封闭式储煤场堆煤荷载对基础设计影响

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1、封闭式储煤场堆煤荷载对基础设计影响　　【摘要】结合工程实例讨论了结构设计中容易被忽视的大面积地面堆载对基础设计的影响，以避免造成不应有的事故和损失。在大面积地面荷载作用下须进行柱基沉降量、沉降差验算和地基附加沉降量验算，以便确定地基基础的稳定性和上部结构的安全性。【关键词】大面积地面堆载；沉降量；沉降差；地基附加变形1、前言近年来随着环保要求的提高及大跨度网架结构的普及，越来越多的封闭式储煤场开始在各个矿井兴建。封闭式储煤场内部堆积的煤炭最高可达数十米高，属于地面堆积荷载其对储煤场结构的不利影响不可忽略。由于设计时对此荷载重视不够或者

2、生产运营中对堆载问题重视不够随意增加地面堆煤荷载，或不均衡堆载，引发不少工程事故，轻则地面下陷，墙皮开裂、围护结构损坏重则导致柱由于不均匀沉降导致的倾斜甚至倒塌。4在大面积地面堆载的作用下，除了产生地坪相对不均匀沉降、围护墙开裂外，柱下基础会产生附加不均匀沉降；若柱子两侧地面堆载不同，还将引起基础和柱子出现倾斜现象。由于地基相对不均匀沉降和基础转角位移作用，厂房结构将产生附加应力，甚至可能危及厂房结构得安全使用。为此，《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）（以下简称“地基规范”）中明确规定了大面积地面堆载作用下工业厂房天

3、然地基沉降计算方法和验算准则。本文旨在结合工程实例，讨论大面积地面堆煤荷载对基础沉降的影响的计算方法。2、工程实例2.1某封闭式储煤场，双跨90m，存储量为6.5万吨。按照地质勘察报告本工程土层地基岩土计算参数如下：土层名称fak/kPaES/MPa土层厚度1杂填土701.82粉质粘土1408.083.53粉质粘土2007.5214.24粉质粘土2209.6618.255粉质粘土24015.33未揭露3、地基承载力及变形校核3.1柱底作用力标准组合M=2268kN.m，N=243kN，V=-210kN。经计算地基承载力满足要求。3.2

4、地基允许变形校核4大面积堆载由于负荷面积较大，压力扩散范围大，对地基影响的平面范围和深度均较大。此储煤场跨度45x2=90m，柱距9m，厂房内地面等效堆煤荷载为100kPa（按照堆积角折算）。储煤场内和储煤场外堆积荷载差异很大，其产生的附加变形不可忽视。《建筑地基基础设计规范》第5.3.4条表5.3.4建筑物的地基变形允许值规定以及第7.5.5条表7.5.5地基附加沉降允许值，《煤矿矿井建筑结构设计规范》6.2.2条表6.2.2，确定该厂房地基变形量应满足以下要求：1）单层排架结构柱基的沉降量，柱基最大沉降量允许值[s]=120mm。

5、2）沿厂房跨度方向的允许最大沉降差，[s]=45000x0.003=135mm。3）由地面荷载引起柱基内侧边缘中点的地基附加沉降允许值Sg=100mm。3.2.1柱基沉降量计算在验算柱基中点最大沉降量时，计算中柱基础中点的地基沉降量，此时须计算两部分：一是由地面堆载引起的；二是上部结构作用力引起的。按照地基规范算法，s=ψsΣP0Esi（Ziαi-Zi-1αi-1）=4x（16.26+17.8）=136mm>120mm不满足要求。3.2.2地面荷载作用下地基附加沉降验算在验算地面荷载作用下地基附加沉降时，按照地基规范附录N计算由地面荷

6、载引起边柱基内侧边缘中点的地基附加沉降。4区段0123456789100.30.290.220.150.10.080.060.040.030.020.01堆载0100100100100100100100100100100填土5050505050505050505050合计50150150150150150150150150150150Qeq=132kPa此时计算S=79mm满足要求。3.2.3倾斜计算计算边跨柱与中柱沉降差[Δs]=136-79=57mm4