某鑄鋼廠房鋼屋架加固設(shè)計(jì)與施工

李明偉

摘要：近幾年，老建筑加固項(xiàng)目越來越多，如何進(jìn)行即快又省錢的加固成為大家關(guān)注的問題。目前，粘貼碳纖維板和粘鋼等加固技術(shù)因施工簡單、工期短、造價(jià)低等優(yōu)勢被大量使用，本文以某車間鋼屋架粘貼碳纖維板加固為例進(jìn)行詳細(xì)闡述，希望對(duì)后續(xù)同類項(xiàng)目提供參考。

關(guān)鍵詞：工業(yè)廠房；鋼屋架；加固；碳纖維板

1.工程簡介

我國做為工業(yè)大國，工業(yè)廠房眾多，除了門式鋼架結(jié)構(gòu)廠房外，多數(shù)還是采用鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)配合鋼屋架形式的廠房，在七八十年代表現(xiàn)尤甚。這些廠房經(jīng)過多年的使用和老化，多數(shù)鋼屋架已經(jīng)出現(xiàn)銹蝕氧化、變形、開焊等現(xiàn)象，無法滿足建筑安全性要求。以某大型集團(tuán)公司鑄鋼廠房為例，該廠房建于上世紀(jì)六七十年代，建筑面積1650平米，長84米，跨度18米，高13.5米，廠房采用鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)，上方為魚腹式鋼屋架、混凝土大型屋面板。廠房內(nèi)有煉鋼電爐及澆筑生產(chǎn)線，生產(chǎn)環(huán)境非常惡劣，鋼屋架長時(shí)間受高溫和腐蝕性氣體侵蝕，銹蝕嚴(yán)重。與此同時(shí)，公司正計(jì)劃2年內(nèi)對(duì)該車間進(jìn)行升級(jí)改造，拆除現(xiàn)有老舊廠房、原址建設(shè)新廠房，在拆除前需保證正常使用。因此，本次加固設(shè)計(jì)應(yīng)優(yōu)選造價(jià)低、施工簡單的加固設(shè)計(jì)方案。

2.加固設(shè)計(jì)

2.1現(xiàn)有鋼屋架現(xiàn)場檢測

鋼屋架形式及尺寸如圖1所示：

經(jīng)專業(yè)機(jī)構(gòu)對(duì)現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)進(jìn)行實(shí)際檢測和安全評(píng)價(jià)后，得出結(jié)論如下：

（1）鋼屋架無明顯變形。

（2）其中10榀鋼屋架下弦腐蝕嚴(yán)重，強(qiáng)度已低于原設(shè)計(jì)最低標(biāo)準(zhǔn)，必須進(jìn)行加固處理。

2.2設(shè)計(jì)加固方案

根據(jù)鋼屋架的受力特點(diǎn)，屋架下弦為受拉構(gòu)件。如何增加屋架下弦的截面面積是加固設(shè)計(jì)的關(guān)鍵因素。因該廠房2年內(nèi)即將拆除，所以應(yīng)優(yōu)選施工簡單、造價(jià)低廉的簡易加固或臨時(shí)加固方案。依據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》、《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》、《建筑抗震加固技術(shù)規(guī)范》、檢測數(shù)據(jù)及原有設(shè)計(jì)圖紙，綜合考慮廠房處于生產(chǎn)使用狀態(tài)、加固空間受限、加固材料需耐高溫腐蝕、施工工藝簡單、總體造價(jià)低等因素，決定采取樹脂膠粘貼高強(qiáng)度碳纖維條形板并纏繞碳纖維布方式進(jìn)行加固，設(shè)計(jì)使用壽命2年。該方案不僅施工簡單還能避免焊接變形或鉆孔損傷原結(jié)構(gòu)的問題。經(jīng)計(jì)算，碳纖維板尺寸為50ram寬×1.4mm厚，其中纖維體積含量不小于65%、層間剪切強(qiáng)度不小于50Mpa、伸長率不小于1.7%、受拉彈性模量不小于1.6×105Mpa、抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值不小于2400Mpa、長度同屋架下弦。碳纖維布為0.167mm厚、抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值不小于3000Mpa、彈性模量不小于2.1×105Mpa、伸長率不小于1.4%。具體加固方式如圖2、圖3所示：

3.加固施工

依據(jù)設(shè)計(jì)文件并結(jié)合本工程為高空作業(yè)及廠房內(nèi)設(shè)備眾多等特點(diǎn)，采取在廠房內(nèi)現(xiàn)有的桁車上搭設(shè)臨時(shí)腳手架進(jìn)行施工的施工方案，利用桁車搭設(shè)腳手架不僅可以節(jié)省時(shí)間和材料，又能利用桁車進(jìn)行移動(dòng)，施工便利，節(jié)省了工期和造價(jià)，計(jì)劃總工期15天。具體施工步驟如下：

3.1腳手架搭設(shè)完畢后，對(duì)鋼屋架下弦下表面進(jìn)行打磨除銹，除去表面雜質(zhì)、銹蝕層及油污等，直至完全漏出結(jié)構(gòu)新面。

3.2按設(shè)計(jì)要求的尺寸裁剪碳纖維板，按產(chǎn)品供應(yīng)商提供的工藝規(guī)定配制粘結(jié)樹脂并在規(guī)定的溫度和時(shí)間內(nèi)使用；將碳纖維板表面擦拭干凈；涂刷粘結(jié)樹脂，厚度不小于2mm，中間厚邊緣薄；將涂有粘結(jié)樹脂的碳纖維板用手輕壓貼于鋼屋架下弦下表面；粘貼好立即用固定卡夾緊、結(jié)構(gòu)膠找平。如圖2所示。

3.3待碳纖維板與屋架下弦角鋼粘接牢固后，延跨度方向環(huán)形纏繞碳纖維布3層。每纏繞一層刷一遍膠。如有搭接時(shí)，其搭接長度不小于200mm，環(huán)向搭接寬度不小于碳纖維布寬度的1/3。如圖3所示。

4.結(jié)語

隨著時(shí)間的推移，越來越多的老舊建筑需要進(jìn)行加固處理。如何進(jìn)行省時(shí)、省錢、且對(duì)生產(chǎn)影響較小的加固成為建設(shè)方最關(guān)心的問題。本工程通過該方案進(jìn)行加固處理，解決了鋼屋架承載力不足的問題，并經(jīng)第三方結(jié)構(gòu)檢測鑒定合格、滿足建筑結(jié)構(gòu)安全陛要求，且具有工期短、對(duì)生產(chǎn)經(jīng)營活動(dòng)影響小、投資低等諸多優(yōu)勢。