1、冶金工厂大型设备基础结构设计浅谈 【摘 要】现代化的连续冶金工厂，其轧制速度快，产量高，设备量大，产品及设备精度高。在这些冶金工厂中，各专业的辅助设备量大，系统复杂，主辅设备之间的管线繁多，这些都是设备基础结构选型必须考虑的因素。本文介绍冶金工厂设备基础的分类、各种结构型式的特点及适用条件，各种结构型式的应用实例，可供冶金工厂设备基础设计者参考。 【关键词】冶金工厂设备基础；结构型式 1 结构型式的分类及选型原则 随着冶金工厂技术的飞速发展，现代化的连续冶金工厂在世界各国不断建成投产。冶金工厂设备基础过去一般采用独立基础，随着冶金工厂工艺的发展和土建技术的不断进步，冶金工厂设备基础也发展到了大
2、型连续箱体基础。从结构型式的发展过程可以看出，影响冶金工厂设备基础结构选型的主要因素，除去经济因素外，不外乎工艺特征及布置，地基情况和土建安装技术水平三个方面。其中决定的因素为工艺特征、工艺布置及其对基础的要求。随着冶金工厂技术向高速、 连续、自动化的飞速发展，冶金工厂设备基础首先必须适应工艺对地下空间的需求，同时应满足工艺设备对基础刚度、强度、防渗漏和耐久性的要求。 土建和安装工程的机械化水平以及对地下结构物的温度应力控制和防漏堵缝技术也直接影响设备基础的结构选型和构造。 在软弱地基上选择桩基或天然地基方案，应根据地基的具体情况，结合设备荷重的大小和分布、工艺对地基的变形要求以及基础的刚度等
3、综合考虑，而地基处理方案的不同也将影响设备基础的结构选型。比如宝钢地区，设备基础一般采用桩基基础，而重钢地区，设备基础一般采用天然 地基。 目前，冶金工厂设备基础的型式主要有：大块式，厚墙式独立基础；构架式、框架式基础；装配式基础；轻型空间结构型式；大型箱基和筏式基础；大型连续箱体基础；高架式基础。 综上所述，冶金工厂设备基础的结构选型，在投资允许的前提下，首先要满足生产工艺要求，兼顾各专业的要求，充分考虑地基、施工、安装等诸多因素。 2 各种结构型式的特点及适用条件 2.1 大块式、厚墙式独立基础 冶金工厂设备基础过去一般采用独立基础，主、辅设备基础以及地下室等地下设施之间均用变形缝隔 开。
4、而且地下设施本身为考虑温度应力作用均按规范规定设置温度伸缩缝。这类基础采用大块式、厚墙式者居多。单个基础钢筋混凝土量多为 4000 5000 m3，大者达 8000 m3，一般均一次浇完，不留施工缝。在森特集团江苏克罗德科技有限公司 50 万 t 高精度板材工程单机架可逆式冷轧机组设备基础中，地下室与设备基础一体式结构，未设置伸缩缝。 2.2 构架式、框架式基础 因工艺布置要求，中小型冶金工厂设备基础多采用构架式或框架式基础。在大型冶金工厂中，一些辅助设备基础也有采用。比如机修设备基础等，均可以 采用。 2.3 装配式基础 为提高施工的工业化水平，国内外也作了一些装配式基础的尝试，目的是为了加
5、块施工速度，缩短建设工期。现浇混凝土的轧机基础设在技术层楼板上，轧机（除了机座及电动机）以 56 毫米的光面地脚螺栓固定于基础中。 630 及 800 的电机安装在鼓风机室上面的楼板上。马达重 10.5 吨，转动部分 4.3 吨，转速为 320 960 转 /分。 2.4 轻型空间结构型式 在大型冶金工厂中，一些设备荷载轻，布置范围大的设备基础，采用了一些轻型空间结构型式。攀钢轨梁厂的 轧机前后延伸段由于荷重轻，布置范围大，采用了箱形基础，三条冲渣沟均布置在箱基底板上。 箱形基础不仅可较好地适应软弱地基，而且能节省建筑材料。长城钢厂825 毫米初轧机基础将原设计的大块式改为箱形基础。经与类似的
6、首钢 850毫米初轧机大块式基础进行测振比较，箱形基础的刚度较大块式基础好，且箱形基础较原设计的大块式基础节省混凝土之三分之一以上。但将大块构件改为较多的小断面构件后，造成配筋率必然增加，施工时模板量增加，加大基础的复杂程度。单纯以节省混凝土为主要目标而采用轻型轧机基础的结构型式，其建筑速度和 综合经济效果都有待于进一步研究。但长城钢厂 825 毫米初轧机基础的改革，毕竟是一次有意义的采用箱形轧机基础的尝试。 2.5 大型筏基和箱体基础 随着冶金工厂生产工艺日益现代化，国外在冶金工厂设备基础的新型式方面也相应有了不少的实践。所述两种基础型式与现代化生产工艺布置和操作要求是相适应的；且可用高度工
