Чтобы предотвратить проседание фундамента стального цеха, необходимо начать с фундаментной плиты. Если нагрузка на стальной цех составляет более 25 кг/м², высота, ширина и глубина фундаментной плиты должны составлять 1 метр. Для стальных цехов с нагрузкой более 35 кг/м² необходимо выполнить обвязывающий пояс и фундамент глубиной 1,2 метра. Конкретные размеры также зависят от состояния грунта.

　　Если стальной цех уже построен, а предварительные инвестиции не были сделаны, как предотвратить проседание фундамента? Проще говоря, необходимо укрепить фундамент, обвязав все стальные колонны швеллерами или двутавровыми балками, образуя сетчатую структуру. Этот метод может предотвратить проседание фундамента стального цеха.
　　В последние годы стальные цеха получили широкое распространение в угольной промышленности благодаря своим преимуществам: легкому весу, превосходным сейсмостойким свойствам, гибкой планировке и высокой скорости монтажа. В данной статье рассматриваются только одноэтажные стальные цеха с легкими стальными конструкциями рамного типа с ограждающими конструкциями из профилированного листа или сэндвич-панелей (далее — «стальные цеха»). Для стальных цехов с большими грузоподъемными кранами, из-за малого собственного веса надземной конструкции, осевое усилие в основании колонн невелико, а изгибающий момент относительно велик, что приводит к большому эксцентриситету основания и создает определенные трудности при проектировании фундамента.

　　1. Особенности напряженного состояния фундамента стального цеха
　　Фундаменты стальных цехов обычно выполняются в виде отдельных фундаментов, проектируемых с учетом эксцентриситета.
　　Для рамных стальных цехов небольшой высоты без кранов соединение колонн с фундаментом обычно проектируется как шарнирное. Верхняя поверхность фундамента воспринимает только вертикальное давление от надземной конструкции и горизонтальные силы от ветровой нагрузки. Дополнительный эксцентрический изгибающий момент от горизонтальной ветровой нагрузки относительно невелик, поэтому проектирование фундамента относительно простое.
　　Для рамных стальных цехов большой высоты с мостовыми кранами и стальных цехов с ферменными конструкциями, особенно при большой грузоподъемности кранов (две крана по 20 т на пролет или более), для эффективного повышения жесткости конструкции на сдвиг и контроля поперечного смещения, колонны обычно проектируются с жестким поперечным и шарнирным продольным соединением. Продольные
　　горизонтальные нагрузки передаются на верхнюю поверхность фундамента через межколонные связи. В поперечном направлении, из-за малого собственного веса стальной конструкции и большого периода собственных колебаний, влияние горизонтальных сейсмических воздействий относительно невелико, и основную роль играют горизонтальные нагрузки от торможения крана и ветра, усилия в двух стержнях могут быть неравными. Формула основана на теории упругой устойчивости,
　　применима к пересекающимся наклонным стержням одинаковой длины и сечения.
　　1) Если другой пересекающийся стержень сжат, сечения обоих стержней одинаковы и не прерываются в точке пересечения, то:
　　где
　　2) Если другой пересекающийся стержень сжат, и этот стержень прерывается в точке пересечения, но соединяется с помощью соединительной пластины, то:
　　3) Если другой пересекающийся стержень растянут, сечения обоих стержней одинаковы и не прерываются в точке пересечения, то:
　　4) Если другой пересекающийся стержень растянут, и этот стержень прерывается в точке пересечения, но соединяется с помощью соединительной пластины, то:
　　Как видно из таблицы, старые нормы иногда излишне консервативны, а иногда недостаточно безопасны.
　　При применении новых норм автор обнаружил, что в новых правилах проектирования стальных конструкций появились новые положения и методы расчета; старые нормы иногда излишне консервативны, а иногда недостаточно безопасны, поэтому при проектировании необходимо постоянно совершенствоваться и изучать новые нормы, чтобы создавать экономичные и безопасные проекты.

