工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)屋面改造鋼梁混凝土柱連接工程實(shí)例

徐杰慧

（長(zhǎng)治清華機(jī)械廠，山西 長(zhǎng)治 046012）

1 工程概況

某機(jī)加車間建于20世紀(jì)70年代末期，單層工業(yè)廠房，鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)，雙跨，每跨設(shè)2臺(tái)5t單梁吊車，軌高6m，車間跨度15m，柱距6m，車間總長(zhǎng)96m。由于工房使用年限久，距今已超過(guò)30a，該工房屋面設(shè)有內(nèi)天溝，內(nèi)天溝經(jīng)常積水，加之屋面防水層老化漏水，通過(guò)屋面板表面的細(xì)微縫隙侵蝕到內(nèi)部鋼筋，鋼筋表皮銹蝕膨脹，使裂縫不斷加大，混凝土強(qiáng)度下降并發(fā)生剝離、鋼筋外露、銹蝕更加嚴(yán)重，板肋的混凝土保護(hù)層多處出現(xiàn)墜落現(xiàn)象，屋面板損壞程度達(dá)到60%以上，給車間的正常生產(chǎn)帶來(lái)嚴(yán)重的安全隱患。

2 改造要求

為保證工房的正常使用，需要對(duì)該工房的屋面系統(tǒng)進(jìn)行加固維修改造。作為生產(chǎn)場(chǎng)所，屋面改造應(yīng)遵循安全、經(jīng)濟(jì)、可行的原則，以保證生產(chǎn)安全為首要目的，建筑加固維修改造的成本應(yīng)盡可能小。正常生產(chǎn)中的企業(yè)，停產(chǎn)會(huì)給企業(yè)、職工造成較大的經(jīng)濟(jì)損失，也對(duì)生產(chǎn)要素市場(chǎng)產(chǎn)生影響。因此，應(yīng)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(yè)生產(chǎn)造成的影響降到最小。

3 方案選擇

3.1 加固法

針對(duì)大型屋面主肋損壞嚴(yán)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(nèi)側(cè)，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(xiàn)場(chǎng)施工難度較大，而且增加屋蓋系統(tǒng)的重量，只能適用于個(gè)別屋面板損壞的加固。

3.2 維修法

由于屋面板損壞已達(dá)半數(shù)以上，屋蓋系統(tǒng)應(yīng)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(zhǎng)，由于車間內(nèi)設(shè)備較多，吊裝作業(yè)面狹小，施工難度大，車間還需要全面停產(chǎn)，并且屋面內(nèi)天溝極易造成問(wèn)題的再次出現(xiàn)。

3.3 改造方案法

根據(jù)實(shí)際情況，為了便于施工，縮短周期，盡可能地不影響生產(chǎn)、決定將工房屋蓋系統(tǒng)性全部拆除后更換為輕鋼結(jié)構(gòu)屋蓋系統(tǒng)。采用3D3S軟件對(duì)屋蓋系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)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(hào)TS280GD，涂層為高耐候聚脂（HDP），涂層結(jié)構(gòu)為2/2，海藍(lán)色，厚度0.6mm；屋面內(nèi)板采用840型，彩板牌號(hào)TS280GD，涂層為普通聚脂（PE），涂層結(jié)構(gòu)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(jié)點(diǎn)方案

4.1 對(duì)節(jié)點(diǎn)的處理

鋼結(jié)構(gòu)屋面梁與原有鋼筋混凝土柱頭的連接節(jié)點(diǎn)是需要重點(diǎn)處理的關(guān)鍵部位，如果節(jié)點(diǎn)處理不當(dāng)，連接節(jié)點(diǎn)的破壞，也將會(huì)引起整個(gè)屋面結(jié)構(gòu)的破壞。對(duì)節(jié)點(diǎn)處理需要考慮以下幾點(diǎn)原則：

連接節(jié)點(diǎn)的類型要與計(jì)算模型相吻合；明確連接節(jié)點(diǎn)的傳力路線，要有可靠的構(gòu)造措施，傳力應(yīng)均勻，盡可能地減少應(yīng)力集中；連接節(jié)點(diǎn)要從制作、運(yùn)輸、安裝等幾個(gè)方面綜合考慮，連接節(jié)點(diǎn)要經(jīng)濟(jì)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(jié)構(gòu)屋蓋系統(tǒng)與原有鋼筋混凝土柱頭聯(lián)接在一起，需要對(duì)原有鋼筋混凝土柱頭進(jìn)行加固處理，處理方案如圖1所示，采用外包角鋼法進(jìn)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(shè)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(jiàn)圖1。綴板或角鋼與柱之間如有空隙應(yīng)采用1:2水泥砂漿填塞。頂部焊20mm厚鋼板，鋼板上留出4個(gè)方形孔洞，方形孔必須根據(jù)現(xiàn)有柱頂板的實(shí)際預(yù)埋件位置開(kāi)孔，如圖1所示。鋼板與柱頭原有預(yù)埋件進(jìn)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(jié)點(diǎn)

圖3 梁與中柱連接節(jié)點(diǎn)

4.3 施工中的注意事項(xiàng)

施工時(shí)要求構(gòu)件表面必須打磨平整，無(wú)雜物及塵土；用卡具從兩方向?qū)⒔卿摽ㄙN于構(gòu)件預(yù)定部位；將角鋼箍與角鋼通過(guò)螺栓聯(lián)接后進(jìn)行綴板與包柱角鋼、柱頂板的焊接；鋼骨架與構(gòu)件之間的縫隙用1:2水泥砂漿捻塞緊填實(shí)；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(jìn)行屋面鋼梁、檁條、拉條、隅撐及屋面彩板的安裝。

5 結(jié)論

鋼梁與混凝土柱的連接節(jié)點(diǎn)是本次屋蓋系統(tǒng)改造的關(guān)鍵部分，通過(guò)對(duì)原有鋼筋混凝土柱頭的加固處理，采用合理的構(gòu)造措施，解決了鋼筋混凝土柱與鋼梁鉸接節(jié)點(diǎn)的問(wèn)題。該工程改造方案合理，施工操作方便，工期較短，經(jīng)過(guò)屋面系統(tǒng)的改造，滿足了車間的正常安全使用要求，達(dá)到了預(yù)期目的，取得了較好的效果，同時(shí)也為同類工程的改造積累了經(jīng)驗(yàn)。

[1]王文棟.混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)造手冊(cè)[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社.

[2]楊金興.淺談鋼筋混凝土柱-鋼梁連接節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)[J].建材與裝飾，2011（03）.

[3]陳志峰.混凝土柱鋼梁連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2008（04）.

[4]張大科.對(duì)混凝土柱-鋼梁連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)的探討[J].建材與裝飾，2009（07）.