某工廠鋼結構通道改造結構加固設計

歐陽紅星 朱見勵 周志遠

(中國聯合工程公司，浙江 杭州 310052)

·結構·抗震·

某工廠鋼結構通道改造結構加固設計

歐陽紅星 朱見勵 周志遠

(中國聯合工程公司，浙江 杭州 310052)

介紹了某工廠的一個鋼結構通道由開敞式改為封閉式，通道結構按現行規范進行的結構加固設計，并對該工廠通道鋼結構框架的基礎、鋼柱、鋼梁加固的設計要點進行了論述，指出改造加固方案需考慮施工的可行性。

通道，鋼結構框架，改造，加固，施工

1 工程概況

需改造的工廠建于2007年，主要由兩個鋼結構單層工業廠房組成，兩個廠房之間設有一個地面鋼結構通道。通道為開敞式，僅設了彩鋼板屋面，沒有設墻面。通道主體結構采用鋼框架結構；基礎采用天然基礎。地處6度設防區，基本地震加速度0.05g，地震分組為第一組，Ⅲ類場地。50年一遇的基本風壓0.45 kN/m2，100年一遇的基本風壓0.5 kN/m2，地面粗糙度為B類；50年一遇的基本雪壓0.45 kN/m2，100年一遇的基本雪壓0.5 kN/m2。通道基礎及上部結構與相鄰廠房均完全脫開。

通道位置兩個廠房均設有大門方便互通，生產中需要開啟大門來互送材料，在刮風或雨雪天氣，大門頻繁開啟會影響廠房內生產，同時沒有墻面的通道也會影響到材料的運輸，故業主希望將通道封閉起來，改造后的通道平面圖見圖1。業主要求通道增設墻面不能影響生產，同時希望能夠利用現有通道，不要拆除重建；加固方案除了滿足功能要求，還要根據現有結構特點并結合施工現場實際考慮施工的可行性和易操作性，給設計提出了較高的要求。

2 現有結構計算復核

對改造工程來說，首先就是要根據改造后的功能要求及荷載對現有結構進行計算復核，確定整體結構和構件的各項控制參數是否滿足現行規范要求，是否能夠改造。不能盲目為了改造或滿足業主不合理的要求而忽視改造可能產生的現有結構失效或構件超限，造成安全隱患。現有通道為單層鋼框架結構，鋼柱采用熱軋無縫圓鋼管，外露式剛接柱腳，鋼梁采用焊接H型鋼，構件平面布置圖見圖2。通道增設的墻面材料同屋面，采用自重輕、安裝快的彩鋼板墻面。通道改造后，傳到主體結構的荷載除了墻面自重，還有墻面承受的水平風荷載。計算平面簡圖、構件計算長度系數見圖2。

屋面恒載取0.3 kN/m2，屋面活載取雪荷載和活載的較大值，根據現行GB 50009—2012建筑結構荷載規范，對雪荷載敏感的結構應采用100年重現期的雪壓，故活載取0.5 kN/m2；對風荷載敏感的結構，基本風壓應適當提高，風荷載實取0.5 kN/m2。采用PKPM2010版中的STS鋼框架及JCCAD模塊進行計算。

結構水平位移、鋼柱應力比滿足規范要求，基礎尺寸、鋼柱柱腳、框架梁應力比均不滿足規范要求，需要加固。

3 基礎及鋼柱柱腳加固

因為增加了墻面，傳到主體結構的水平風荷載大幅度增加。現有通道采用的是鋼結構，結構自重輕，雖然沒有增加較大的豎向荷載，增加的風荷載水平力反而成了控制工況。現有基礎及柱腳錨栓均不滿足要求，需要加固。

基礎現有尺寸為1.9 m×1.9 m，厚度600 mm，配筋14@150；改造后基礎厚度及配筋仍滿足，只需要采用增大截面法將基礎尺寸加大到2.5 m×2.5 m即可。現有鋼柱柱腳采用外露式剛接柱腳，錨栓8M24(Q235)，而改造后需要12M27(Q235)，如果還采用外露式，需重新植錨栓，替換柱腳，無法滿足業主不拆除重建的要求，施工復雜，必須變換加固思路。最終采用鋼柱外新澆鋼筋混凝土短柱的外包式柱腳，解決了錨栓的限制，同時也配合了基礎的加固方式，施工簡單，施工質量可控，加固圖詳見圖3。

4 鋼柱、鋼梁加固

根據計算結果，鋼柱本身不需要加固。但因為新增加了墻面，需要設置墻面檁條固定彩鋼板。現有結構已在使用，鋼柱處在受力狀態，用于固定墻面檁條的墻托不宜直接焊在鋼柱上，否則可能會使鋼柱在焊接過程中發生熱效應失效。鋼柱采用的是圓鋼管，圓形截面，采用傳統的抱或者夾固定墻托，在風荷載較大時或使用時間長了以后，不能確保墻托不松動。最終采用兩個與現有鋼柱等直徑的圓弧鋼管柱肢，通過圓弧形綴板焊接成的圓形組合柱貼緊拼套在現有鋼柱外。墻托可以直接焊在組合柱上，解決了墻托固定和使用過程中的穩定問題，施工簡單，詳見圖4。

部分鋼梁應力比超限，但并不是梁抗彎強度應力和梁抗剪強度應力不夠，而是梁整體穩定驗算應力超限。鋼梁的整體穩定與梁的平面外計算長度相關，只要采取措施減小即可。按常規作法，在梁間增加壓桿，見圖5，重新計算，計算結果見圖6，梁整體穩定驗算應力滿足要求。

5 結語

改造工程對于結構工程師的要求較高，設計和施工受很多條件限制。設計前應結合圖紙了解工程的功能和荷載情況，并通過計算，確定改造后整體結構及構件的控制參數。分析計算結果，有的放矢，解決超限的構件。改造加固方案不僅要滿足功能要求，還應結合現場實際考慮施工的可行性；充分擴展和變換加固思路，繞過難點，變直接為間接，找到安全、可行、施工簡單的方案。參考文獻：

[1] GB 50017—2003，鋼結構設計規范[S].

[2] GB 50011—2010，建筑抗震設計規范[S].

[3] GB 50009—2012，建筑結構荷載規范[S].

[4] GB 50367—2006，混凝土結構加固設計規范[S].

Structure reinforcing design of a factory steel passageway alteration

Ouyang Hongxing Zhu Jianli Zhou Zhiyuan

(ChinaUnitedEngineeringCorporation，Hangzhou310052，China)

The paper introduces a steel structural passageway transformation from open-style to close-style, carries out structural reinforcing design according to current norms, and discusses the foundation, steel column, steel beam reinforcing design points of the steel structural passageway frame of the plant, and finally points out that: it is necessary to consider the feasibility of the transformation reinforcing scheme.

passageway, steel frame structure, transformation, reinforcement, construction

1009-6825(2015)07- 0024- 02

2014-12-23

歐陽紅星(1974- )，男，高級工程師，一級注冊結構工程師； 朱見勵(1985- )，男，工程師； 周志遠(1983- )，男，工程師

TU391

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