高风压区域大型不锈钢雕塑预埋件设计有哪些注意要点?
高风压区域的大型不锈钢雕塑,预埋件是整个作品的受力核心,强风会持续带来推拉、扭转、倾覆等多重荷载,很多雕塑后期出现基座开裂、螺栓松动、整体偏移等隐患,大多都源于预埋件阶段设计考虑不周,不能简单套用普通无风压地区的通用方案,需要结合现场气象条件、地质情况、雕塑造型综合开展设计工作。
首先要做好风荷载的精准核算,不能只依靠过往施工经验。设计前期要调取项目所在地气象资料,按照规范选取对应重现期基本风压,结合雕塑实际迎风投影面积、造型形态计算风压带来的弯矩、剪力与拔力。镂空、曲面、悬挑类雕塑会产生局部负压效应,预埋件受力会进一步加大,需要放大安全系数,把阵风带来的瞬时冲击荷载纳入计算范围,以此确定锚板、锚筋、地脚螺栓的规格参数,杜绝小规格预埋件硬扛大风荷载的情况。
其次重视预埋件材质与防腐工艺,户外高风压地带大多伴随雨水、盐雾侵蚀,预埋件长期反复承受交变风力,一旦出现锈蚀,钢材截面会被削弱,承载力快速下降,极易埋下安全隐患。预埋件锚板、锚筋优先选用适配的钢材,整体采用热镀锌完整防腐处理,焊接位置做完焊接作业后,必须二次补做防腐涂层,不可以只处理表面忽略焊缝部位。尽量避免单纯依靠后置化学锚栓作为主要受力构件,条件允许优先采用整体预制埋件,若现场只能使用后置锚栓,必须完成拉拔检测,达标后方可投入使用。
再者优化锚筋布局与锚板构造,适配大风带来的多方向受力。高风压环境下风力方向并不固定,预埋件会同时承受拉力、剪力以及扭转力矩,锚筋排布要做到多向均匀布置,锚筋锚固深度严格按照力学计算取值,不能随意缩减埋入混凝土的深度。锚板厚度要匹配螺栓受力,防止锚板受外力挤压发生翘曲变形;同时预埋件在混凝土基座内部要做好抗拔构造,增设锚固弯钩或者抗剪构件,避免大风反复拉扯出现预埋件整体拔出的问题。雕塑内部主龙骨和预埋件的焊接节点也要同步加强,保证外力可以完整传递到基础,不会出现节点先于预埋件破坏的现象。
另外要结合地基地质条件调整基础预埋方案。同一套预埋件,在软土、回填土、硬质原状土之上表现差距很大,如果地基承载力不足,即便预埋件本身强度足够,大风循环作用下依旧会出现基座沉降、偏移。遇到回填土、软弱土层,要加大基础承台尺寸或者做地基加固处理,必要时加深基础埋深。预埋件定位时做好标高与水平度控制,浇筑混凝土过程做好限位固定,防止浇筑振捣造成预埋件移位偏位,导致后期安装对接错位,受力状态和设计图纸出现偏差。
最后还要兼顾配套构造与后期检测预留。高风压区域大型雕塑,预埋件设计阶段就要同步考虑防雷接地的衔接,接地构件和预埋件可靠连通;基座位置设置合理排水构造,减少雨水长期浸泡预埋件根部。图纸当中明确预埋件的验收检测要求,施工完成之后留存隐蔽工程资料。后期运维阶段,大风多发季节,可针对螺栓连接位置预留检修条件,方便后期复查螺栓紧固状态,及时排查锈蚀、松动风险,延长雕塑整体使用年限。
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