關于冶金工業廠房擴建設計施工中某些問題的探討

王 悅

（首鋼長治鋼鐵有限公司設計規劃院，山西 長治 046031）

自進入20世紀90年代以來，隨著我國改革開放的進一步深化，國民經濟水平得到了跨越式的增長，各行業都進入了一個快速發展的時期，由此帶來我國建筑用鋼材需求量的不斷擴大。我國大部分的鋼鐵冶金企業都建于改革開放以前，生產工藝和生產能力都已無法滿足改革開放帶來的鋼材需求。加上國家淘汰落后產能的要求，最近20年內，我國冶金行業內各企業都在不斷地通過新建、改建和擴建項目來擴大鋼材產量，以滿足市場需求和在激烈的市場競爭中求以生存。

擴建工程的設計不同于新建項目的設計，有以下特點：

（1）從工藝設計上說，既要考慮擴建部分采用新工藝新設備的要求，又要充分利用原廠房的工藝和設備的潛力。因此擴建部分的工藝流程往往是原廠房工藝流程的延續，既有區別又要統一。為此，應將擴建的廠房與原廠房緊靠一起，不能分的太遠。

（2）擴建廠房設計要考慮施工時不能影響原廠房的正常生產。設計中對原廠房不能大改大拆。有時為了在整體和立面上求得統一或創造優美的生產、生活環境，設計時也只能在不影響上述要求的前提下對原有廠房采取局部的修改或拆遷。

（3）這些擴建的單位一般均為老企業，周圍建筑物多，不可能進行拆遷為其發展，廠區本身用地均很緊張。所以，在進行擴建設計中必須因地制宜、全面規劃，充分利用和改造原有建（構）筑物來滿足生產工藝的要求。

工程實例:某廠房為單跨24 m混凝土排架結構，柱距為6 m，總長120 m，10 t起重機，吊車軌頂標高7.5 m。廠房柱采用預制鋼筋混凝土矩形柱，獨立柱基；屋面采用預應力梯形屋架及預應力大型屋面板；磚墻維護。現根據需要將該廠房西側加長52 m。由于原廠房經多年使用，在侵蝕氣體、下沉和歷年加固等因素的綜合作用下，已與原先殘缺不齊的設計資料嚴重不符。這類廠房擴建中，設計與施工需以現行規范和標準圖為基礎，參照原設計的資料及實際情況進行。

1 新廠房標高確定

新擴廠房±0.000標高一般只需按絕對標高從國家水準點引來即可，但因舊廠房在多年使用、腐蝕、基礎下沉及歷年加固改造后，形成了許多標高與原設計圖紙嚴重不符。因此，以原廠房西側較高的規定標高7.5 m為依據確定改建后的廠房±0.000標高。具體做法：將舊廠房西側較高軌頂7.5 m作為標準引下，標定+1.000 m，新建各基礎及柱等都以此為標準。另外，由于軌道聯結形式的不同，設計時不能看原有圖紙中柱牛腿標高和與之長度，而是直接從軌頂算起。即設計牛腿標高=舊軌頂標高-（軌道尺寸+填板尺寸+吊車梁高度尺寸）。

2 平面位置的確定

廠房中線以舊廠房吊車軌道中線來確定，以消除廠房沉降等因素的影響。

3 伸縮縫的設置

溫度伸縮縫一般采用設置雙柱的辦法處理。在非地震區也可采用設計單柱的辦法處理。為減少構件類型，采用雙柱的伸縮縫，柱軸線與橫向定位軸線的關系應與廠房端部柱的處理相同，一般采用不加插入距的方案，亦可采用加插入距的方案。雙柱伸縮縫處兩相鄰柱中心線間的距離C，由柱腳的外包尺寸確定，并留出不小于30～50 mm的凈空，設計時可參考下列數值選用：輕、中型廠房C=1 000 mm；重、特重型廠房C=1 500 mm或2 000 mm。

冶金企業的廠房一般都是吊車噸位較大，廠房高度較高，廠房長度較長。如果原有廠房設置有伸縮縫，并且新接廠房不長，能滿足規范要求伸縮縫最大間距的話，可以不考慮再設置伸縮縫。如果新接廠房長度較長，按國家規范要求需新增設置伸縮縫時。由于原有廠房一般未考慮將來廠房接長在廠房端部柱設置雙杯口柱基礎。伸縮縫的設置位置有以下兩種方法：

（1）直接在新舊廠房相接處設置伸縮縫，即在原有廠房端柱基礎上新增廠房柱，在新舊柱之間設置伸縮縫。此種方法需重新核算原有廠房端柱基礎能否滿足要求。如不滿足，需對端柱基礎進行加固。此種方法施工難度較大。

（2）在原有廠房端部接出一過渡段后再設置伸縮縫，此種方法可盡量減少對原有結構的處理，尤其是省去對基礎的加固處理，施工難度相對較小。

該廠房采用了第二種方法設置伸縮縫。在新舊廠房間設置一跨4 m非標過渡段。這樣可以保證在延伸擴建時，舊廠房仍能繼續生產。

4 廠房柱設計

新建廠房柱仍采用預制鋼筋混凝土排架柱，舊廠房柱距為6m。根據工藝和現場場地情況，新建廠房按柱距6 m，局部柱距按12 m設計。

5 柱間支撐位置的確定

新擴廠房在過渡段設置上部柱間支撐，新建48 m伸縮縫區段兩端部設置上部柱間支撐，中間跨設置上、下柱柱間支撐，以保證擴建廠房縱向剛度。

6 吊車梁設計

為滿足現行國家規范和生產的正常運行，決定新廠房內6 m吊車梁按現行國家標準制作安裝。12 m跨吊車梁采用變截面鋼結構吊車梁。舊廠房內吊車梁更換時應對軌道做相應調整，以保證吊車貫通運行。

7 屋面結構設計

在冶金企業工業廠房建筑中，粱式桁架常作為屋架用于廠房的屋蓋承重結構。屋架結構的選型主要取決所采用屋面覆蓋材料及建筑物的使用要求。原有廠房屋面用的是采用預應力梯形屋架及預應力大型屋面板。由于現在預制預應力混凝土梯形屋架已經很少有企業生產，所以擴建廠房屋面改為梯形鋼屋架上鋪預應力大型屋面板。考慮到梯形鋼屋架與原預應力混凝土梯形屋架高度不一致，要求過度段屋面高度同原有廠房高度一致，而伸縮縫西側新建廠房高度加高。由于過渡段寬度較小，其新增梯形鋼屋架高度按照預應力混凝土梯形屋架高度進行設計能夠滿足要求。伸縮縫西側新建廠房屋架按6 m一道設置，12 m柱距中間設鋼托架，擴建屋架間均設置屋架上下弦水平支撐和豎向支撐，以保證屋蓋結構的整體穩定性及抗震性能。

8 廠房基礎及地基處理

新建廠房基礎采用現澆鋼筋混凝土獨立基礎，該廠房所處位置地下水位較淺，地基承載力僅為80 kPa，為保證新舊廠房地基一致，地基處理也采用碎石換土墊層處理方法。

9 實施效果

擴建后的廠房以經過一段時間的運行實踐檢驗，未發現任何異常現象，運行正常。通過對原有廠房的擴建，滿足了企業增產、增效、節約投資的目的，保證了該企業完成當年正常生產任務。其效果是理想的，技術是可行的，在一些老舊廠房擴建工程中，具有一定的參考價值。