浅谈钢结构厂房及设备基础改造

2015-04-16杨志东

建材与装饰 2015年27期

关键词：厂房钢结构受力

杨志东

（志品（福州）技术工程有限公司　350000）

浅谈钢结构厂房及设备基础改造

杨志东

（志品（福州）技术工程有限公司350000）

钢结厂房建筑是工业建筑，和普通民用住宅有所区别，在工业房屋中加固设计的实行是一个繁杂、长期的工作，应当联系所有要生产的商品，全局考虑，来确定改造工程的具体计划。假如仅是依据建筑领域的流行元素加以设计，不结合其使用目的，是无法得到一个科学的改进计划的。总结过往的改造措施方案，应考虑到设施基础、零星组件、地脚螺栓、钢梁振动等多个要素的影响。钢结厂房的改造还要全面考虑厂房的空间在生产中作用，残余应力与结构内部应力所产生的影响。设备基础的改造，需要结合设备自身和原有的空间结构进行综合考虑。以轴向力方式传递钢梁上动荷载，能有效防止梁振幅过大而造成不良后果。

钢结构厂房；设备基础；改造

1　引言

改革开发以来，伴随国内工业的迅速发展，厂房建造的需求数量也持续增多，此时对厂房房屋的要求也持续提升。在目前全新的工业发展形势下，不但要具有厂房的基本效能，并且还需要有很高的安全性能与对生产的适应性，厂房房屋的基本是确保厂房架构安全与满足对工业需求的保证，所以增强厂房基础的设置与改进是特别有意义的。伴随国内经济增长与技术的提升，国内钢铁的生产数量和钢材性能都得到大幅度的提升，这对在日后的厂房维护和改造都非常有利，变得更高效和更容易操作，钢结构厂房的承重性能和抗震性能也比较好的得以体现。钢结厂房在工业领域得以大范围的运用，比如许多大规模的工业厂房与公共房屋等领域，此就推动国内经济的迅速发展发挥了很大的促进功能。恰是因为钢结厂房此些显著的优点，在工业中运用的广泛性，对厂房的基本建造与改造才变得非常关键。钢结厂房基础是承载整个厂房房屋、生产设施、钢结构自身及地震功能等压力，并且把压力传输到地基的土建架构。在钢结厂房类型持续增大的状况下，加强钢结构厂房的基础设计和改造，综合分析钢结构厂房的受力特性对加强钢结构厂房的安全建造，更有效地服务经济发展具有十分重大的价值。

2　钢结构厂房

钢结厂房加固改革的时候，应当全面把控下述三个层面的问题：①内应力；②厂房的空间功能、架构平稳的基本原理；③残余应力。钢构件在焊接过程中加热不均衡或者冷却不均衡、型钢在实施热轧时的冷却不均衡、钢板周边通过气割以后出现热塑性变形、构件在冷却过程中出现的形状改变，均会出现一定的残余应力。残余应力是架构内部自均衡力量，对于静应力的抗拉水平不会造成影响，可是会影响构件的承载能力。考虑残余应力对钢结构构件承载能力的影响，钢构件在自然环境通常自然状态放置一段时期后，钢材里面的晶体产生改变，有珠光体析出碳，让其晶体组织细分，残余应力峰值降低。立足于钢结构总体层面而言，加工与装设失误，也会造成钢结构里面机制形成应力，动荷载也能够部分除掉架构机制的内应力。

“钢结构负载水平降低是由于运用时间太长”的理念是不科学的。从理论层面而言，应当尽可能的减小对钢结构的改造数量，降低由于再次改造所造成的新的内应力与新的残余应力。

钢结厂房改造对内力核算过程中，通常忽视厂房的空间架构受力特征，采用标准间距平面框排架做为核算单元。新的改造加固过程中，应当恰当考虑工业建筑空间架构功能，再次核对构件内力功能。

厂房架构空间的架构功能和屋面强度与荷载属性有着紧密关系。当屋顶支撑部完备，架构重点承受动荷载等均匀分布的荷载时，空间功能不突出。钢架构的空间平稳性层面不可当做强度问题处理。构件的强度产生问题的时候，理论上仅需加固或者改进构件自身。当构件承载力难以满足的时候，不但要考虑构件的纵向承载力，而且要充分考虑构件的杆件稳定性。

