老廠房改造中屋蓋系統(tǒng)的加固心得

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摘要：建筑物在建成使用后由于種種原因使得鋼屋架承載力需比設(shè)計要求增大的情況時有發(fā)生，因此對鋼屋架的處理及加固是十分必要的。本文就老廠改造中的鋼結(jié)構(gòu)加固問題提出一些想法，僅供大家參考。

  關(guān)鍵詞：鋼屋架承載力直接加固和減荷一.選題背景及目的對已有企業(yè)的挖潛改造是我國進(jìn)一步發(fā)展生產(chǎn)的既定方針，在無錫某鋼鐵廠電爐車間擴(kuò)建和改造工程項目中，由于生產(chǎn)能力擴(kuò)大、舊設(shè)備更新、生產(chǎn)工藝調(diào)整、操作環(huán)境改善等因素，因此要求對舊有廠房進(jìn)行必要的加固處理。本文僅對鋼屋架加固進(jìn)行簡要探討。二.老廠改造工程的特點（一）施工準(zhǔn)備期短因為停產(chǎn)時間不完全由使用單位決定，故從決定大修到開工，其間往往只有一個月，甚至更短。（二）工期受到嚴(yán)格限定一般需大修改造的車間，都是產(chǎn)值高的。因此要求加固改造所用時間越短越好。（三）設(shè)計施工障礙多有舊設(shè)備基礎(chǔ)、舊管線及設(shè)備，吊車等設(shè)施。（四）工作內(nèi)容多，施工難度大施工作業(yè)會出現(xiàn)立體交叉作業(yè)和各專業(yè)工種之間的平行流水作業(yè)，工作面狹小，施工操作空間緊張。三.本工程改造的簡要介紹收稿日期：2005-01-10作者簡介：蔣文菁，女，1972～，漢族，工程師。周雪華，男，1968～，漢族，工程師   本工程為單層單跨排架體系，混凝土柱與重級工作制吊車梁，鋼屋架，托架及支撐系統(tǒng)組成完整的空間受力體系，排架間距為18m,跨度為24m，檐口標(biāo)高為21.3米，屋架間距為6m。本次改造位置處于兩榀排架之間，由于混凝土柱及鋼托架不是本次工程直接有關(guān)構(gòu)件，且原有截面富余較多，經(jīng)計算，均能滿足設(shè)計要求。見附圖1所示。原有屋面采用了無檁體系，上鋪大型屋面板，由于工藝要求，在電爐上方的3榀屋架上需加設(shè)抽風(fēng)煙道----俗稱象屋(有頂，有圍護(hù)結(jié)構(gòu)，有懸掛桿件)，這樣就在屋面上出現(xiàn)了一個12x12米的洞口，其范圍內(nèi)的大型屋面板均需拆除（詳見附圖一），由于抽煙道的高度為10米，且因為實施新工藝后增加了集塵管（通風(fēng)專業(yè)提供的鋼管，自重為每延米1.5噸，活荷載為每延米3噸，支承在象屋上共計18噸的集中荷載）支撐于其上，故改造后新加荷載比需拆除的大型屋面板自重大。同時，原有設(shè)計采用無檁體系，現(xiàn)要改造為有檁體系，支撐系統(tǒng)需增加布置，這部分荷載也不能忽略。這樣不僅鋼屋架需重新計算，且與其有關(guān)的托架，柱，基礎(chǔ)均需經(jīng)過計算確定是否需加固，在設(shè)計時間上與甲方的要求相差較大，且甲方可能投入的成本過大，施工周期及施工難度均加大。在同甲方說明情況后，經(jīng)過論證，決定通過兩種方式實現(xiàn)改造，其一為加固，在進(jìn)行計算后確定單榀屋架的單個構(gòu)件的具體數(shù)值，其二為減荷，即經(jīng)過計算，把大型屋面板的拆除范圍擴(kuò)大到象屋范圍以外,共拆除屋面板44塊，使得改造后屋架上的荷載總量值與原有大致相同，托架及柱，基礎(chǔ)滿足要求而不需加固。四.鋼屋架的加固設(shè)計鋼屋架由上弦，下弦，中間腹桿，支座端桿組成，本工程中鋼屋架與混凝土柱間的連接分為兩種，一種為鋼屋架直接落在柱頂上，為鉸接支座。另一種為鋼屋架與托架鉸接，托架與混凝土柱鋼接。