7、业化施工方法施工，减少了劳动消耗，缩短了施工工期。武钢 1700 毫米冷轧薄板厂是一米七轧机工程中由原西德引进的另一项目。由于轧制工艺布置对地下空间的要求，冶金工厂设备基础也采用了箱体型式。其 特点是充分利用地下空间，使各种管线集中在沟道内，沟道与相应设备靠近，便于引出管线，在基础混凝土内不再预埋配管。与由日本引进的基础相比有两点不同：其一是在长度方向每隔 30 米左右设置橡胶止水带伸缩缝一道；其二是在基础周边设置了渗排水沟管网。 2.6 大型连续箱体基础 日本 1972 年建成的君津热轧厂和 1976 年建成的大分热轧厂，均为围海造地建成的现代化的大型轧板厂。所有设备基础和地下结构物均采用桩
8、基。由主电室地下室、地下油库等组成大型连续箱体基础。在其范围内，所有设备基础，厂房柱基和铁皮 冲渣沟等地下设施均座在箱体的大底板上。基于新日铁的建设经验，不设置任何变形缝。除设置内排水措施外，依靠箱体底板和外墙混凝土自身防水。武钢 1700 毫米热轧带钢厂是由日本引进的年产 300 万吨的现代化大型热轧厂。除因地基好而采用天然地基外，设备基础结构型式与君津、大分两厂完全相同。 2.7 高架式基础 随着冶金工厂技术的飞速发展，高速轧机和连轧机不断出现，轧机的效率与产量较老式轧机大为提高。为满足轧线前后运输、提高轧制效率、适应冶金工厂工艺需要，解决设备与轧制线标高差越来越大的问题，在高速线材车间、
9、小型型钢车间、管道连轧车间和部分热连轧板材车间采用高架式基础结构型式。 从车间布置来看，整个轧制区域一般分上下三层，平台面上布置轧制设备的控制系统；平台面下与地面之间布置各种管线、电缆桥架、液压润滑站等生产辅助设施以及辅助车间等；地面以下布置经过该区域的主电缆隧道，排烟隧道、冲渣沟等地下构筑物。 冶金工厂车间采用高架式布置具有布置紧凑、整洁，灵活性大，地下工程减少等优点。高架式布置最适宜轧线标高差较大，地基条件差的车间，对老车间改造可采用半高架式布置。 为了保持高架式 基础内的有效空间干燥，为了避免工业水的浸蚀，在基础的个别范围设沥青防水层。在高架式基础内部的各个开间。都用花纹钢板隔断，其高度
10、为 2.8 m。 本工程高架式基础的主要优点是： 可以不设盲沟和排水工程； 不设地下室和水泵站工程； 全部电缆均挂在高架平台下； 改善工艺管线的操作条件； 减少工艺设备的重量； 降低工作地点总的噪音程度。 莫斯科效区的镰刀一锤子工厂也建了一个新的冶金工厂车间。主厂房双跨（ 36 米 30 米），长 498 米。另有一多层 12 米跨机修车间。由于该车间处于地下水位高的部位，设计成地下技术层比较复杂，故决定把轧机抬高 6.5 米，即整个技术层被抬到地面以上（主电室、鼓风机室、油库、电缆沟、维修间）。技术层上面为高 16.5 米和钢结构厂房。类似的设计在德聂泊尔区及顿巴斯也采用了，并收到了显著的经
11、济效果。技术层采用装配式钢筋混凝土结构，技术层楼面即为轧机的工作平台，采用钢筋混凝土平台代替钢平台就节约钢材约 1 万吨，采用短地脚螺栓节约钢材 470 吨。该厂的铁皮坑也采用预制钢筋混凝土沉箱，沉箱壁为前苏联通 用构件 (400450 毫米 )，最大长度 10 米 (重 15.4 吨）。 攀钢集团在成都建成投产的 340 连轧管机组工程和 177 精密轧管工程，轧线设备基础均采用高架平台方式设置，平台下设置液压站、润滑站、各种管线等，除连轧机基础采用大块式落地的钢筋混凝土墩台外，其余设备均布置在高架平台上。 3 小结 目前，冶金工厂技术正处在一个飞速发展的时代，随着轧制速度的不断提高和精密设
12、备越来越多的使用，对冶金工厂设备基础的要求也会越来越多。如何适应冶金工厂技术的飞速发展，是摆在结构设计师面 前的又一个新的课题。我相信，随着时代的进步，新型的冶金工厂设备基础型式将会出现，我们将拭目以待。 参考文献 黎文芳、黄芳正、董奇石等编写，一米七热轧箱体基础，湖北省建设武钢一米七轧机工程指挥出版，一冶建研所发行， 1979 年 重庆钢铁设计研究院土建科编，苏联最新冶金工厂冶金工厂车间的总体布置和结构布置，情报简介， 1981 年 6 月，第四期 武钢一米七热连轧制线基础结构型式和构造特征，重庆钢铁设计研究院土建科， 1979 年 作者简介：钟正勇（ 1980- ），男， 大学本科，高级工程师，主要从事建筑结构设计工作。
