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機械工業廠房地坪設計

發布時間:2019-06-01   |  所屬分類:工業設計:論文發表  |  瀏覽:  |  加入收藏

  這篇論文主要介紹的是機械工業廠房地坪設計的內容,本文作者就是通過對機械工業廠房的相關內容做出詳細的闡述與介紹,特推薦這篇優秀的文章供相關人士參考。

機械工業廠房地坪設計

  關鍵詞:機械工業廠房;地坪構造;地坪設計

  1機械廠房地面的組成及特點

  廠房地坪主要由地基、墊層及面層組成,根據地坪要求有時還需要增加填充層、防潮層、隔離層、找平層和結合層等構造層。有些機械工業廠房建筑單體體量很大,地坪面積上萬的廠房,地坪的荷載從一般的30~50kPa,甚至達到200kPa。如此大面積的地坪,耗材數量多,對整個廠房的造價有直接的影響。如果地坪的設計及施工不到位,將造成地坪開裂或沉降等問題,影響生產,而且對地坪修補加固會引起不必要的經濟損失。

  2地基處理

  地基是承受底層地面所有荷載的土層,地基的處理需要根據地勘的實際情況做出應對措施。一般車間地坪的地基采用素土夯實,填土的壓實系數(土的控制干容重與最大干容重的比值)取0.94,控制其含水量在規范許可的范圍內。地坪回填土要求不得使用過濕土、淤泥、腐蝕土、凍土、膨脹土以及有機物含量大于8%的土。填土時應按《建筑地面設計規范》(GB50037-2013)的要求,分層壓實。填土材料除特殊要求外,可采用砂(或砂石)、碎石、粉煤灰等。在上海等軟弱地基地區,大面積的車間地坪容易出現不均勻沉降,工程中可以通過碎石夯入土中的方式來加固地基,可在地基處理時結合降低地下水位和堆載預壓的方式,釋放部分沉降[1]。如果沒有條件采用以上施工措施的,還可以通過分期實施地坪方案,先設臨時地坪,先使用一段時間,沉降大部分完成后再實施正式的地坪,但該方案影響工廠的正常生產,較少使用。在季節性冰凍區,土壤凍脹程度主要取決于氣溫、土壤類別及其含水狀況。氣溫下降迅速,凍結速度快,則形成整體構造凍土,凍脹小;溫度下降慢,凍結速度慢,凍脹情況反而嚴重。土壤含水量大時凍脹嚴重,但含水量減低到某一值時,土的凍脹率為零[2]。在季節性冰凍區,當標準凍深大于600mm,凍深范圍內的土為凍脹土或強凍脹土。廠房內的非采暖房間地坪應設防凍脹層,比較成熟的防凍層做法主要利用中粗砂、砂卵石、爐渣石灰石等材料。地基的承載力特征值應根據地面的要求在100~200kPa,當地基不能滿足設計要求或地坪荷載大于地坪地基的荷載,并且通過換土、機械夯實不能滿足使用要求時,則考慮做復合地基。復合地基需要通過結構專業設計人員密切配合,經過結構計算,選用合理的基礎加固措施。一般加固方式有水泥攪拌樁,水泥攪拌樁的置換率可在8~12%,樁長一般不少于8.0m,樁端達到較好的土層[1];還可以用沉管灌注樁或預應力管樁,沉樁到地基持力層中。對于特別重要的地坪,可以做成架空鋼筋混凝土結構地坪,該地坪在工程中也有出現,但建設費用很大。