　　2. Основные требования к проектированию фундамента
　　Из-за относительно большого эксцентриситета нагрузки реакция на поверхности фундамента распределяется неравномерно, что может привести к значительному наклону фундамента и даже повлиять на нормальную эксплуатацию цеха, особенно цеха с кранами. Поэтому давление на грунт основания под поверхностью фундамента промышленного цеха должно соответствовать следующим требованиям:
　　1) Для столбчатых фундаментов без нагрузки от крана, при учете ветровой нагрузки, допускается наличие зоны с нулевым напряжением на поверхности фундамента, но должно выполняться условие L’/L≥0,175, где L’ — длина зоны с ненулевым напряжением, L — длина фундамента, а также необходимо проверить прочность на изгиб с растянутой стороны фундаментной плиты под действием собственного веса фундамента и веса грунта над ним.
　　2) Для столбчатых фундаментов, воспринимающих нагрузку от обычных кранов, не допускается наличие зоны с нулевым напряжением на поверхности фундамента, т.е. pmin≥0. Если это условие выполняется, эксцентриситет основания должен быть e≤b/6.

　　3. Общие методы проектирования фундамента
　　Учитывая особенности напряженного состояния и требования к проектированию фундамента, для крайних колонн одноэтажных стальных цехов с жестким соединением колонн и кранами большой грузоподъемности, при обычном проектировании отдельных фундаментов эксцентриситет часто становится определяющим условием размеров поверхности фундамента, несущая способность основания не является определяющим фактором, большой эксцентриситет приводит к чрезмерно большим размерам поверхности фундамента (иногда сторона достигает более 6 м), что неэкономично и неприемлемо на практике. Автор, проанализировав ряд конкретных проектов, считает, что подобные проблемы при проектировании могут быть решены следующими способами:
　　3.1 Использование эксцентричных фундаментов
　　Этот метод достаточно эффективен при небольшом эксцентриситете поверхности фундамента (обычно e≤0,15 м). Принцип заключается в предварительном приложении обратного изгибающего момента в направлении большого изгибающего момента, чтобы уменьшить влияние эксцентриситета. Однако, поскольку горизонтальные ветровые нагрузки и нагрузки от крана действуют в двух направлениях, при проектировании следует выбирать неблагоприятные комбинации в обоих направлениях и проверять и контролировать их. В настоящее время программа проектирования стальных конструкций «STS» не позволяет проверять эксцентричные фундаменты, поэтому проектировщики могут выбрать несколько неблагоприятных комбинаций и проверить их с помощью других вспомогательных программ, таких как «Лира».
　　Эксцентричные фундаменты обычно позволяют уменьшить размеры фундамента, но для кранов большой грузоподъемности и кранов класса А6-А8 этот метод следует применять с осторожностью.
　　3.2 Увеличение дополнительного веса фундамента
　　Этот метод достаточно эффективен при эксцентриситете поверхности фундамента (0,15 м < e ≤ 1,12 м). Увеличение дополнительного веса фундамента может быть достигнуто двумя способами:
　　1) Увеличение глубины заложения фундамента: увеличение глубины заложения фундамента приводит к соответствующему увеличению веса грунта над фундаментом и уменьшению эксцентриситета основания. В этом случае фундамент можно спроектировать как отдельный фундамент с короткими железобетонными колоннами, размеры сечения которых обычно определяются размерами подошвы стальной колонны, а армирование определяется расчетом. Однако при увеличении глубины заложения фундамента также увеличивается дополнительный изгибающий момент в основании фундамента, вызванный горизонтальной сдвиговой силой от подошвы колонны, и эксцентриситет основания также может увеличиться. Поэтому при проектировании следует учитывать оба фактора, и после пробных расчетов выбрать оптимальную глубину заложения фундамента.
　　2) Нижняя часть ограждающих конструкций цеха выполняется с использованием утяжелённых стен: стены могут быть выполнены из неглиняного клинкерного кирпича, а их вес передаётся на фундамент через подстенные балки. Толщина стен может составлять 370 мм, высота — от верха подстенной балки до подоконника первого этажа. Для увеличения высоты стены подоконник первого этажа может быть при необходимости несколько поднят. Подстенные балки могут быть изготовлены предварительно, а также могут быть монолитными вместе с фундаментными столбиками, монолитные подстенные балки способствуют компенсации неравномерной осадки соседних фундаментов.
　　В проектной документации более эффективным является комбинированное использование вышеуказанных методов.
　　3.3 Использование свайного фундамента
　　Если эксцентриситет подошвы фундамента велик (e>112м) и глубина залегания несущего слоя значительна, и указанные выше методы не могут решить проблему; или если грузоподъёмность крана цеха велика, и длительная большая площадь загрузки превышает 60 кН/м2, и основание представляет собой грунты средней и высокой сжимаемости, и необходимо учитывать влияние нагрузки на фундамент, то следует использовать свайный фундамент. Тип свайного фундамента определяется с учётом характеристик грунта и местных условий строительства.