淺談鋼結構廠房及設備基礎改造

楊志東

（志品（福州）技術工程有限公司　350000）

淺談鋼結構廠房及設備基礎改造

楊志東

（志品（福州）技術工程有限公司350000）

鋼結廠房建筑是工業建筑，和普通民用住宅有所區別，在工業房屋中加固設計的實行是一個繁雜、長期的工作，應當聯系所有要生產的商品，全局考慮，來確定改造工程的具體計劃。假如僅是依據建筑領域的流行元素加以設計，不結合其使用目的，是無法得到一個科學的改進計劃的。總結過往的改造措施方案，應考慮到設施基礎、零星組件、地腳螺栓、鋼梁振動等多個要素的影響。鋼結廠房的改造還要全面考慮廠房的空間在生產中作用，殘余應力與結構內部應力所產生的影響。設備基礎的改造，需要結合設備自身和原有的空間結構進行綜合考慮。以軸向力方式傳遞鋼梁上動荷載，能有效防止梁振幅過大而造成不良后果。

鋼結構廠房；設備基礎；改造

1　引言

改革開發以來，伴隨國內工業的迅速發展，廠房建造的需求數量也持續增多，此時對廠房房屋的要求也持續提升。在目前全新的工業發展形勢下，不但要具有廠房的基本效能，并且還需要有很高的安全性能與對生產的適應性，廠房房屋的基本是確保廠房架構安全與滿足對工業需求的保證，所以增強廠房基礎的設置與改進是特別有意義的。伴隨國內經濟增長與技術的提升，國內鋼鐵的生產數量和鋼材性能都得到大幅度的提升，這對在日后的廠房維護和改造都非常有利，變得更高效和更容易操作，鋼結構廠房的承重性能和抗震性能也比較好的得以體現。鋼結廠房在工業領域得以大范圍的運用，比如許多大規模的工業廠房與公共房屋等領域，此就推動國內經濟的迅速發展發揮了很大的促進功能。恰是因為鋼結廠房此些顯著的優點，在工業中運用的廣泛性，對廠房的基本建造與改造才變得非常關鍵。鋼結廠房基礎是承載整個廠房房屋、生產設施、鋼結構自身及地震功能等壓力，并且把壓力傳輸到地基的土建架構。在鋼結廠房類型持續增大的狀況下，加強鋼結構廠房的基礎設計和改造，綜合分析鋼結構廠房的受力特性對加強鋼結構廠房的安全建造，更有效地服務經濟發展具有十分重大的價值。

2　鋼結構廠房

鋼結廠房加固改革的時候，應當全面把控下述三個層面的問題：①內應力；②廠房的空間功能、架構平穩的基本原理；③殘余應力。鋼構件在焊接過程中加熱不均衡或者冷卻不均衡、型鋼在實施熱軋時的冷卻不均衡、鋼板周邊通過氣割以后出現熱塑性變形、構件在冷卻過程中出現的形狀改變，均會出現一定的殘余應力。殘余應力是架構內部自均衡力量，對于靜應力的抗拉水平不會造成影響，可是會影響構件的承載能力。考慮殘余應力對鋼結構構件承載能力的影響，鋼構件在自然環境通常自然狀態放置一段時期后，鋼材里面的晶體產生改變，有珠光體析出碳，讓其晶體組織細分，殘余應力峰值降低。立足于鋼結構總體層面而言，加工與裝設失誤，也會造成鋼結構里面機制形成應力，動荷載也能夠部分除掉架構機制的內應力。

“鋼結構負載水平降低是由于運用時間太長”的理念是不科學的。從理論層面而言，應當盡可能的減小對鋼結構的改造數量，降低由于再次改造所造成的新的內應力與新的殘余應力。

鋼結廠房改造對內力核算過程中，通常忽視廠房的空間架構受力特征，采用標準間距平面框排架做為核算單元。新的改造加固過程中，應當恰當考慮工業建筑空間架構功能，再次核對構件內力功能。

廠房架構空間的架構功能和屋面強度與荷載屬性有著緊密關系。當屋頂支撐部完備，架構重點承受動荷載等均勻分布的荷載時，空間功能不突出。鋼架構的空間平穩性層面不可當做強度問題處理。構件的強度產生問題的時候，理論上僅需加固或者改進構件自身。當構件承載力難以滿足的時候，不但要考慮構件的縱向承載力，而且要充分考慮構件的桿件穩定性。

3　鋼結構廠房基礎改造的要點

3.1做好基礎形式的選擇

在大多數鋼結構廠房中，因為廠房的類型與生產用途有所區別，鋼結構承擔的荷載高低與荷載性質也有所差異，并且廠房房屋所處地理位置的地質特征讓廠房整體的沉降平橫度及沉降速度有較大的區別，所以為實現不同地質狀況廠房架構的穩固，選取的結構架構基本模式也有所差異。在選取鋼結廠房的基本模式時，應全面考慮下述要素的作用，對廠房所在場地的自然地質狀況與地下水系的分布狀況加以綜合的考量。通常而言，鋼結廠房房屋的間距和跨度均很大，所以在自然狀況較好的時候，可運用單一的基礎模式；在自然狀況較差亦或廠房房屋有很高要求的時候，運用率較高的是樁基礎。樁基礎是出現時間較長并且水平較高的一種基礎方式，其體現出很高承載水平與沉降幅度小、勻稱等優勢，適合很多工程地質情況運用，尤其是在強度較弱的地基狀況下的房屋架構中得以大力運用。依據建筑基礎的受力原理能夠把樁基礎分成兩種：①摩擦樁；②端承樁。依據地基基礎的實際狀況進行相應的選擇，前者大多使用在基礎的持力層強度不高或者持力層位置很深的工程項目中；而后者是讓基樁建造在持力層上面，建筑結構的荷載可直接傳遞到持力層中。

