某鑄鋼廠房鋼屋架加固設計與施工

李明偉

摘要：近幾年，老建筑加固項目越來越多，如何進行即快又省錢的加固成為大家關注的問題。目前，粘貼碳纖維板和粘鋼等加固技術因施工簡單、工期短、造價低等優(yōu)勢被大量使用，本文以某車間鋼屋架粘貼碳纖維板加固為例進行詳細闡述，希望對后續(xù)同類項目提供參考。

關鍵詞：工業(yè)廠房；鋼屋架；加固；碳纖維板

1.工程簡介

我國做為工業(yè)大國，工業(yè)廠房眾多，除了門式鋼架結(jié)構(gòu)廠房外，多數(shù)還是采用鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)配合鋼屋架形式的廠房，在七八十年代表現(xiàn)尤甚。這些廠房經(jīng)過多年的使用和老化，多數(shù)鋼屋架已經(jīng)出現(xiàn)銹蝕氧化、變形、開焊等現(xiàn)象，無法滿足建筑安全性要求。以某大型集團公司鑄鋼廠房為例，該廠房建于上世紀六七十年代，建筑面積1650平米，長84米，跨度18米，高13.5米，廠房采用鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)，上方為魚腹式鋼屋架、混凝土大型屋面板。廠房內(nèi)有煉鋼電爐及澆筑生產(chǎn)線，生產(chǎn)環(huán)境非常惡劣，鋼屋架長時間受高溫和腐蝕性氣體侵蝕，銹蝕嚴重。與此同時，公司正計劃2年內(nèi)對該車間進行升級改造，拆除現(xiàn)有老舊廠房、原址建設新廠房，在拆除前需保證正常使用。因此，本次加固設計應優(yōu)選造價低、施工簡單的加固設計方案。

2.加固設計

2.1現(xiàn)有鋼屋架現(xiàn)場檢測

鋼屋架形式及尺寸如圖1所示：

經(jīng)專業(yè)機構(gòu)對現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)進行實際檢測和安全評價后，得出結(jié)論如下：

（1）鋼屋架無明顯變形。

（2）其中10榀鋼屋架下弦腐蝕嚴重，強度已低于原設計最低標準，必須進行加固處理。

2.2設計加固方案

根據(jù)鋼屋架的受力特點，屋架下弦為受拉構(gòu)件。如何增加屋架下弦的截面面積是加固設計的關鍵因素。因該廠房2年內(nèi)即將拆除，所以應優(yōu)選施工簡單、造價低廉的簡易加固或臨時加固方案。依據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》、《建筑抗震設計規(guī)范》、《建筑抗震加固技術規(guī)范》、檢測數(shù)據(jù)及原有設計圖紙，綜合考慮廠房處于生產(chǎn)使用狀態(tài)、加固空間受限、加固材料需耐高溫腐蝕、施工工藝簡單、總體造價低等因素，決定采取樹脂膠粘貼高強度碳纖維條形板并纏繞碳纖維布方式進行加固，設計使用壽命2年。該方案不僅施工簡單還能避免焊接變形或鉆孔損傷原結(jié)構(gòu)的問題。經(jīng)計算，碳纖維板尺寸為50ram寬×1.4mm厚，其中纖維體積含量不小于65%、層間剪切強度不小于50Mpa、伸長率不小于1.7%、受拉彈性模量不小于1.6×105Mpa、抗拉強度標準值不小于2400Mpa、長度同屋架下弦。碳纖維布為0.167mm厚、抗拉強度標準值不小于3000Mpa、彈性模量不小于2.1×105Mpa、伸長率不小于1.4%。具體加固方式如圖2、圖3所示：

3.加固施工

依據(jù)設計文件并結(jié)合本工程為高空作業(yè)及廠房內(nèi)設備眾多等特點，采取在廠房內(nèi)現(xiàn)有的桁車上搭設臨時腳手架進行施工的施工方案，利用桁車搭設腳手架不僅可以節(jié)省時間和材料，又能利用桁車進行移動，施工便利，節(jié)省了工期和造價，計劃總工期15天。具體施工步驟如下：

3.1腳手架搭設完畢后，對鋼屋架下弦下表面進行打磨除銹，除去表面雜質(zhì)、銹蝕層及油污等，直至完全漏出結(jié)構(gòu)新面。

3.2按設計要求的尺寸裁剪碳纖維板，按產(chǎn)品供應商提供的工藝規(guī)定配制粘結(jié)樹脂并在規(guī)定的溫度和時間內(nèi)使用；將碳纖維板表面擦拭干凈；涂刷粘結(jié)樹脂，厚度不小于2mm，中間厚邊緣薄；將涂有粘結(jié)樹脂的碳纖維板用手輕壓貼于鋼屋架下弦下表面；粘貼好立即用固定卡夾緊、結(jié)構(gòu)膠找平。如圖2所示。

3.3待碳纖維板與屋架下弦角鋼粘接牢固后，延跨度方向環(huán)形纏繞碳纖維布3層。每纏繞一層刷一遍膠。如有搭接時，其搭接長度不小于200mm，環(huán)向搭接寬度不小于碳纖維布寬度的1/3。如圖3所示。

4.結(jié)語

隨著時間的推移，越來越多的老舊建筑需要進行加固處理。如何進行省時、省錢、且對生產(chǎn)影響較小的加固成為建設方最關心的問題。本工程通過該方案進行加固處理，解決了鋼屋架承載力不足的問題，并經(jīng)第三方結(jié)構(gòu)檢測鑒定合格、滿足建筑結(jié)構(gòu)安全陛要求，且具有工期短、對生產(chǎn)經(jīng)營活動影響小、投資低等諸多優(yōu)勢。