工業廠房鋼結構改造與加固技術分析及設計實踐

摘""要：隨著工業生產技術不斷進步，工業廠房鋼結構改造與加固的方法也在日益創新。但在實際應用中，仍面臨著諸多技術挑戰，需要深入研究和實踐探索。圍繞工業廠房鋼結構的改造與加固展開研究。深入分析相關技術手段，涵蓋其原理、優勢與局限性。闡述了工業廠房鋼結構在使用過程中面臨的問題及改造加固的必要性，詳細介紹了多種先進的改造與加固技術，包括其原理、適用范圍和施工要點。

關鍵詞：工業廠房""鋼結構改造技術""加固技術""設計實踐

中圖分類號：TU746

Analysis"and"Design"Practice"of"Steel"Structure"Transformation"and"Reinforcement"Technology"for"Industrial"Plants

SHI"Weisong

Shandong"Huazhong"Detection"Co.，"Ltd.，"Ji’nan，"Shandong"Province，"250104"China

Abstract："With"the"continuous"progress"of"industrial"production"technology，"the"methods"of"steel"structure"transformation"and"reinforcement"for"industrial"plants"are"also"becoming"increasingly"innovative."However，"in"practical"applications，"there"are"still"many"technical"challengesnbsp;that"require"in-depth"research"and"practical"exploration."This"paper"conducts"research"focusing"on"the"transformation"and"reinforcement"of"the"steel"structure"of"industrial"plants."It"deeply"analyzes"the"relevant"technical"means，"covering"their"principles，"advantages"and"limitations."It"expounds"the"problems"faced"by"the"steel"structure"of"industrial"plants"in"the"process"of"use"and"the"necessity"of"transformation"and"reinforcement，"and"introduces"in"detail"a"variety"of"advanced"transformation"and"reinforcement"technologies，"including"their"principles，"application"scope"and"construction"key"points.

Key"Words："Industrial"plant;"Steel"structure"transformation"technology;"Reinforcement"technology;"Design"practice

工業廠房作為生產活動的重要載體，其結構的穩定性和功能性至關重要。鋼結構憑借其強度高、自重輕、施工便捷等優點，在工業廠房建設中得到了廣泛應用。然而，隨著時間的推移、生產需求的變化以及環境因素的影響，許多工業廠房的鋼結構面臨著性能下降、功能不匹配等問題。改造與加固不僅能夠充分利用既有結構的潛力，減少資源浪費和環境污染，還能夠降低新建廠房的成本和時間投入。

1""工業廠房鋼結構改造與加固的需求分析

1.1""功能變更需求

在現代工業的發展進程中，企業的生產工藝和流程不斷更新換代，這就導致工業廠房原有的功能布局無法滿足新的生產需求。功能變更需求成為推動工業廠房鋼結構改造的重要因素之一"[1]。由于產品類型的轉變，對廠房內部的溫度、濕度、潔凈度等環境條件提出了新的要求，這就需要對廠房的圍護結構和通風系統進行改造。

如今，一些企業為了實現智能化生產，需要引入自動化設備和機器人，這可能需要對廠房的層高、跨度以及通道布局進行調整。功能變更需求的多樣性和復雜性，要求在進行鋼結構改造時，充分考慮新功能的實現與原有結構的兼容性和協調性。

1.2""結構損傷評估

結構損傷是工業廠房鋼結構在長期使用過程中不可避免的問題，對其進行準確評估是決定改造與加固方案的關鍵前提。常見的結構損傷類型包括鋼材的腐蝕、疲勞裂紋的產生、節點連接的松動或失效、構件的變形等[2]。這些損傷可能會削弱結構的承載能力和穩定性，影響廠房的正常使用和安全生產。為了全面評估結構損傷情況，需要采用多種檢測方法和技術手段。在評估結構損傷時，還需要考慮廠房的使用歷史、環境條件、維護狀況等因素。

2""改造與加固技術分析

2.1""焊接加固技術

焊接加固技術是工業廠房鋼結構改造與加固中常用的方法之一。通過在原有鋼結構的關鍵部位進行焊接，可以增加構件的截面尺寸、加強節點連接，從而提高結構的承載能力和穩定性[3]。在實施焊接加固時，需要選擇合適的焊接材料和工藝，以確保焊縫的質量。操作時要注意焊接過程中的熱影響，避免對原結構造成不利的殘余應力和變形。對于重要的焊接部位，還需要進行無損檢測，以確保焊接質量符合設計要求。

