抽柱換梁在舊廠房空間改造中的應(yīng)用

徐寶民（撫順新鋼鐵有限責(zé)任公司，遼寧　撫順　113001）

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抽柱換梁在舊廠房空間改造中的應(yīng)用

徐寶民
（撫順新鋼鐵有限責(zé)任公司，遼寧撫順113001）

摘要：以某煉鋼廠的改造建設(shè)為例，對設(shè)備更新所涉及的結(jié)構(gòu)改造方法進(jìn)行了分析，從設(shè)計與實施方面進(jìn)行了論述，提出了投資少、工期短的改造方法，達(dá)到了新設(shè)備安裝的工藝要求，解決了投資迅速見效與改造周期長之間矛盾的問題。

關(guān)鍵詞：廠房改造，加固設(shè)計，抽柱換梁

0　引言

冶金企業(yè)為縮小整體的裝備能力與現(xiàn)代化大型化的發(fā)展要求之間的差距，針對原有生產(chǎn)和裝備情況，要提高產(chǎn)量又要節(jié)約投資，必須對公司的生產(chǎn)裝備進(jìn)行統(tǒng)一的提升改造。但原有廠房的結(jié)構(gòu)形式不能滿足改造的需要。怎樣對舊廠房進(jìn)行改造，滿足新設(shè)備的安裝要求，又不影響舊廠房的生產(chǎn)使用并最大程度地縮短投資周期成為設(shè)計必須解決的一大難題。舊廠房的縱橫柱間距均不能滿足新建裝置要求，必需加大柱距，也就是說要拆除部分原舊廠排架柱。本文向大家介紹一種改造加固的方法——“抽柱換梁法”。

1　現(xiàn)狀概述

某煉鋼廠因廠區(qū)面積限制，升級改造建設(shè)必需在原有的舊廠房內(nèi)進(jìn)行。計劃將原85 t/h加熱爐改造為150 t/h的加熱爐，加熱鋼坯尺寸從6 m增加到12.7 m。爐體寬度將增加1倍，長度增加2 m。原廠房柱距不能滿足工藝要求，需要對原廠房結(jié)構(gòu)進(jìn)行修改。加熱爐區(qū)域柱距由18 m改為27 m。廠房改造有兩種方案，第一種保守方案為局部廠房拆除重建，第二種方案為“抽柱換梁”。廠房柱平面布置圖見圖1。

圖1　廠房柱平面布置圖

將需要抽除柱部位兩側(cè)端柱基礎(chǔ)進(jìn)行加固補(bǔ)強(qiáng)，重新設(shè)計制造大跨度鋼梁，替換柱間原天車梁即為“抽柱換梁”方案。第一種方案“局部廠房拆除重建”安全可靠，沒有風(fēng)險。重建部分按照新設(shè)備的工藝要求進(jìn)行設(shè)計保證能滿足結(jié)構(gòu)安全和生產(chǎn)需要，但設(shè)計施工周期長，拆除重建造價高。第二種方案“抽柱換梁”因舊廠房結(jié)構(gòu)具有一定的不確定性，設(shè)計施工都具有一定的風(fēng)險。但設(shè)計施工周期短、拆除加固造價低，加固后的結(jié)構(gòu)仍能滿足結(jié)構(gòu)安全和生產(chǎn)需要。

2　可行方案論證及加固設(shè)計

產(chǎn)線改造工程要達(dá)到預(yù)期效果，必須抓住時機(jī)迅速實施及早見效。使投入的資金在最短的時間內(nèi)得到回收，減少資金占用時間，降低資金成本。在經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證后施工工期就是投資回收見效的關(guān)鍵。拆除重建方案雖然對舊廠房產(chǎn)線未產(chǎn)生過大影響但工期長，直接影響整體改造項目的投產(chǎn)時間?！俺橹鶕Q梁方案”雖有一定風(fēng)險，但施工周期短將使改造的總工期大大提前。經(jīng)決策層討論最終放棄第一方案，而采用“抽柱換梁方案”。加固設(shè)計包括基礎(chǔ)加固設(shè)計，27 m跨度天車梁設(shè)計，臨時支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計。

原廠房的結(jié)構(gòu)受力情況在抽柱后將發(fā)生一系列的變化，柱列整體側(cè)向剛度將有所減弱，局部單柱荷載增加，在分析受力時，抽柱后兩側(cè)柱（端柱）剛度的變化應(yīng)特別重視。因端柱承受的吊車梁荷載兩側(cè)不等，柱的內(nèi)力（特別是端柱）分配已發(fā)生顯著變化。

