摘要：受全球厄尔尼诺现象影响，极端天气频发，广州南沙地区强、超强台风频繁，为确保水泥罐等高耸临时建筑物安全，同时降低成本，缩短建设工期，需对临时建筑物进行优化设计，确保结构物经济、安全。

关键词：水稳；拌合站；水泥罐；基础；设计；验算

1前言

南沙地区地基软软弱，沿海台风等极端天气频发，复杂工况条件下进行水泥罐等高耸临时建筑设计与验算，需在地基承载力与结构抗倾覆力之间寻找最优平衡点，本文通过优化设计，在不大面积进行软基处理的情况下，利用基础及结构自重确保结构的稳定性，可有效的节约的建设成本、缩短了建设工期。

2工程概况

2.1工程简介为配合南沙新区灵山岛尖配套道路工程建设，需在灵山岛尖建筑600型水泥稳定搅拌机1座，根据工效分析，需至少配备4个100t水泥罐或3个150t水泥罐。2.2地质情况参考临近规划纵四路地质详勘资料LKX-12孔地质情况，水稳站区域地质情况见表1。由于水稳站位于公共绿地范围，其地基软基处理设计为堆载预压排水固结法，施工工期按8个月。业主考虑到水稳站的使用期限为2016年10月底，届时再进行软基处理，会影响整个灵山岛尖的总体工期，因此绿地软基处理施工会提前进行。整个场地先用石粉回填整平至+7.5m标高。

3水泥罐基础结构设计及验算

3.1水泥罐选型该站由2台600型搅拌机组成，单台主机设计生产能力为600t/h/，实际生产能力按60%计算，总生产能力为：Wh=600*60%*2=720t/h。搅拌站日工作小时按10小时计算，一天满负荷生产量为：W=Wh*10=7200t/d。三天满负荷生产所需水泥量为（以水泥：集料=5：100）：Ws=W*（5/（5+100））=7200*5/105*3=1028.6t。结合实际生产计划及理论计算，设置10~11个100t水泥罐或7个150t水泥罐方能能满足生产需要，先期建设1座600型搅拌机组，配置4个100t水泥罐或3个150t水泥罐。

3.2荷载组合

3.2.1永久荷载1、罐体自重及载重100t水泥罐每个水泥罐空壳及支起架重为20t，设计水泥罐容装水泥重100t。即：F罐=（M罐+M载）*g=（20000+100000）*9.8=1176000N=1176KN。150t水泥罐。每个水泥罐空壳及支起架重为25t，设计水泥罐容装水泥重150t。即：F罐=（M罐+M载）*g=（25000+150000）*9.8=1715000N=1715KN。2、基础自重100t水泥罐。基本初步拟设为矩形基础，基础处于砂土地基，地下埋深按0.5m，尺寸为4.5m*4.5m，外露部分基础为3.7m*3.7m，外露高度为0.3m，每个水泥罐均独立设置基础，底部再用20cm厚钢筋混凝土连接成整体，基础混凝土强度不低于25Mpa，密度不低于2480kg/m3，具体尺寸根据设备厂家要求再做修改。F基础=M基础*g=（3.7*3.7*0.3+4.5*4.5*0.5）*2480*9.8=345895N=345.895KN。150t水泥罐。基本初步拟设为矩形基础，基础处于砂土地基，地下埋深按0.5m，尺寸为4.6m*4.6m，外露部分基础为3.7m*3.7m，外露高度为0.3m，每个水泥罐均独立设置基础，底部再用20cm厚钢筋混凝土连接成整体，基础混凝土强度不低于25Mpa，密度不低于2480kg/m3，具体尺寸根据设备厂家要求再做修改。F基础=M基础*g=（3.7*3.7*0.3+4.6*4.6*0.5）*2480*9.8=356953N=356.953KN。

3、永久荷载组合

100t水泥罐。罐体永久荷载由罐体自重、水泥重以及基础自重组成，即：F永=F罐+F基础=1176+345.895=1521.895KN。150t水泥罐。罐体永久荷载由罐体自重、水泥重以及基础自重组成，即：F永=F罐+F基础=1715+356.953=2071.953KN。3.2.2可变荷载项目地处东南部沿海地区，常年无雪，台风较为频繁，温差变化不大，因而可变荷载只考虑风荷载。

3.2.3风荷载年平均风速为2.6m/s，较常年平均值高0.5m/s。全年主导风向为东南风、东南偏南风和西北偏北风，风向频率均为12％，其中偏西北风与常年主导风向（偏东北风）有所不同；平均风速分别为2.9m/s、2.8m/s、2.9m/s；其次是偏北风和东南偏东风（图4），风向频率均为9%，平均风速分别为2.7m/s和2.5m/s。全年静风出现频率为1%，大风日数为6天。台风影响发生在5月中旬至9月中旬，7-9月为盛行期，2014年南沙区经历2个强、超强台风，分别为“威马逊”及“海鸥”，最大风力分别为9级（22.5m/s）和10级（25m/s），该站水泥罐按超强台风设防，计算风速40m/s。（1）基本风压A、水泥罐所承受风载平均风压按《建筑结构荷载规范》GB50009-2012所规定的方法确定50年重现基本风压为：W0=0.5KN/m2。B、根据经验公式按风速计算的基本风压为：W0=V02/1600=402/1600=1.0KN/m2。综上，基本风W0=1.0KN/m2。（2）风荷载标准值Wk=βz*μs*μz*W0=1*0.881*1.2*1*0.5=0.529KN/m2。βz=高度z处的风振系数，取经验值βz=1.0。μs=风荷载体型系数，查《建筑结构荷载规范》，μs=0.881，群体系数1.2。μz=风压高度变化系数，查《建筑结构荷载规范》，μz=1.00。

3.2.4可变荷载可变荷载q=Wk=0.529KN/m2。3.3设计成果（1）100t水泥罐基础处于砂土地基，地下埋深按0.5m，尺寸为4.5m*4.5m，外露部分基础为3.7m*3.7m，外露高度为0.3m，每个水泥罐均独立设置基础，底部再用20cm厚钢筋混凝土连接成整体，基础混凝土强度不低于25Mpa，密度不低于2480kg/m3，具体尺寸根据设备厂家要求再做修改，该水泥罐基础承载力、抗倾覆能力均符合规范要求。（2）150t水泥罐基础处于砂土地基，地下埋深按0.5m，尺寸为4.6m*4.6m，外露部分基础为3.7m*3.7m，外露高度为0.3m，每个水泥罐均独立设置基础，底部再用20cm厚钢筋混凝土连接成整体，基础混凝土强度不低于25Mpa，密度不低于2480kg/m3，具体尺寸根据设备厂家要求再做修改，该水泥罐基础承载力、抗倾覆能力均符合规范要求。

4结论

稍软弱地基进行水泥罐基础设计与建设，在不大面积进行软基处理的基础上，尽可能利用结构自重提高抗倾覆能力，后期利用风缆予以二次加固，可有效降低建设成本，缩短建设工期。南沙项目水泥罐于2015年7月建成后，经历了2015年10月“彩虹”超强台风袭击，水泥罐结构稳定，安全性、使用性等均符合要求，该设计适用于沿海地区水泥罐等高耸临时群筑建模、设计及验算。

参考文献：

[1]GB50007-2011，建筑地基基础设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2012.

作者：王远哲 廖浪 单位：中交四航局第一工程有限公司