某冶金廠房改擴建設(shè)計

摘 要：文章主要闡述了某冶金軋鋼廠房改擴建的總體方案、技術(shù)措施及計算要點。筆者對改擴建的總體方案是如何選定，考慮了哪些因素，以及如何實現(xiàn)這些總體方案的技術(shù)措施做了論述，同時對設(shè)計過程中的計算要點做了部分說明，為類似改擴建工程提供了參考。

關(guān)鍵詞：冶金廠房；改擴建總體方案；改擴建技術(shù)措施；計算要點

1 工程概述

某鋼鐵企業(yè)欲對其一軋鋼車間進行改擴建。廠房系上世紀(jì)70年代初建成投產(chǎn)，80年代末進行過改擴建。原有主軋跨廠房跨度24米，基本柱距6米，鋼筋砼工字形柱，鋼筋混凝土獨立基礎(chǔ)，魚腹式吊車梁，預(yù)應(yīng)力折線形屋架，大型屋面板。主軋跨廠房內(nèi)原設(shè)計為1臺20/5t橋式吊車，1臺10t橋式吊車。

根據(jù)甲方的規(guī)劃，在原有車間的基礎(chǔ)上新建棒材車間。根據(jù)甲方及工藝專業(yè)的要求：保留主軋跨，拆除主軋跨以外的廠房；保留原廠房的柱子、吊車梁、屋架結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，拆除屋面板、天窗架，更換為壓型鋼板，廠房屋面改為有檁鋼結(jié)構(gòu)體系；并在原有主軋跨兩側(cè)各增加一跨，分別為？髿-？鬀原料成品跨，？鬄-？鬅軋輥間跨。另外軋鋼廠房兩端各增加數(shù)列軸線。改造后的典型廠房剖面見“圖1”。

2 改擴建總體方案

2.1 僅保留原有主軋跨是因為原有其余各跨均不能滿足工藝布置要求。

2.2 在利舊廠房兩端新增部分用伸縮縫將其隔開成獨立單元。

2.3 原有廠房已使用了30多年，從現(xiàn)場外觀看，混凝土預(yù)制柱存在多處開裂，麻面，個別處還存在保護層脫落鋼筋銹蝕現(xiàn)象，個別預(yù)應(yīng)力混凝土魚腹式吊車梁的支座處存在斜裂縫等，故要求甲方委托有資質(zhì)的專業(yè)鑒定單位對利舊廠房作可靠度鑒定。經(jīng)鑒定：單元結(jié)構(gòu)的可靠性等級有二、三兩個等級。個別桿件需做修補、加固、改造。

2.4 在“工程概述”中所述將原有大型混凝土屋面板改為有檁鋼結(jié)構(gòu)體系主要原因為：甲方要求的工期短，舊的大型屋面板有多處漏水，且與屋架連接不牢，采光效果也不好。改為輕鋼結(jié)構(gòu)施工快，可采用屋面采光板，且屋面防水得到較好處理。外加新增的？髿-？鬀跨、？鬄-？鬅跨新增吊車較原有廠房吊車重，屋面改為輕鋼結(jié)構(gòu)后可減少基礎(chǔ)的加固工作量。

2.5 原有廠房采用的是大型混凝土屋面板，現(xiàn)采用有檁鋼結(jié)構(gòu)體系，原有屋面僅有屋面下弦水平支撐的，故要求增設(shè)屋面上弦水平支撐，同時在三角形屋架的屋脊處設(shè)置豎向支撐，以確保結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定。

2.6 原有廠房采用的是大型混凝土屋面板，現(xiàn)采用有檁鋼結(jié)構(gòu)體系，故較原有廠房自重輕了許多，另外？鬂軸線的許多柱還是原有廠房的排架中間柱，現(xiàn)大部分為排架邊柱，若按常規(guī)柱截面設(shè)計？髿軸線柱，則？鬁軸線柱上部縱筋不足，？鬂軸線柱縱筋不足。若對所有利舊排架柱進行加固，則施工的工作量及工作難度巨大，同時也喪失了利舊的意義。故在確定與利舊廠房相連接的？髿軸線柱時，將其截面加大以使其所分得的水平力占一榀排架的總水平力的比重加大（按側(cè)移剛度分配）從而減小？鬁、？鬂軸線排架柱的彎矩。