譬如，因為自然環境與氣候上的不同，國內南方與北方的土層體現出性質方面的差異，因此用選擇不一樣的基礎形式。中國北方省份的地層土大部分是粘性較強的土，所以大部分運用獨立基礎，南方省份與沿海省份大部分是沙土或者雜填土，并且有豐富的地下水，所以大多運用樁基礎。但是，對于北方省份自然環境不優良的省份一般也運用此種形式，實際的選擇形式還應依據鋼結廠房的現實狀況整體考慮，不可一概而論。此外，在偏心距較小的狀況下，為了解決基礎需要，也會運用偏心基礎。此種類型的基礎可以降低基礎大小，此基礎形式在項目設計過程中運用的較少，通常吊車噸位不大的時候考慮運用偏心基礎方式。

3.2做好基礎的受力剖析

鋼結廠房具有屋頂承受負載較小的縱向力與相對而言，較大的水平力和彎矩力特征，在廠房改進過程中必須要依據此些特征，重點對縱向與水平力與彎矩力加以全面的剖析。依據架構特點明晰荷載分布狀況，從而對鋼結構的承載能力及穩定性進行校核。根據受力分析，可以指導廠房結構的改造和選擇相匹配的鋼材。在對鋼結廠房的架構基礎加以受力剖析過程中，在無法明確某個方向的作用力的時候，應依據初始選取的基礎形式與自然狀況實施嚴格的實驗和信息統計時行剖析，給出地基所能承受的力高低范疇與方向，對所設置的架構實施剖析與檢驗，確保真正的房屋架構所承受負載作用在架構可以承擔力高低范疇中。譬如，對于有行吊的鋼結廠房，在廠房建設時常采用剛性柱腳，在新的廠房改造時，便應整體考慮剛性柱腳的受力特點，且對柱腳實施受力剖析，依照初始設置的架構校核，核算出新的改造計劃能夠達到總體剛度的規定，除了受力剖析以外，還應核算所擔負彎矩的高低。基礎的受力剖析是對整個鋼結廠房穩固性與安全性的保證，唯有對基礎的受力狀況有明確的認知，才可以確保新的改造方案是正確的。

4　對設備基礎的改造

拆掉原來的生產線設施，在原有基礎上增添其他機器設施。原來設施的地腳螺栓地點、高度和尺寸有可能與新設施的要求不一致。解決的方法通常有兩個：①依據當前設施底座改造當前地腳螺栓；②依據原本地腳螺栓改進設施底座。第一種方法未曾考慮原本地腳螺栓的真正狀況，設施底座依據新的改造計劃，通常導致地腳螺栓大范圍的改進處置。當混凝土中包括體積較大的金屬不能植筋時，設施底座應當再一次改造，移動植筋的位置。而第二種方式依據原本地腳螺栓改進設施底座，適度改造設施底座的螺孔體積與地點，盡量運用當前地腳螺栓，減少了改進的工作數量。

設施基礎的改進和地腳螺栓相同，設施底座設置過程中，應當考慮現場設施基礎的上部標高、大小、坑道分布等，減小混凝土切割與植筋工作數量。

鋼平臺上裝設動力設施的時候，會造成梁、平臺板以致整個平臺出現大幅度的震蕩。并且也會形成很大的噪聲，如此會影響設施的傳輸速度，加深設施的磨損與減少設施的使用時間。應對此種問題的措施，通常是提升鋼平臺構件的剛度，或者是轉變鋼平臺的傳力模式，后者常常獲得的效果更理想。同樣大小的截面面積與長度的柱、梁，承擔同等大小的荷載時，梁的撓度應大幅高于柱的軸向變形。因此，動荷載應當盡量用軸向力的形式傳輸。

在鋼結廠房改造過程中，通常需要現場增添管道支撐、過梁、挑梁等零件。處于利于現場作業與設施裝設調整的目的，就盡量運用鋼構件形式。砌體架構墻面新開設的洞口，洞口過梁的時候能夠運用角鋼，取代一般使用的鋼筋混凝土過梁。現場另增的一些管道過梁與支架，均應應用鋼結構形式。

5　結束語

鋼結廠房中，內部布設很多數量的生產設施、連接管線等，加之由于不同的生產需求經常進行改造，不同階段不同設計者參加鋼結廠房的改進設計，會導致最初材料不全面亦或不正確，均給改造設計造成阻礙。各個部門的互相協作，整體的把控即將改造的鋼結廠房的現實狀況，才可以制定可操作性的改造計劃。

[1]《鋼結構設計規范》（GB50017-2003）.

[2]《鋼結構加固技術規程》（CECS77-1996）[S].北京：中國計劃出版社，1996.

[3]《混凝土結構加固技術規范》（CECS25-1990）[S].北京：中國計劃出版社，1991.

TU391

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1673-0038（2015）27-0131-02

2015-6-18