鋼結構廠房加固優化設計的原因及措施

于明月

（山東魯美建設有限公司 山東 龍口 265700）

與使用傳統的鋼筋混凝土結構設計相比，新興起的鋼結構架構具有結構比較穩定、成本投資低，施工速度快，周期短見效快，綠色環保，可移動重復利用等很多優點，所以在現在輕工業建筑廠房中受到業主青睞，在建筑廠房中使用較多，但是從實際案例中也發現存在一些不足，存在安全隱患，所以需要進行進行加固優化設計，消除隱患，保障生產安全。

1 鋼結構廠房的結構特點

鋼結構廠房主要是指利用鋼材制作梁柱等承重構件、屋架以及屋蓋的廠房建筑。隨著我國基建水平提高，對材料的使用量和性能都有了提升。建筑鋼制材料經過不斷的改進，在質量和產量方面得到不斷增加，隨著應用范圍的擴大，鋼結構在建筑中的構架應用表現出的優勢也將越來越明顯，在接下來的應用范圍勢必會再次拓展。但是與傳統的混凝土材料相比，鋼結構雖然具有質量輕、屋架跨度大、房屋輕度高，施工周期短、投資成本抵、防火性、防腐蝕性好以及便于拆卸和可回收利用等優點，可以快速投入使用，尤其是在廠房建設中的應用優勢更是體現的無可比擬，比如今年的火神山、雷神山醫院震驚中外的建設速度。但是目前應用的范圍還是比較窄，案例應用的領域相對較少，較混凝土應用的設計理論還不是很充分，特別是在一些承載較重，空間較大，單元復雜的廠房建設中，需要繼續探索。為了保證安全，提高使用壽命，進行加固處理，采取必要的措施是非常必要的，尤其是對一些鋼結構廠房的承重構件，要進一步采取科學有效的加固優化，不僅要優化加固設計方案還要對案例施工過程的現場加強質量控制，最大限度地確保鋼結構廠房加固后在應用中的結構穩定性和使用安全性。

2 鋼結構廠房建筑進行加固設計的原因分析

由于鋼結構架構應用在建筑上有很多有點，所以應用范圍越來越廣，但是因為很多情況是探索性建設，所以在建設初期設計可能存在一定的缺陷，在固定載荷或是變動載荷的長期作用下，可能存在潛在的危險，所以對有些廠房建筑物體需要進行加固。通過實際工作安利的總結，加固主要是應對不同情況的載荷。一般份三種情況：①設計之初載荷計算不準確，或是因為經濟因素或是人為因素，導致實際建成后鋼結構廠房的承載載荷不能達到理論設計的要求，出現不同程度的變形，造成安全隱患。若是之前選擇的是輕質鋼材作為主要承重體，很容易造成塌方。這種變形必須及時采取加固措施，提高鋼結構架構的負荷能力，消除危害，確保廠房人員和財產安全；②有一些企業經營比較好，需要擴大經營規模或是生產能力，需要擴大廠房建設，提升容量，因現有廠房的存在，很多企業都會不會選擇重新建設，在原有的基礎上進行擴容成為首要選擇，這就涉及到原有設計當中的負載及空間尺度發生了變化。擴容后的廠房的跨度必然增加，導致其負載越來越大，但是鋼結構材料的固有強度沒變，支撐能力下降，因此要繼續保持穩定性，必須對廠房實施加固處理，提高載荷能力；③肆意增加載荷。在建成后期，企業為了生產的順利進行，有部分企業私自在廠房的頂端加裝太陽能設施，保證取暖或是穩定的供水溫度，尤其是水加熱，這個突變載荷的變化是原來設計中沒有考慮計算在內的，這種人為干涉額外增加的載荷不可避免的增加了廠房的負荷。