3墊層選擇在《建筑地面設計規范》中對墊層的定義是:建筑地基上設置承受并傳遞上部荷載的構造層。機械工業廠房的地坪一般為整體面層,并且常有叉車或密集堆料,應采用混凝土墊層、鋼筋混凝土墊層或鋼纖維混凝土墊層。墊層的厚度、配筋要求及混凝土的強度可根據《建筑地面設計規范》附錄確定。廠房地坪比較常用的是鋼筋混凝土地坪,鋼筋混凝土地坪比普通的混凝土墊層多了單層雙向或雙層雙向的地坪鋼筋網片。鋼筋網片中鋼筋直徑8~14mm,間距150~200mm,建議采用CRB550級冷軋帶肋鋼筋焊接網,鋼網設計強度為360MPa。焊接鋼網的設計、制作、施工、驗收等必須嚴格按照《鋼筋焊接網混凝土結構技術規程》(JGJ114-2014)相關規定執行。鋼筋的直徑應采用稱重法檢測公稱直徑,并且必須做鋼筋焊接網的拉伸、彎曲和抗剪力實驗。以一個50kPa車間地坪墊層為例,可以采用250mm厚C30鋼筋混凝土,內配雙層雙向成品冷軋焊接鋼筋網片,上層鋼筋保留30~50mm的混凝土保護層,下層鋼筋保留30mm的混凝土保護層。近幾年來開始出現鋼纖維混凝土墊層,當鋼纖維混凝土墊層表面經過打磨處理,也可以直接作為面層使用。鋼纖維混凝土是通過在水泥基混凝土中摻入三維亂向均勻分布的鋼纖維形成的復合材料做成的,其抗裂、耐磨性、抗沖擊性等方面性能較好。在滿足地基壓實系數大于0.94,單量彈性模量Ev2大于100MPa時,鋼纖維混凝土可實現較大范圍的無縫地坪。相同厚度的鋼纖維混凝土墊層與鋼筋混凝土墊層比較,鋼纖維混凝土墊層的承載能力優于鋼筋混凝土墊層。核算下來,相同地坪荷載時其建設成本差距不明顯,但是鋼纖維混凝土中的鋼纖維是否能均勻分散在混凝土中,對地坪品質優劣有決定性影響,需要嚴格控制施工質量。混凝土及鋼筋混凝土墊層均需設置變形縫,防止地坪荷載引起沉降及混凝土在水化過程中引起不規則的裂縫等。墊層的縮縫一般有企口縫、平頭縫和假縫三種。混凝土墊層縱向縮縫間距宜為3~6m,橫線間距宜為6~12m。鋼筋混凝土墊層中構造鋼筋的存在,可減少混凝土的開裂,其縮縫比一般混凝土墊層可以適當增加,其縱向縮縫間距一般按廠房柱距確定,柱距一般為6~12m。當大柱距時,若施工找平有困難,可將一個柱距分為兩個或三個;橫線間距一般為跨度尺寸,為12~36m,縱橫向縮縫寬長比不宜大于1∶2(縱向縫∶橫線縫)。車間縮縫兩側鋼筋混凝土墊層可設直徑12mm、間距500mm的雙向加強筋,并在兩側鋼筋混凝土墊層之間設傳力桿及套管,使縮縫兩側鋼筋混凝土墊層形成力的傳遞,減少由受力不均帶來的沉降,同時不影響混凝土的收縮變形。地坪與主體結構如果澆筑在一起,在大面積重荷載的作用下會影響主體結構,引起地面開裂,所以在地坪和主體結構之間還需要設沉降縫,沉降縫寬度一般為20mm,內填聚苯泡沫板,頂部縫內填20厚聚氨酯密封膠泥。柱邊地坪每個角均配加強筋,加強筋可采用5根直徑8mm鋼筋,鋼筋間距100mm,墊層上下兩層均設。車間地坪中的墊層是傳遞上部荷載的重要部分,墊層的材料、厚度和內部配筋的選擇均會影響地坪的承載力,而對墊層變形縫的類型、間距及構造節點的設置,則會影響地坪完成后是否容易產生裂縫。所以,在工程中不可忽視對墊層的設計。