例如圖2當(dāng)抽去?，?列軸線上的柱時，此兩列軸線上因排架柱數(shù)量減少其相對剛度必將降低，同時?，?，?列軸線上排架柱的相對剛度將增加，原始的內(nèi)力平衡被破壞，內(nèi)力重新分配后?，?，?列軸排架柱的內(nèi)力將會增加，必需對此部分柱進(jìn)行加固以保證廠房主體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，這將產(chǎn)生額外的工程量。要避免這種情況的發(fā)生，就要在對?，?軸線上柱子進(jìn)行加固時，既要滿足強(qiáng)度要求，還要滿足剛度的要求，要盡量彌補(bǔ)剛度的損失，避免擴(kuò)大加固范圍而加大工程量。加固柱子通常有兩種方式：鋼結(jié)構(gòu)加固和鋼筋混凝土加固。鋼結(jié)構(gòu)加固柱子強(qiáng)度增加效果顯著，但剛度增加很??；而用鋼筋混凝土加固時，新舊混凝土結(jié)合在一起，加固柱的強(qiáng)度和剛度都有顯著提高。因此，對邊柱的加固工程中，用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固將是至關(guān)重要的。圖2中，先加固?，?列，線鋼筋混凝土柱，將吊車梁牛腿以下柱表面鑿毛，清洗干凈，配置加強(qiáng)鋼筋，用C35號的細(xì)石混凝土澆搗，外包鋼板加固。牛腿以上短柱，因空間限制，采用四周包鋼板，四周鋼板埋入牛腿以下一定長度，加固完成。

圖2　廠房排架示意圖

3　抽柱方案實施

抽柱方案施工順序為：吊車梁制作→原有吊車梁拆除→屋架臨時支撐安裝→原有立柱拆除→新吊車梁安裝→臨時設(shè)施拆除。

吊車梁及桁架制作：根據(jù)圖紙，制作27 m吊車梁4根，制作18 m吊車梁2根，結(jié)構(gòu)形式按施工圖。

屋架臨時支撐安裝：需制作臨時支撐3組，依據(jù)現(xiàn)有屋面系統(tǒng)測繪及荷載計算，并考慮靜荷載及動荷載，結(jié)構(gòu)形式如圖3所示。

圖3　臨時支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計圖

支撐柱制作時高度以實際測量高度為準(zhǔn)。將H800×150×20× 20型鋼插入上短柱預(yù)留孔洞中，兩端坐于支撐柱上，結(jié)構(gòu)形式見圖3。上部柱保留最終移至更換的27 m梁上，此部分柱進(jìn)行鋼板整體包裝加固。

支撐柱上部用30 mm鋼板水平焊接在鋼管頂部，下部做牛腿柱用32 t千斤頂4臺將其頂起，用鋼板塞實加固并焊接到底部，底部30 mm，2 m×2 m的鋼板，用于加大柱的支撐平穩(wěn)及承載力。

切除混凝土柱下柱，具體做法按混凝土施工圖。切除后如節(jié)點所示，然后安裝施工BH800×300×16×20加固鋼梁，并按照節(jié)點做法與混凝土柱焊接，同樣起到支撐混凝土上柱的作用。

加固前需測量確定所有標(biāo)高及尺寸，對照設(shè)計圖相關(guān)尺寸進(jìn)行調(diào)整，保證安裝順利，滿足使用要求。在支撐柱施工過程中，應(yīng)注意檢測屋面系統(tǒng)變形情況。同時在施工中需觀察相應(yīng)構(gòu)件是否因沉降等原因造成受力構(gòu)件接觸面沒有壓實頂緊，如構(gòu)件間有空隙，需通過插板填緊等方法使其之間頂緊，尤其是混凝土構(gòu)件和鋼構(gòu)件接觸受力面需保證緊密接觸后再焊接。在原有結(jié)構(gòu)上現(xiàn)場焊接時，應(yīng)采取相應(yīng)的焊接工藝措施確保焊接時原有結(jié)構(gòu)的安全?，F(xiàn)場應(yīng)采取相應(yīng)措施確保施工安全。

4　實施效果評價

“抽梁換柱”方案雖然施工難度較大，但在縮短工期及減少造價上面均優(yōu)勢顯著。本改造工程如果采用“拆除重建”方案，大面積拆除老結(jié)構(gòu)件、養(yǎng)護(hù)新基礎(chǔ)、制作安裝新的梁柱排架結(jié)構(gòu)，形成新的屋面系統(tǒng)，工期至少60 d，工程投資約110萬元，施工與生產(chǎn)交叉對廠房內(nèi)的生產(chǎn)影響較大。采用“抽梁換柱”方案，不涉及原屋面結(jié)構(gòu)，在基礎(chǔ)加固過程中只需短時間限制行車滿負(fù)荷運行，對生產(chǎn)基本無影響。結(jié)構(gòu)預(yù)制場外進(jìn)行，不影響工期，改造施工僅用15 d，總投資45萬元。

“抽梁換柱”雖然近年來多有應(yīng)用，但是由于舊廠房的原始條件各不相同，設(shè)計和施工遇到的不利的因素也有很大差別，結(jié)構(gòu)設(shè)計必需采取相應(yīng)的有針對性的方法去解決，用最適合自身情況的方式完成改造。

Application of demolishing column and underpinning beam in old workshop space transformation

Xu Baomin
（Fushun New Iron Co.，Ltd，F(xiàn)ushun 113001，China）

Abstract：Taking the steel mill transformation as an example，the paper analyzes the structural transformation methods owning to equipment renovation，carries out a discussion from aspects of design and implementation，puts forward transformation methods with merits of few investment and short construction duration.As a result，it meets new equipment installation technology demands and solves the contradictory between fast investment efficiency and long transformation duration.

Key words：workshop transformation，reinforcement design，demolishing column and underpinning beam

中圖分類號：TU318

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-6825（2016）06-0041-02

收稿日期：2015-12-18

作者簡介：徐寶民（1968-），男，工程師