18百家论坛BuildingStructureWelearnwego钢结构工程案例分析（三）邱鹤年/中冶京诚工程技术有限公司14箱形吊车梁的端部连接某厂连铸车间建于1996年，与炼钢车间毗邻，共用E轴的柱，在E轴柱侧设摇摆支座，支承连铸屋面，令连铸排架与炼钢排架水平力不相互影响，自成体系。连铸部分横向3跨，长90m，纵向总长218m，柱距24m，在连铸机流水线处柱距则为26m。连铸各跨行驶最大吊车Q＝30t，平剖面见图1。连铸车间采用压型板屋面、网架屋盖、箱形吊车梁、钢管柱，下阶管柱内填混凝土。梁柱连接见图2。图1连铸车间平、剖面图2梁柱节点示意2002年检查时发现F，G轴3～6轴线等处，吊车梁端部接头处的连接环板及钢管柱外壁被拉裂，高强螺栓脱落。厂方采用套管加固，据称未再出现问题。厂方要求设计院分析事故原因，提出改进措施。设计院进行了横向、纵向受力计算，均符合规范规定。后又按设计原构造情况进行有限元分析，将梁端上翼缘与柱以短杆连接，柱壁应力达600N/mm2，如解除约束，则应力大为降低。梁柱节点高强螺栓脱落，连接环板及管壁拉裂，说明有强大的纵向力。山墙风荷载、吊车纵向刹车力均不致产生如此严重后果。考虑热车间温度区段180m的规定，现为218m，仅略有超出；钢坯堆存引起地基下沉亦未见明确论据。主因最为可能的是箱形吊车梁及其与柱连接节点过于刚劲，开裂柱区是吊车运输最为繁重的区域，按前《钢结构设计规范》（GBJ17－88），重级吊车梁挠跨比为l/750，故梁端突缘支座倾斜可达?/375≈6mm，这是梁柱节点无法承受的，从而损坏了高强螺栓，拉裂了环板和管柱壁，再加之钢坯传热影响和堆载、施工、柱间支撑处梁柱传力不完善等因素，更加促成了问题的严重性。处理措施主要是放松节点，将梁端连接板分块；减少、减弱螺栓；减薄板厚；在环板下增设竖向加劲；梁端加设斜杆支撑，既能传递横向制动力又不过多限制端加劲的倾侧；必要时在上柱底用套管加固，套管与管柱间填充粘结材料；在吊车梁受辐射热影响严重处增设隔热板等。这些措施都属备用措施，如原结构不再出现问题，就不必施行。如需施行，可选一、二处试点，有成效后再推广。15插入式柱脚《钢结构设计规范》（GB50017-2003）新增列了有关插入式柱脚、埋入式柱脚和外包式柱脚的少量条文，对插入基础杯口最小深度进行了规定，但没有提及计算规定和算法，如果认为仅按最小深度确定就能满足要求进行设计，当部分钢柱轴力、弯矩较大时，可能造成强度计算不足而引发安全事故。前北京钢铁设计研究总院曾对插入式柱脚进行过试验研究，提出了系列计算和构造规定，受力计算才是确定插入深度的基本条件，现简要介绍如下。15.1柱脚插入深度计算15.1.1工形柱轴力由柱外表面与混凝土之间的粘剪力传递，而柱底弯矩则由埋入基础内柱翼缘板与混凝土基础杯口壁之间承压传递：19BuildingStructure百家论坛Welearnwegotin/SfNd≥（1）ccin95.0/3fbMd≥（2）式中：N为钢柱底端轴向力设计值；M为钢柱底端弯矩设计值；ft为混凝土粘剪强度设计值，按混凝土抗拉强度设计值取用；fc为混凝土抗压强度设计值；S为钢柱横截面周长；bc为钢柱翼缘板的宽度；din为钢柱埋入基础内的长度。当考虑钢柱底端的受压作用时，可将式（1）中的N用N1代替：N1=N－2.85fcAc（3）式中Ac为钢柱横截面面积。当钢柱底端剪力较大时，若考虑柱底弯矩和剪力的共同作用，则式（2）可改为：in2incc295.03QddbfM−≤（4）式中Q为钢柱底剪力设计值。15.1.2箱形柱或圆管柱cin/SfNd≥，ccin95.0/6fbMd≥，6M≤0.95fcbcd2in－4Qdin（5）15.1.3圆管柱cin/SfNd≥，ccin95.0/6fdMd≥6M≤0.95fcdcd2in－4Qdin（6）15.1.4双肢格构式柱1）受压柱肢轴向压力假定仅由柱肢底板下混凝土局部受压承受，不计粘剪传力：llAfNcc95.0β≤（7）式中：Nc为受压柱肢轴向力设计值；βl为局部承压时混凝土强度提高系数，llAA/b=β，按《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）第7.8.1及7.8.2条规定；Al为柱肢底板面积，即混凝土局部受压面积。如考虑粘剪传力：llAfSfdNctinc95.0β≤−（8）2）受拉柱肢按粘剪传力计算：din≤N/Sft（9）15.2有关插入式柱脚叙述问题《钢结构设计规范》（GB50017－2003）初次涉及...