3 鋼結構廠房加固設計注意的要點及措施

3.1 加固設計注意的要點

從很多需要進行采取加固措施的案例中分析，載荷的變化一般來自兩個方面：①橫向支撐力度不夠；②柱向支撐的變化。加固的地方一般包括對屋頂檁條間、屋架之間、柱間支撐、局部受破壞彎曲軸進行加固處理。具體如何加固，加固前要根據結構件的可靠性現狀進行現場評估，進行可靠的計算分析，制定可靠的方案，選擇最優工藝。總體來講加固要遵循以下幾點：①全面了解鋼結構廠房的材料性能以及體系架構，充分了解結構缺陷和損傷，組織專業人士現場勘察，統一研究，為制定加固優化方案做好準備；②要充分考慮加固的經濟性、合理性及可靠性，根據企業生產應用實際情況選擇最優先加固措施。例如采取新舊結構或者新材料的連接技術，結合現有的加固施工水平，盡量考慮綜合技術指標。同時要充分注意周圍環境對施工的雙向影響，降低互相干擾；③盡量在原有圖紙基礎上進行加固，保留原有結構與部件，不破壞原有的承載力。拆卸肯定帶來損傷。要盡量做到加固融于固有的主體，尤其是新舊結合的地方要做好親融性，避免隱患；④加強實際結構檢測、做好監督，嚴格落實工藝方案。質量檢測是減少人為造成損失的保證，必須發揮應有的作用。不僅要保證施工、工藝的質量，還要保證材質本身的質量。

3.2 加固設計具體措施

目前我們在處理一些鋼結構加工廠房的加固設計處理通用的做法改變內應力和調節結構件的支撐布置來進行處理，從而改善承載效果，起到加固作用。改變內應力就是對原有結構進行優化，提升原先廠房的整體承載能力。調節構件就是增加面里的撐桿、拉條、系桿等及更換修復等施工。具體的處理方案，根據實際案例，大概歸納為以下幾種情況：①增加原有結構的柱向承載能力，最大限度的減少改動地方，減少二次損傷。比如通過一些結構的適當加撐、修復、更換等方式，增加廠房的負荷能力，起到加固的作用；②改善截面承載能力，通過增加相關構件截面承載能力進行加固，這種方案的施工工藝處理，需要注意上述分析的問題，需要對被加固廠房有一定的了解，并進行充分的檢查和分析，了解其損害和缺陷的程度，然后根據實際情況，選擇合適的截面形式。另外注意要根據不同區域損壞的程度，進行各自單獨計算分析，再根據結果選擇合理的片區加固設計方案，既要保證局部又要確保整體負荷的能力；③對遇到一些空間結構對施工受到限制的廠房，可以考慮現實情況無法變動的情況下，不改變截面的大小，可通過采取對整個結構的內在應力分析，利用預應力工藝，優化廠房鋼結構架構的負荷能力，達到加固的目的。這種情況需對原資料熟悉并進行整體計算，工作量大；④可以根據建筑廠房案例需求，在原有屋面結構上增加撐桿和系桿，或是在廠房的柱子之間增加支撐桿，進而分散結構的負荷力。這種情況對一些非正規設計院設計，偷工減料的廠房經常采用。一般都是屋面體系加系桿或是軸與軸之間加支撐；⑤縫隙加固與零部件加固用的比較多的是部件替換。縫隙

加固要注意分析出現縫隙的原因，輕微的或是非主承重位置可以進行適當修補。對斷裂的或是關鍵支撐，盡可能更換新，并分析原因進行加固，分散負荷，減少再次裂縫。對于鏈接加固常用的就是焊接與鉚釘，加固一般就是更換及重新焊接或是混合鏈接。但是要注意焊接前的清理，提高焊接質量。

4 總結

鋼結構廠房加固優化設計的關鍵是載荷的承載布置，所以在進行設計優化的之前，應該首選到現場進行工程加固的考察檢測，根據工程加固要達到的目的及實地綜合影響因素選擇方案，進而確保整個工程的加固質量。