2.2""螺栓連接加固技術

螺栓連接加固技術具有施工方便、可拆卸等優點。通過在原有結構上增設高強度螺栓，可以增強構件之間的連接強度，提高結構的整體性。在使用螺栓連接加固時，要合理確定螺栓的規格、數量和布置方式，確保連接能夠有效地傳遞內力。同時，要注意螺栓的預緊力控制，以保證連接的可靠性。

2.3""增設支撐加固技術

增設支撐是一種有效的加固手段。可以在廠房結構的適當位置增加柱間支撐、屋架支撐等，以減小結構的計算長度，提高結構的穩定性和抗震性能。在設計新增支撐時，要充分考慮支撐的形式、位置和受力特點，使其能夠與原有結構協同工作。還有一點極為重要，就是在對支撐與原有結構的連接節點進行精心設計，確保力的傳遞順暢。

2.4""涂層防護與防火處理技術

涂層防護技術能夠有效地延緩鋼結構的腐蝕，延長其使用壽命[4]。常見的涂層包括防腐涂料、防銹漆等。在選擇涂層材料時，要考慮廠房的使用環境、腐蝕介質等因素，確保涂層具有良好的耐腐蝕性和附著力。防火處理技術對于保障工業廠房的消防安全至關重要。可采用防火涂料、防火板材等對鋼結構進行處理，提高其耐火極限。在進行防火處理時，確定合理的防火措施和防火等級。

3""設計實踐案例介紹

在實際的工業生產中，隨著時間的推移和企業發展需求的變化，許多建于早期的工業廠房面臨著結構老化、功能不適應以及安全性降低等問題。對這些工業廠房的鋼結構進行改造與加固成為了一項重要且具有挑戰性的任務。

3.1""案例背景

案例中的工業廠房始建于"20"世紀"80"年代，在當時主要承擔機械加工生產的任務。然而，隨著企業的不斷發展壯大，生產規模逐漸擴大，技術也在持續更新，這座廠房的原有結構已經難以滿足新的生產要求。此外，由于長期的使用，部分鋼結構構件不可避免地出現了各種問題。例如：一些暴露在外界環境中的鋼梁和鋼柱遭受了嚴重的腐蝕，表面銹跡斑斑，內部材質也受到了一定程度的削弱。部分連接節點由于反復承受荷載，產生了疲勞裂紋，存在著潛在的安全隱患[5]。

3.2""改造與加固方案制訂

該廠房采用的是單層門式剛架結構，跨度達到了"24"m，柱距為"6"m，高度為"8"m。經過專業人員的詳細結構檢測和深入分析，為了使其重新煥發生機，滿足企業的發展需求，制訂了全面且具有針對性的改造與加固方案。

第一步，考慮到功能變更的需求，對廠房內部的布局進行了重新規劃。通過合理的空間分配，增加了生產設備的安裝空間，為企業引進新的生產線創造了條件。同時，對屋面和墻面的圍護結構進行了更新換代，選用了透光性更好的材料，提高了廠房的采光性能；優化了通風系統，增強了室內空氣的流通，為工人提供了更加舒適的工作環境。

第二步，針對結構損傷問題，采取了一系列有力的措施。對于腐蝕程度嚴重、已經無法繼續使用的鋼梁和鋼柱，進行了堅決的替換，確保結構的基本承載能力。對于存在疲勞裂紋的節點，采用了先進的焊接加固技術，在關鍵部位精心增設了加勁肋和連接板。這些加固部件有效地分擔了節點所承受的荷載，顯著提高了構件的承載能力，增強了結構的整體穩定性。

第三步，為了進一步提升廠房的穩定性，在柱間增設了交叉支撐。這些新增的支撐與原有結構相互配合，形成了一個更加穩固的整體框架。同時，對原有的支撐結構進行了細致的修復和加強，確保其能夠充分發揮作用，共同抵御各種外力的影響。

4""施工過程與質量控制

4.1""施工流程與要點

施工前的準備工作是整個項目順利開展的基礎。這包括施工圖紙的會審，確保設計方案的可行性和準確性；精心挑選施工材料，并進行嚴格的采購和檢驗，保證材料的質量符合國家標準和設計要求；對施工設備進行全面的調試，確保其在施工過程中能夠穩定運行。

構件的加工與制作是保證施工質量的關鍵環節之一。按照經過審核的設計要求，在具備先進設備和嚴格質量控制體系的工廠內，加工制作新的鋼結構構件和加固部件。現場安裝是將預制好的構件和部件組合成一個完整結構的重要步驟。采用大型吊車等專業設備，將構件和部件吊運至準確的安裝位置，并進行精確的安裝和焊接。在焊接過程中，嚴格按照焊接工藝規程進行操作，由經驗豐富的焊工施焊，確保焊縫的質量和強度。

