工业厂房钢结构屋面改造钢梁混凝土柱连接工程实例

徐杰慧

（长治清华机械厂，山西 长治 046012）

1 工程概况

某机加车间建于20世纪70年代末期，单层工业厂房，钢筋混凝土排架结构，双跨，每跨设2台5t单梁吊车，轨高6m，车间跨度15m，柱距6m，车间总长96m。由于工房使用年限久，距今已超过30a，该工房屋面设有内天沟，内天沟经常积水，加之屋面防水层老化漏水，通过屋面板表面的细微缝隙侵蚀到内部钢筋，钢筋表皮锈蚀膨胀，使裂缝不断加大，混凝土强度下降并发生剥离、钢筋外露、锈蚀更加严重，板肋的混凝土保护层多处出现坠落现象，屋面板损坏程度达到60%以上，给车间的正常生产带来严重的安全隐患。

2 改造要求

为保证工房的正常使用，需要对该工房的屋面系统进行加固维修改造。作为生产场所，屋面改造应遵循安全、经济、可行的原则，以保证生产安全为首要目的，建筑加固维修改造的成本应尽可能小。正常生产中的企业，停产会给企业、职工造成较大的经济损失，也对生产要素市场产生影响。因此，应选择合适的、可行的加固、维修、改造方案，将屋面改造施工给企业生产造成的影响降到最小。

3 方案选择

3.1 加固法

针对大型屋面主肋损坏严重，可采用型钢梁加固法，即将两根槽钢[14放置于屋面板主肋内侧，槽钢两端搁置在屋架上，在支承处用垫板顶紧，槽钢顶面也要求和屋面板小肋底部顶紧，两根加固槽钢的位置固定后用槽钢[8作水平连系杆并焊死。此加固方法耗钢量大，现场施工难度较大，而且增加屋盖系统的重量，只能适用于个别屋面板损坏的加固。

3.2 维修法

由于屋面板损坏已达半数以上，屋盖系统应全面维修，如全部更换钢筋混凝土大型屋面板。此方案施工工期长，由于车间内设备较多，吊装作业面狭小，施工难度大，车间还需要全面停产，并且屋面内天沟极易造成问题的再次出现。

3.3 改造方案法

根据实际情况，为了便于施工，缩短周期，尽可能地不影响生产、决定将工房屋盖系统性全部拆除后更换为轻钢结构屋盖系统。采用3D3S软件对屋盖系统进行计算，屋面钢梁采用变截面H型钢梁，两坡、屋面坡度为1:12，自由排水，屋面排水更为顺畅。屋面檩条采用C180×70×20×2.5。屋面外板采用760角弛型，彩板牌号TS280GD，涂层为高耐候聚脂（HDP），涂层结构为2/2，海蓝色，厚度0.6mm；屋面内板采用840型，彩板牌号TS280GD，涂层为普通聚脂（PE），涂层结构为2/2，白灰色，厚度0.4mm。屋面保温材料为玻璃丝保温棉（带铝箔），厚度100mm。

4 连接节点方案

4.1 对节点的处理

钢结构屋面梁与原有钢筋混凝土柱头的连接节点是需要重点处理的关键部位，如果节点处理不当，连接节点的破坏，也将会引起整个屋面结构的破坏。对节点处理需要考虑以下几点原则：

连接节点的类型要与计算模型相吻合；明确连接节点的传力路线，要有可靠的构造措施，传力应均匀，尽可能地减少应力集中；连接节点要从制作、运输、安装等几个方面综合考虑，连接节点要经济合理，便于施工，提高施工效率，降低成本。

4.2 在原有混凝土柱头增加小钢柱的方法

钢筋混凝土柱头与钢梁铰接，中跨柱与钢梁的连接采用在原有混凝土柱头增加小钢柱的方法。

如图1、图2、图3所示，为更好地使钢结构屋盖系统与原有钢筋混凝土柱头联接在一起，需要对原有钢筋混凝土柱头进行加固处理，处理方案如图1所示，采用外包角钢法进行加固：采用外包角钢和缀板组成套箍，套箍高800mm，角钢采用∠90×8，先设紧固角钢用螺栓固定拧紧，将缀板与包柱角钢焊接，顶部缀板再与柱顶板焊接，焊缝高度为10mm，待冷却之后，将螺栓再拧紧，详见图1。缀板或角钢与柱之间如有空隙应采用1:2水泥砂浆填塞。顶部焊20mm厚钢板，钢板上留出4个方形孔洞，方形孔必须根据现有柱顶板的实际预埋件位置开孔，如图1所示。钢板与柱头原有预埋件进行塞焊，作为屋面钢梁的支座。

图1 边柱柱头加固

图2 梁边柱连接节点

图3 梁与中柱连接节点

4.3 施工中的注意事项

施工时要求构件表面必须打磨平整，无杂物及尘土；用卡具从两方向将角钢卡贴于构件预定部位；将角钢箍与角钢通过螺栓联接后进行缀板与包柱角钢、柱顶板的焊接；钢骨架与构件之间的缝隙用1:2水泥砂浆捻塞紧填实；安装完毕后，柱头加固所用钢材表面均刷防锈漆和面漆。

柱头加固施工完成后，即可进行屋面钢梁、檩条、拉条、隅撑及屋面彩板的安装。

5 结论

钢梁与混凝土柱的连接节点是本次屋盖系统改造的关键部分，通过对原有钢筋混凝土柱头的加固处理，采用合理的构造措施，解决了钢筋混凝土柱与钢梁铰接节点的问题。该工程改造方案合理，施工操作方便，工期较短，经过屋面系统的改造，满足了车间的正常安全使用要求，达到了预期目的，取得了较好的效果，同时也为同类工程的改造积累了经验。

[1]王文栋.混凝土结构构造手册[M].北京：中国建筑工业出版社.

[2]杨金兴.浅谈钢筋混凝土柱-钢梁连接节点的设计[J].建材与装饰，2011（03）.

[3]陈志峰.混凝土柱钢梁连接节点设计[J].工程建设与设计，2008（04）.

[4]张大科.对混凝土柱-钢梁连接节点设计的探讨[J].建材与装饰，2009（07）.