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[摘 要]一汽-大众天津工厂项目结构为钢排架结构，其中箱形柱柱脚设计为插入杯口的形式。此类箱形柱传统的固定方式采用钢斜楔插入杯口与钢柱间隔处。实践中存在紧固力不足，接触面摩擦力不足，受震易松动等问题。本文依据天津一汽—大众总装车间项目插入杯口箱形钢柱（以下简称“杯口柱”）的固定方法，对木斜楔代替钢斜楔的固定杯口柱的施工方法进行探究。
[关键词]杯口柱；固定方法；木斜楔
中图分类号：TM591+.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）43-0223-01
1 木斜楔代替钢斜楔固定钢柱的方式分析
天津一汽-大众总装车间厂房箱形柱的柱脚设计为插入基础杯口的形式固定，由于钢柱承受荷载大，钢柱柱脚插入杯口深度为1.5m。柱边与杯口边界距离为10cm。钢柱校正完成后，交由土建进行施工，为保证土建施工前固定及浇筑混凝土过程中钢柱的结构稳定，一般将杯口边缘与钢柱之间插入钢斜楔以保证校正完成的钢柱位置不受破坏。
根据过往现场实践，重型机械的行驶及混凝图浇筑振捣过程中，钢斜楔往往存在易松动甚至脱落的情况。因此，本文将对木斜楔代替钢斜楔固定钢柱的方式进行探究（图1）。
传统的钢斜楔固定方式易松动脱落首先因为刚材本身刚度大，不易贴紧钢柱和混凝土表面。即由于钢斜楔与钢材，钢斜楔与承台混凝土之间的摩擦力由钢斜楔自身的弹力提供，而钢材本身刚度导致其能产生的变形有限，受到扰动产后产生一定位移，弹力即消失致其易松动。另外，钢与钢，钢与混凝土之间滑动摩擦系数小，也是导致其易松动的重要原因。而木楔子由于自身刚度低，木与钢，木与混凝土之间的滑动摩擦系数大，使其能够很好的固定钢柱且自身不易松动导致已固定好的结构失稳。
2 木楔与钢楔的性能对比
下面我们将木楔与钢楔的性能进行对比。如图2所示承台与斜楔之间角度为3°，为便于分析，将斜楔设为长300mm，宽100mm的等边三角形，采用敲击的方式插入夹角为60°的钢与混凝土产生的空间之中。设斜楔中点位置位移为X。质量为10KG的铁锤以10m/s的速度进行一次敲击，且无其他能量损耗。
固由能量原理得以下计算过程：
敲击的动能等于变形能与摩擦能之和
T=Ud+Uf1+Uf2
摩擦能：
Uf=FN*μ*X 其中FN=ΔL*E*A/L ΔL=x*tan60°
变形能：
Ud=FN*ΔL*2/2
冲击动能：
T=m*V2/2
上述计算中 T为动能，Uf为摩擦能，Ud为变形能，μ为两种材质之间动摩擦系数，FN为两种物体之间压力，ΔL为所取点的法向位移，E为所选材料弹性模量（钢材E取200Gpa，木材E取10Gpa），A为所选物体与接触面积。材质件动摩擦因数取值如表1：
综合求解上述各式得出：
采用钢楔斜在干燥环境下X=0.17mm 此时FN=1.02KN
采用钢楔斜在潮湿环境下X=0.18mm 此时FN=1.08KN
采用钢楔斜在干燥环境下X=0.46mm 此时FN=2.76KN
采用钢楔斜在潮湿环境下X=0.48 此时FN=2.88KN
假设此时钢柱受到外界扰动为竖直向上的力Fy，如图3所示。
随Fy增大，当斜楔子开始产生滑动时，即视为其开始松动，而产生滑动时，即为固定结构遭到破坏时的力。
经推导得出Fy=2*μFNcos30°。
即得到不同材质，不同环境下，楔斜所能承受的最大扰动力：
干燥木楔Fy=2.39KN 潮湿木楔Fy=1.99KN
干燥铁楔FY=0.35KN 潮湿铁楔Fy=0.16KN
从而分析数据可以看出，无论早干燥或是雨后潮湿天气，木楔子固定箱形柱所能承受的擾动性能都要优于铁楔固定箱形柱的方法。
实践中，我们各取46根钢柱分为两组，每组23根。随现场施工，分别使用木斜楔与钢楔斜进行钢柱固定。测定安装与土建打灰后偏差数据，得出数据见附表《天津一汽大众总装车间工程六单元箱形钢柱测绘记录》，可以明显看出，安装完成至混凝土浇筑完成。采用木楔斜固定的钢柱水平位移均可控至3mm以内，标高无变化；而采用钢斜楔固定的方式，其中5根偏差超过6mm，其余偏差可控制在5mm以内。而从现场情况看，这五根箱形柱的钢楔斜已经出现不同程度的松动。
从经济效益来看，每根箱形柱需用8件斜楔来固定，每件钢斜楔重量3kg，固定每根箱形柱的钢楔斜需要8根。本工程中，杯口柱数量共计299根，采用钢楔斜时，以加工成品单价5000元/吨计算，共计需花费技措40000元。采用木楔斜时，以木材单价1000元/立方米记，共计花费技措7200元。
3 结语
综上，我们从理论分析、现场实践与经济效益等方面对钢楔斜与木楔斜固定杯口箱形柱的施工方法进行了对比。得出木斜楔相比于传统的钢楔斜固定插入杯口箱形柱的方法具有结构稳定，偏差小，经济效益好等诸多优点，是杯口柱固定的良好的选择。
参考文献
[1] 廖常初. S7-300/400 PLC应用技术[M].北京：机械工业出版社，2012：151-153.