防腐與防火處理是施工的最后一道工序，也是保障鋼結構長期穩定運行的重要措施。在施工完成后，對鋼結構表面進行全面的防腐處理，涂抹高質量的防腐涂料，形成一層堅固的防護層，有效抵御外界環境的侵蝕。同時，根據廠房的使用性質和防火要求，進行防火涂層的施工，提高鋼結構的耐火性能，確保在火災發生時能夠保持一定的結構穩定性，為人員疏散和滅火救援爭取寶貴的時間。

4.2""質量檢測與驗收標準

在原材料檢測方面，對用于工程的鋼材、焊接材料、螺栓等原材料進行全面的質量檢驗。檢查鋼材的化學成分、力學性能是否符合國家標準；檢驗焊接材料的型號、規格是否滿足焊接工藝要求；核實螺栓的強度等級、尺寸精度是否符合設計規定。

焊縫檢測是質量控制的重要環節。采用超聲波探傷、磁粉探傷等先進的無損檢測方法，對焊縫進行細致的檢測。超聲波探傷能夠探測焊縫內部的缺陷，如氣孔、夾渣、未焊透等；磁粉探傷則主要用于檢測焊縫表面和近表面的裂紋。通過這些檢測手段，及時發現焊縫中存在的問題，確保焊縫質量符合規范和設計要求。

5""工業廠房鋼結構改造與加固的新技術應用

5.1""智能監測技術在鋼結構改造中的應用

5.1.1""應力檢測

在應力監測方面，可以采用應變傳感器來測量鋼結構構件在荷載作用下的應變變化。這些傳感器可以安裝在關鍵部位，如梁柱節點、支撐部位等，實時反饋結構的受力情況。通過對監測數據的分析，可以及時發現結構的潛在問題，如局部應力集中、構件變形過大等，為采取相應的加固措施提供依據。

5.1.2""變形檢測

在變形監測方面，可利用位移傳感器來監測鋼結構的整體變形和局部變形。例如：通過在廠房的柱頂和梁端安裝位移傳感器，可以實時掌握結構在施工過程中和使用過程中的變形情況。

5.1.3""振動檢測

在振動監測方面，加速度傳感器可以用于監測鋼結構在風荷載、地震作用等動力荷載下的振動響應。通過對振動信號的分析，可以評估結構的動力特性和抗震性能，為結構的設計和加固提供參考。

5.2""綠色環保型加固材料的研究與應用

隨著環保意識的不斷提高，綠色環保型加固材料在工業廠房鋼結構改造與加固中的應用越來越受到關注。

環保型膠粘劑是一種重要的綠色環保型加固材料。與傳統膠粘劑相比，環保型膠粘劑具有低揮發性有機物（Volatile"Organic"Compound，VOC）排放、無刺激性氣味、對環境友好等優點。在鋼結構加固中，使用環保型膠粘劑可以減少對施工人員健康的影響，同時降低對環境的污染。可回收利用材料在鋼結構加固中的應用也具有很大的潛力。例如：一些廢舊金屬材料經過加工處理后，可以作為鋼結構的加固構件或連接件使用。這樣不僅可以減少廢棄物的產生，還可以降低工程成本。在實際應用中，需要對可回收利用材料的性能進行評估，確保其能夠滿足鋼結構加固的要求。

6""結語

本文通過對工業廠房鋼結構改造與加固的多方面研究，包括需求分析、技術探討、案例實踐、施工控制及新技術應用等，得出一系列成果。期望為工業廠房鋼結構的改造與加固提供有效指導，提升其安全性和可靠性。

參考文獻

[1]"李鵬鵬，高振儒，陳葉青，等.爆炸荷載作用下單層鋼結構廠房易損性綜合評估[J].科學技術與工程，2022，22（9）：3441-3445.

[2]"曾濱，許慶，王浩，等.圍護結構對單層輕鋼廠房動力特性影響分析[J].哈爾濱工程大學學報，2022，43（5）：657-666.

[3]"張茂來.單層鋼結構廠房改造與加固設計[J].中國建筑金屬結構，2023，22（9）：90-92.

[4]"毛無際，劉富成.舊廠房改造項目結構加固設計及施工研究[J].居舍，2020（34）：77-78，106.

[5]"田春明.鋼結構工業廠房建筑主體與基礎施工關鍵技術分析[J].四川水泥，2023（3）：121-123.