工業廠房鋼結構屋面改造鋼梁混凝土柱連接工程實例

徐杰慧

（長治清華機械廠，山西 長治 046012）

1 工程概況

某機加車間建于20世紀70年代末期，單層工業廠房，鋼筋混凝土排架結構，雙跨，每跨設2臺5t單梁吊車，軌高6m，車間跨度15m，柱距6m，車間總長96m。由于工房使用年限久，距今已超過30a，該工房屋面設有內天溝，內天溝經常積水，加之屋面防水層老化漏水，通過屋面板表面的細微縫隙侵蝕到內部鋼筋，鋼筋表皮銹蝕膨脹，使裂縫不斷加大，混凝土強度下降并發生剝離、鋼筋外露、銹蝕更加嚴重，板肋的混凝土保護層多處出現墜落現象，屋面板損壞程度達到60%以上，給車間的正常生產帶來嚴重的安全隱患。

2 改造要求

為保證工房的正常使用，需要對該工房的屋面系統進行加固維修改造。作為生產場所，屋面改造應遵循安全、經濟、可行的原則，以保證生產安全為首要目的，建筑加固維修改造的成本應盡可能小。正常生產中的企業，停產會給企業、職工造成較大的經濟損失，也對生產要素市場產生影響。因此，應選擇合適的、可行的加固、維修、改造方案，將屋面改造施工給企業生產造成的影響降到最小。

3 方案選擇

3.1 加固法

針對大型屋面主肋損壞嚴重，可采用型鋼梁加固法，即將兩根槽鋼[14放置于屋面板主肋內側，槽鋼兩端擱置在屋架上，在支承處用墊板頂緊，槽鋼頂面也要求和屋面板小肋底部頂緊，兩根加固槽鋼的位置固定后用槽鋼[8作水平連系桿并焊死。此加固方法耗鋼量大，現場施工難度較大，而且增加屋蓋系統的重量，只能適用于個別屋面板損壞的加固。

3.2 維修法

由于屋面板損壞已達半數以上，屋蓋系統應全面維修，如全部更換鋼筋混凝土大型屋面板。此方案施工工期長，由于車間內設備較多，吊裝作業面狹小，施工難度大，車間還需要全面停產，并且屋面內天溝極易造成問題的再次出現。

3.3 改造方案法

根據實際情況，為了便于施工，縮短周期，盡可能地不影響生產、決定將工房屋蓋系統性全部拆除后更換為輕鋼結構屋蓋系統。采用3D3S軟件對屋蓋系統進行計算，屋面鋼梁采用變截面H型鋼梁，兩坡、屋面坡度為1:12，自由排水，屋面排水更為順暢。屋面檁條采用C180×70×20×2.5。屋面外板采用760角弛型，彩板牌號TS280GD，涂層為高耐候聚脂（HDP），涂層結構為2/2，海藍色，厚度0.6mm；屋面內板采用840型，彩板牌號TS280GD，涂層為普通聚脂（PE），涂層結構為2/2，白灰色，厚度0.4mm。屋面保溫材料為玻璃絲保溫棉（帶鋁箔），厚度100mm。

4 連接節點方案

4.1 對節點的處理

鋼結構屋面梁與原有鋼筋混凝土柱頭的連接節點是需要重點處理的關鍵部位，如果節點處理不當，連接節點的破壞，也將會引起整個屋面結構的破壞。對節點處理需要考慮以下幾點原則：

連接節點的類型要與計算模型相吻合；明確連接節點的傳力路線，要有可靠的構造措施，傳力應均勻，盡可能地減少應力集中；連接節點要從制作、運輸、安裝等幾個方面綜合考慮，連接節點要經濟合理，便于施工，提高施工效率，降低成本。

4.2 在原有混凝土柱頭增加小鋼柱的方法

鋼筋混凝土柱頭與鋼梁鉸接，中跨柱與鋼梁的連接采用在原有混凝土柱頭增加小鋼柱的方法。

如圖1、圖2、圖3所示，為更好地使鋼結構屋蓋系統與原有鋼筋混凝土柱頭聯接在一起，需要對原有鋼筋混凝土柱頭進行加固處理，處理方案如圖1所示，采用外包角鋼法進行加固：采用外包角鋼和綴板組成套箍，套箍高800mm，角鋼采用∠90×8，先設緊固角鋼用螺栓固定擰緊，將綴板與包柱角鋼焊接，頂部綴板再與柱頂板焊接，焊縫高度為10mm，待冷卻之后，將螺栓再擰緊，詳見圖1。綴板或角鋼與柱之間如有空隙應采用1:2水泥砂漿填塞。頂部焊20mm厚鋼板，鋼板上留出4個方形孔洞，方形孔必須根據現有柱頂板的實際預埋件位置開孔，如圖1所示。鋼板與柱頭原有預埋件進行塞焊，作為屋面鋼梁的支座。

圖1 邊柱柱頭加固

圖2 梁邊柱連接節點

圖3 梁與中柱連接節點

4.3 施工中的注意事項

施工時要求構件表面必須打磨平整，無雜物及塵土；用卡具從兩方向將角鋼卡貼于構件預定部位；將角鋼箍與角鋼通過螺栓聯接后進行綴板與包柱角鋼、柱頂板的焊接；鋼骨架與構件之間的縫隙用1:2水泥砂漿捻塞緊填實；安裝完畢后，柱頭加固所用鋼材表面均刷防銹漆和面漆。

柱頭加固施工完成后，即可進行屋面鋼梁、檁條、拉條、隅撐及屋面彩板的安裝。

5 結論

鋼梁與混凝土柱的連接節點是本次屋蓋系統改造的關鍵部分，通過對原有鋼筋混凝土柱頭的加固處理，采用合理的構造措施，解決了鋼筋混凝土柱與鋼梁鉸接節點的問題。該工程改造方案合理，施工操作方便，工期較短，經過屋面系統的改造，滿足了車間的正常安全使用要求，達到了預期目的，取得了較好的效果，同時也為同類工程的改造積累了經驗。

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