由于原有鋼屋架暴露在空氣中，且已經(jīng)使用了15年以上，盡管廠方對鋼構(gòu)架均會定期進(jìn)行防腐防銹處理，但是空氣及車間內(nèi)的水蒸氣，生產(chǎn)時產(chǎn)生的腐蝕氣體對鋼材的銹蝕是不可避免的，車間現(xiàn)場實地觀測后，發(fā)現(xiàn)由于投入使用年數(shù)較多，屋架上下弦及腹桿均有程度不同的積灰現(xiàn)象，灰塵清除后，暴露出鋼材其銹蝕現(xiàn)象與原來設(shè)想的情況大致相同，即上弦銹蝕情況最不嚴(yán)重，腹桿尚可，下弦的情況最不利，根據(jù)銹蝕情況，考慮鋼材截面的削弱（計算假定按比原有鋼材壁厚減小一個等級，如原為L125X8,現(xiàn)在按L125X6計算），對鋼屋架重新計算后，3榀鋼屋架均需加固方可滿足要求。對上弦：由于有較多的集中荷載，處于受壓區(qū)，且拆除了象屋范圍內(nèi)的屋面板，平面外計算長度需通過新增橫向水平支撐得到保證，而橫向支撐與上弦的連接也需新加節(jié)點板，故上弦為全長加鋪t=10鋼板。對下弦：由于此次加固均為高空作業(yè)，且屋架在大型屋面板拆除后其下弦仍有自重及施工荷載產(chǎn)生的拉應(yīng)力，若采用仰焊，則焊接過程中施工人員操作難度增加，危險性較大，且施工質(zhì)量難以保證。若采用高強(qiáng)螺栓加固，則對橫斷面的削弱使得加固后的安全儲備降低，經(jīng)比較，最后采用了沿長度方向在跨中左右各2個節(jié)間范圍內(nèi)底部加貼t=12鋼板的方法，其與下弦的連接為沿角鋼長度方向焊接。端腹桿與中間豎桿的連接采用加貼小角鋼。具體加固數(shù)據(jù)及形式詳見附表1。除此以外，由于加固時為夏季，該地區(qū)下暴雨及刮大風(fēng)的可能性加大，留給施工的時間較短，廠房要求鋼屋架的加固及象屋的安裝必須在25天間完成，施工操作的可行性也必須予以考慮。五.鋼屋架加固的施工加固時考慮到施工順序及操作流程，與在工廠中制作好再運(yùn)至工地拼裝的一套有所不同。此次加固均為高空作業(yè)，且施工工期短，屋架處于受力狀態(tài)，故在設(shè)計時考慮了受力特點后確定了施工順序：一：拆除大型屋面板，增設(shè)臨時支撐，保證改造部位的穩(wěn)定，對鋼屋架進(jìn)行除銹防腐處理。二：根據(jù)圖紙對鋼屋架進(jìn)行加固。三：屋架上下弦水平支撐和屋架垂直支撐的安裝。四：象屋及集塵管的安裝。象屋及集塵管均為新增加構(gòu)件，可在工廠里制作完成。象屋設(shè)計成一個方形，通過立柱間的支撐組成幾何不變的整體，由四角的8根拉桿固定在屋架上，六.設(shè)計總結(jié)由于此次屋架加固要求出圖時間緊，設(shè)計難度較大，且是在車間未完全停產(chǎn)的狀態(tài)下施工，故設(shè)計計算時適當(dāng)?shù)目紤]了一些安全儲備。改造加固設(shè)計要考慮：一：原結(jié)構(gòu)支撐體系的改變和荷載的變化。二：設(shè)計時要綜合考慮施工因素，在保證質(zhì)量的前提下，盡量滿足施工方便。經(jīng)計算，此次改造，總共加固部分的用鋼量為2.56噸，象屋部分的用鋼量為38.4噸。施工完成后，從現(xiàn)場反饋回的信息表明，工期，質(zhì)量，用鋼量都得到了保證，甲方比較滿意。參考文獻(xiàn)[1]鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊（中國建筑工業(yè)出版社）1985[2]鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（GB50017-2003）[3]建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB50009-2001[4]建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)造資料集1990附圖1附表1屋架上弦屋架下弦端斜桿中間豎桿加固前截面加固后截面