3　钢结构厂房基础改造的要点

3.1做好基础形式的选择

在大多数钢结构厂房中，因为厂房的类型与生产用途有所区别，钢结构承担的荷载高低与荷载性质也有所差异，并且厂房房屋所处地理位置的地质特征让厂房整体的沉降平横度及沉降速度有较大的区别，所以为实现不同地质状况厂房架构的稳固，选取的结构架构基本模式也有所差异。在选取钢结厂房的基本模式时，应全面考虑下述要素的作用，对厂房所在场地的自然地质状况与地下水系的分布状况加以综合的考量。通常而言，钢结厂房房屋的间距和跨度均很大，所以在自然状况较好的时候，可运用单一的基础模式；在自然状况较差亦或厂房房屋有很高要求的时候，运用率较高的是桩基础。桩基础是出现时间较长并且水平较高的一种基础方式，其体现出很高承载水平与沉降幅度小、匀称等优势，适合很多工程地质情况运用，尤其是在强度较弱的地基状况下的房屋架构中得以大力运用。依据建筑基础的受力原理能够把桩基础分成两种：①摩擦桩；②端承桩。依据地基基础的实际状况进行相应的选择，前者大多使用在基础的持力层强度不高或者持力层位置很深的工程项目中；而后者是让基桩建造在持力层上面，建筑结构的荷载可直接传递到持力层中。

譬如，因为自然环境与气候上的不同，国内南方与北方的土层体现出性质方面的差异，因此用选择不一样的基础形式。中国北方省份的地层土大部分是粘性较强的土，所以大部分运用独立基础，南方省份与沿海省份大部分是沙土或者杂填土，并且有丰富的地下水，所以大多运用桩基础。但是，对于北方省份自然环境不优良的省份一般也运用此种形式，实际的选择形式还应依据钢结厂房的现实状况整体考虑，不可一概而论。此外，在偏心距较小的状况下，为了解决基础需要，也会运用偏心基础。此种类型的基础可以降低基础大小，此基础形式在项目设计过程中运用的较少，通常吊车吨位不大的时候考虑运用偏心基础方式。

3.2做好基础的受力剖析

钢结厂房具有屋顶承受负载较小的纵向力与相对而言，较大的水平力和弯矩力特征，在厂房改进过程中必须要依据此些特征，重点对纵向与水平力与弯矩力加以全面的剖析。依据架构特点明晰荷载分布状况，从而对钢结构的承载能力及稳定性进行校核。根据受力分析，可以指导厂房结构的改造和选择相匹配的钢材。在对钢结厂房的架构基础加以受力剖析过程中，在无法明确某个方向的作用力的时候，应依据初始选取的基础形式与自然状况实施严格的实验和信息统计时行剖析，给出地基所能承受的力高低范畴与方向，对所设置的架构实施剖析与检验，确保真正的房屋架构所承受负载作用在架构可以承担力高低范畴中。譬如，对于有行吊的钢结厂房，在厂房建设时常采用刚性柱脚，在新的厂房改造时，便应整体考虑刚性柱脚的受力特点，且对柱脚实施受力剖析，依照初始设置的架构校核，核算出新的改造计划能够达到总体刚度的规定，除了受力剖析以外，还应核算所担负弯矩的高低。基础的受力剖析是对整个钢结厂房稳固性与安全性的保证，唯有对基础的受力状况有明确的认知，才可以确保新的改造方案是正确的。

4　对设备基础的改造

拆掉原来的生产线设施，在原有基础上增添其他机器设施。原来设施的地脚螺栓地点、高度和尺寸有可能与新设施的要求不一致。解决的方法通常有两个：①依据当前设施底座改造当前地脚螺栓；②依据原本地脚螺栓改进设施底座。第一种方法未曾考虑原本地脚螺栓的真正状况，设施底座依据新的改造计划，通常导致地脚螺栓大范围的改进处置。当混凝土中包括体积较大的金属不能植筋时，设施底座应当再一次改造，移动植筋的位置。而第二种方式依据原本地脚螺栓改进设施底座，适度改造设施底座的螺孔体积与地点，尽量运用当前地脚螺栓，减少了改进的工作数量。

设施基础的改进和地脚螺栓相同，设施底座设置过程中，应当考虑现场设施基础的上部标高、大小、坑道分布等，减小混凝土切割与植筋工作数量。

钢平台上装设动力设施的时候，会造成梁、平台板以致整个平台出现大幅度的震荡。并且也会形成很大的噪声，如此会影响设施的传输速度，加深设施的磨损与减少设施的使用时间。应对此种问题的措施，通常是提升钢平台构件的刚度，或者是转变钢平台的传力模式，后者常常获得的效果更理想。同样大小的截面面积与长度的柱、梁，承担同等大小的荷载时，梁的挠度应大幅高于柱的轴向变形。因此，动荷载应当尽量用轴向力的形式传输。

在钢结厂房改造过程中，通常需要现场增添管道支撑、过梁、挑梁等零件。处于利于现场作业与设施装设调整的目的，就尽量运用钢构件形式。砌体架构墙面新开设的洞口，洞口过梁的时候能够运用角钢，取代一般使用的钢筋混凝土过梁。现场另增的一些管道过梁与支架，均应应用钢结构形式。