2.7 原有主軋跨？鬁軸線柱靠？鬀軸線側(cè)及？鬂軸線柱靠？鬄軸線側(cè)的牛腿標(biāo)高與工藝設(shè)計的要求不符，改用單獨的鋼吊車肢。

3 改擴建技術(shù)措施

3.1 利舊廠房加固處理措施

3.1.1 柱子：對于開裂較小的柱，將缺損部位清除干凈，鋼筋充分除銹，用環(huán)氧砂漿修補。對于開裂較大的柱，將缺損部位清除干凈，鋼筋充分除銹，用環(huán)氧砂漿修補后外包鋼板。

3.1.2 吊車梁：對個別破壞嚴(yán)重的吊車梁，考慮其不宜加固，故更換為鋼吊車梁。對所有吊車梁與柱連接的埋件做耐久性處理。

3.1.3 屋架：僅個別屋架腹板有問題，用拆除完好的屋架將其替換。

3.1.4 屋蓋支撐、柱間支撐：所有支撐構(gòu)件彎折、缺損或切斷的桿件采用同等截面等強更換。

3.2 屋面的改造措施

在利舊屋面上弦增設(shè)水平支撐，通過在屋架節(jié)點處設(shè)置角鋼用螺栓拉結(jié)，在角鋼上焊連接板與支撐桿件相連。新增的？髿-？鬀跨、？鬄-？鬅跨屋蓋與利舊廠房柱采用屋架端部設(shè)小的H型鋼立柱落與利舊柱的牛腿處，且為了保證屋面排架方向的水平力的傳遞，將立柱上部與利舊柱的原有天溝支架槽鋼相焊接。屋面檁條可利用原有的屋架埋件連接。參見圖2。

3.3 利舊柱的改造措施

3.3.1 根據(jù)計算，在對？髿軸線柱截面調(diào)整為很大的情況下，利舊？髿？鬂軸線上柱抗彎都很難滿足，故對其進行加固處理，而不至使？髿軸線柱大到不合理。將？鬂軸線上柱加固側(cè)的混凝土角部鑿除，露出箍筋將新增部分的箍筋焊于原有柱的箍筋上，且將混凝土新舊結(jié)合面鑿毛，清理干凈后，在澆注新混凝土前，涂一層界面結(jié)合劑。鑿除原有混凝土?xí)r，要求輕鑿，不得破壞原有結(jié)構(gòu)。參見圖3。

3.3.2 根據(jù)計算，要求對抽柱兩側(cè)的柱進行加固，在其一側(cè)貼一混凝土柱使其連為整體共同工作。這樣做的好處有：（1）新貼柱柱頂標(biāo)高可以降低以便于支撐托架，實施托梁換柱措施。（2）可以圖3不改動抽柱處兩邊原有結(jié)構(gòu)及其屋面系統(tǒng)。

4 計算要點

4.1 按平面排架計算：抽柱處，按展開排架計算。由于此類廠房吊車種類較多，且為多跨廠房，吊車荷載的組合情況較多，宜手工組合確定每列柱的最不利情況。

4.2 此結(jié)構(gòu)亦可按空間結(jié)構(gòu)計算，但應(yīng)采取有效措施確保結(jié)構(gòu)模型與真實情況的相符。

4.3 在計算過程中對利舊柱中的鋼筋應(yīng)力應(yīng)予控制（在2002版混凝土規(guī)范中沒有規(guī)定），筆者認為不宜大于0.9倍的鋼筋強度（主要考慮到運行年限，設(shè)計使用年限，卸載再加載等的影響）。新的《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》于2011年7月1日實施，其中有相關(guān)規(guī)定，故可參看其中相關(guān)內(nèi)容確定。

5 結(jié)束語

廠房改擴建工程施工數(shù)月便完工，施工進度及改擴建結(jié)果得到了甲方的肯定。利用原有廠房，工程造價節(jié)省約200萬元，取得了可觀的經(jīng)濟效益。本工程由于采用了以上總體改擴建方案及相應(yīng)的配套技術(shù)措施，廠房投產(chǎn)至今已有3年，運行良好。

參考文獻

[1]GB50010-2002.混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2002.

[2]GB50010-2010.混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011.

[3]GB50367-2006.混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2006.

[4]彭少民.混凝土結(jié)構(gòu)下冊[M].武漢：武漢工業(yè)大學(xué)出版社，2002.

作者簡介：龍霖，男，工程師，國家一級注冊結(jié)構(gòu)工程師。