检查及出厂前水压试验。钢材材质可选用０２３５Ｂ或Ｑ３１ｊＢ。如在北方寒冷区域确实无法避开冬季混凝土灌注施工时，可采用Ｑ２３５Ｄ或Ｑ３４５Ｄ材质。
考虑到钢管混凝土结构设计特点．在优化计算结果的基础上应适当增加柱子的安全度，将管壁及管内混凝土标号提高…级，造价增加不足２％，承载力富余度可提高２０％。
柱脚与基础连接采用插杯口形式，传力直接可靠。插入柱段应加焊栓钉（或短钢筋）以保证钢管与混凝土连接。插入深度除应满足计算及构造要求外，对较高跨厂房（高度大于３０ｍ）最好增大１．ｊ倍，以满足结构安装时的稳定性要求。
５．２管内混凝土浇灌施工
目前多数情况下施工单位采用高位抛落法，应严格控制水灰比，不得超过０．４，浇注到上柱部位，应每灌１．５～２．０ｍ振捣一次．振捣及浇注过程应连续，不应产生沉淀夹层。
推荐采用免振混凝土施工工艺。免振混凝土又称自填充｝昆凝土，近年来在大体积设备基础及
尹子峰赵兰金祥武鞍钢冷轧厂ｌ号、３号镀锌线主厂房结构设计·５７·
高层建筑中广泛采用。特点是在混凝土中掺加高效减水剂，减小水灰比，增加其流动性及和易性。其配比一般要求如下：水灰比０．２９；砂率４５％；粗骨料粒径２０～４０ｍｍ；加高效减水剂１％。浇灌前先灌人１０ｍｍ厚水泥砂浆，浇灌过程保证每根管柱内混凝土连续、一次性完成，直至上部孔口溢出混凝土为止，整个过程无须振捣。管柱注满混凝土后，应敞口三天，人工凿除孔口处多余混凝土，研平后加压盖上管口钢板并焊接封闭。如发现混凝土顶部沉积无强度灰砂，应将其除去，使用高标号二次灌浆材料补满抹平。施工时应避开冬季，如确实无法避开，应采取可靠措施，保证施工质量。５．３网架结构安装
由于场地及起重机具等方面条件限制，目前大部分施工单位网架安装都采用散装法。镀锌线
t28-464（上接第４０页）网架安装时．充分利用现有已安装完毕的结构，进行高空安装作业，同时不影响地面土建基础施工。做法如下：（１）先完成下部柱子系统、吊车粱系统结构安装；（２）完成吊车车体安装；（３）在吊车车体上搭建工作平台并在要求的标高上直接焊接网架结构；（４）施工完成一段后，车体前移，逐次完成整个屋面网架安装（也可多台吊车同时作业）。上述做法可在工业厂房网架安装施工中采用。
（编辑袁晓青）
收稿日期．２００２年１月８日
联系人：尹子峰．硕士．土建高级上程师．１９８７年毕业于大连理工大学土木工程系，现任鞍钢集团设计研究院土建专业副总工程师，鞍钢技术专家（１１４０２１１。
衰８无碳罐衬砖的理化性能检验结果水平。
Ａｌｚｑ＋啦０常温耐压显气孔体积街
砖型
铣床主轴蚝强度．ＭＰａ率，％度，ｇ／ｃｍａ
Ａ９０ｌ３３８８０１５３０９Ｈ９６．５３１００．３７１０３２５
（编辑许平静１
收稿目期：２００１年１２月２９日联系人：王晖，女．Ｔ程师．ｉ９９０辱毕业于鞍山科技大
筑的盛钢桶使用寿命达到１１９次，残砖厚度９０～学硅酸盐工程专业·现于鞍钢耐火材料公司从事耐火材料１２０ｍｍ，平均蚀损率为０．４２～０．９２ｍｍ／次．超过
制品的生产技术管理工作（１１４。２１）。
了不烧铝镁碳砖的使用寿命，达到目前国内领先
豫公网安备41160202000603
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