[关键词]杯口柱；固定方法；木斜楔
中图分类号：TM591+.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）43-0223-01
1 木斜楔代替钢斜楔固定钢柱的方式分析
天津一汽-大众总装车间厂房箱形柱的柱脚设计为插入基础杯口的形式固定，由于钢柱承受荷载大，钢柱柱脚插入杯口深度为1.5m。柱边与杯口边界距离为10cm。钢柱校正完成后，交由土建进行施工，为保证土建施工前固定及浇筑混凝土过程中钢柱的结构稳定，一般将杯口边缘与钢柱之间插入钢斜楔以保证校正完成的钢柱位置不受破坏。
根据过往现场实践，重型机械的行驶及混凝图浇筑振捣过程中，钢斜楔往往存在易松动甚至脱落的情况。因此，本文将对木斜楔代替钢斜楔固定钢柱的方式进行探究（图1）。
传统的钢斜楔固定方式易松动脱落首先因为刚材本身刚度大，不易贴紧钢柱和混凝土表面。即由于钢斜楔与钢材，钢斜楔与承台混凝土之间的摩擦力由钢斜楔自身的弹力提供，而钢材本身刚度导致其能产生的变形有限，受到扰动产后产生一定位移，弹力即消失致其易松动。另外，钢与钢，钢与混凝土之间滑动摩擦系数小，也是导致其易松动的重要原因。而木楔子由于自身刚度低，木与钢，木与混凝土之间的滑动摩擦系数大，使其能够很好的固定钢柱且自身不易松动导致已固定好的结构失稳。
2 木楔与钢楔的性能对比
下面我们将木楔与钢楔的性能进行对比。如图2所示承台与斜楔之间角度为3°，为便于分析，将斜楔设为长300mm，宽100mm的等边三角形，采用敲击的方式插入夹角为60°的钢与混凝土产生的空间之中。设斜楔中点位置位移为X。质量为10KG的铁锤以10m/s的速度进行一次敲击，且无其他能量损耗。
固由能量原理得以下计算过程：
敲击的动能等于变形能与摩擦能之和
T=Ud+Uf1+Uf2
摩擦能：
Uf=FN*μ*X 其中FN=ΔL*E*A/L ΔL=x*tan60°
变形能：
Ud=FN*ΔL*2/2
冲击动能：
T=m*V2/2
上述计算中 T为动能，Uf为摩擦能，Ud为变形能，μ为两种材质之间动摩擦系数，FN为两种物体之间压力，ΔL为所取点的法向位移，E为所选材料弹性模量（钢材E取200Gpa，木材E取10Gpa），A为所选物体与接触面积。材质件动摩擦因数取值如表1：
综合求解上述各式得出：
采用钢楔斜在干燥环境下X=0.17mm 此时FN=1.02KN
采用钢楔斜在潮湿环境下X=0.18mm 此时FN=1.08KN
采用钢楔斜在干燥环境下X=0.46mm 此时FN=2.76KN
采用钢楔斜在潮湿环境下X=0.48 此时FN=2.88KN
假设此时钢柱受到外界扰动为竖直向上的力Fy，如图3所示。
随Fy增大，当斜楔子开始产生滑动时，即视为其开始松动，而产生滑动时，即为固定结构遭到破坏时的力。
经推导得出Fy=2*μFNcos30°。
即得到不同材质，不同环境下，楔斜所能承受的最大扰动力：
干燥木楔Fy=2.39KN 潮湿木楔Fy=1.99KN
干燥铁楔FY=0.35KN 潮湿铁楔Fy=0.16KN
从而分析数据可以看出，无论早干燥或是雨后潮湿天气，木楔子固定箱形柱所能承受的擾动性能都要优于铁楔固定箱形柱的方法。
实践中，我们各取46根钢柱分为两组，每组23根。随现场施工，分别使用木斜楔与钢楔斜进行钢柱固定。测定安装与土建打灰后偏差数据，得出数据见附表《天津一汽大众总装车间工程六单元箱形钢柱测绘记录》，可以明显看出，安装完成至混凝土浇筑完成。采用木楔斜固定的钢柱水平位移均可控至3mm以内，标高无变化；而采用钢斜楔固定的方式，其中5根偏差超过6mm，其余偏差可控制在5mm以内。而从现场情况看，这五根箱形柱的钢楔斜已经出现不同程度的松动。
从经济效益来看，每根箱形柱需用8件斜楔来固定，每件钢斜楔重量3kg，固定每根箱形柱的钢楔斜需要8根。本工程中，杯口柱数量共计299根，采用钢楔斜时，以加工成品单价5000元/吨计算，共计需花费技措40000元。采用木楔斜时，以木材单价1000元/立方米记，共计花费技措7200元。
3 结语
综上，我们从理论分析、现场实践与经济效益等方面对钢楔斜与木楔斜固定杯口箱形柱的施工方法进行了对比。得出木斜楔相比于传统的钢楔斜固定插入杯口箱形柱的方法具有结构稳定，偏差小，经济效益好等诸多优点，是杯口柱固定的良好的选择。
参考文献
[1] 廖常初. S7-300/400 PLC应用技术[M].北京：机械工业出版社，2012：151-153.