  4面層選擇

  機械加工工業廠房的車間地坪表面,因經常會受到車輛機械的摩擦及撞擊,一般選用骨料耐磨面層、環氧地坪漆、鋼筋混凝土密封固化劑及鋼纖維混凝土墊層兼面層等。骨料耐磨面層材料主要由一定顆粒級配的精選骨料、特種水泥、特殊外界劑、顏料和聚合物組成,采用干撒式方法直接施工于初凝階段的混凝土表面,獲得比普通混凝土面層更好的耐磨和抗沖擊性能。骨料耐磨面層的骨料主要包括非金屬骨料、金屬骨料及合金骨料。市場合金骨料地坪以錫鈦合金型耐磨硬化地坪較為常見,其在硬度、耐磨性、抗壓性、耐腐蝕等方面的性能是最好的。該地坪具有高致密性、不起塵、防油的特點,使用年限可達30年以上。而非金屬骨料成本低廉,性價比高,雖然在各方面性能均不及金屬和合金骨料,但使用壽命也可達20年,并滿足普通廠房地坪的使用要求,在實際工程中被大量使用。金屬骨料耐磨地坪各方面的性能及價格居于非金屬骨料及合金骨料之間,用于對地坪有一定要求的車間。環氧地坪漆主要的成膜基材是環氧樹脂,在環氧樹脂中加入一定比例的固化劑進行反應,交聯形成網狀結構的大分子,環氧樹脂由熱塑性變為熱固性。環氧地坪漆一次性涂覆成型、周期短、施工便捷、裝飾性強、基層附著力強、表面強度高、易清潔。環氧地坪漆根據不同環境的需求發展出不同種類,主要有如下六種:耐磨型環氧地坪漆、自流平環氧地坪漆、防靜電環氧地坪漆、乙烯基酯重防腐環氧地坪漆、防滑型環氧地坪漆、水性透氣型環氧地坪漆。各類環氧地坪漆適合不同的用途,其中的耐磨型環氧地坪漆具有較高的附著力、耐磨性,有較強的拉伸強度和硬度,具有良好的抗沖擊、承載力,適合重載車輛車間地坪。環氧地坪漆耐磨性能不及骨料或混凝土密封固化劑地坪,但環氧地坪漆顏色的選擇范圍及飽和度均是其他類型的耐磨地坪所不能達到的。混凝土密封固化劑是一種無色透明的液體,其主要通過3~5mm的有效滲透,與混凝土和石造物中的氫氧化鈣、鋁化鈣、硅酸鈣等化學成分發生化學反應,形成惰性晶體嵌入混凝土的毛細孔,密封微細裂縫,使混凝土中的各成分固化成堅固實體,從而得到一個無塵、致密的整體,極大地增強了混凝土表面硬度、密實度、耐磨性、強度以及耐久性能,對暴露在環境中的混凝土結構能產生較好的防護作用,能有效阻擋如油、堿及石灰等一些外來物質[3]。利用這種混凝土結構,地面保潔方便,越用光澤度越好,越來越亮,最后可以出現大理石般的光澤。而單純采用骨料的耐磨地坪,其本身有多孔性及強堿性,耐油性、耐腐蝕性及表面光亮度及硬度均不及經過密封固化劑處理的混凝土地坪面層。車間地坪的面層根據工藝使用要求及工程預算可選擇以上任何一種地坪,也可以通過兩種及以上地坪面層的組合,如骨料耐磨地坪與混凝土密封固化劑組合使用或鋼纖維混凝土面層與環氧地坪漆組合使用,進一步提升地坪的性能。

  5功能構造層

  一般地坪的基本構造為面層、墊層和地基,當基本的構造層不能滿足使用或構造要求時,可以增加保溫層、結合層、隔離層等其他構造層。為規范工業建筑的節能設計,2018年1月1日起開始執行《工業建筑節能設計統一標準》(GB51245-2017),該標準對在嚴寒和寒冷地區采用空調供暖的工業廠房地坪的地面提出保溫的要求,其中嚴寒地區地坪的熱阻不小于1.1(m2·k)/W,寒冷地區地坪的熱阻不小于0.5(m2·k)/W。這就需要在地坪構造中增加保溫層,保溫層一般有以下幾種材料:XPS板、復合硅酸鹽保溫板、加氣混凝土砌塊、砂加氣砌塊、泡沫玻璃保溫板、高強度乳化瀝青珍珠巖保溫板等。保溫材料抗產品型號的不同,抗壓強度也不同。復合硅酸鹽保溫板抗壓強度范圍一般為400~1200kPa,XPS板抗壓強度范圍一般為150~700kPa,加氣混凝土砌塊抗壓強度范圍一般為1000~10000kPa,泡沫玻璃保溫板抗壓強度范圍一般為500~800kPa,高強度乳化瀝青珍珠巖保溫板抗壓強度范圍一般為2300~10000kPa,設計時需要根據地坪荷載要求及當地采購難易程度來選擇適合的保溫材料。

  6結束語

  機械工業廠房的地坪,主要是以重載的耐磨地坪為主,其設計理念在滿足生產使用要求前提下,通過分析工程所在地區地質條件和氣候條件,選擇經濟合理的地坪構造做法。地坪設計中沒有最好的地坪做法,只有最適合特定工程的地坪做法。本文對機械工業廠房地坪的設計做了概述,希望對設計、施工人員在做機械工業廠房或類似重載耐磨地坪工程中提供有益借鑒。

  參考文獻:

  [1]王彥芳.軟土地基“大面積地坪”沉降的預防及處理[A].施工技術交流論文集[C].浙江省科學技術協會,2005:2.

  [2]孫亮,祝進兵,盧雪松,等.多年凍土區凍脹的危害與防治措施[J].中國水運(理論版),2007(1):91-92.

  [3]林慶泉.混凝土密封固化劑在耐磨地坪中的應用[J].福建建筑,2013(12):77-78.

  作者:陳小鸝 單位:上海市機電設計研究院有限公司


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