某工厂钢结构通道改造结构加固设计

欧阳红星 朱见励 周志远

(中国联合工程公司，浙江 杭州 310052)

·结构·抗震·

某工厂钢结构通道改造结构加固设计

欧阳红星 朱见励 周志远

(中国联合工程公司，浙江 杭州 310052)

介绍了某工厂的一个钢结构通道由开敞式改为封闭式，通道结构按现行规范进行的结构加固设计，并对该工厂通道钢结构框架的基础、钢柱、钢梁加固的设计要点进行了论述，指出改造加固方案需考虑施工的可行性。

通道，钢结构框架，改造，加固，施工

1 工程概况

需改造的工厂建于2007年，主要由两个钢结构单层工业厂房组成，两个厂房之间设有一个地面钢结构通道。通道为开敞式，仅设了彩钢板屋面，没有设墙面。通道主体结构采用钢框架结构；基础采用天然基础。地处6度设防区，基本地震加速度0.05g，地震分组为第一组，Ⅲ类场地。50年一遇的基本风压0.45 kN/m2，100年一遇的基本风压0.5 kN/m2，地面粗糙度为B类；50年一遇的基本雪压0.45 kN/m2，100年一遇的基本雪压0.5 kN/m2。通道基础及上部结构与相邻厂房均完全脱开。

通道位置两个厂房均设有大门方便互通，生产中需要开启大门来互送材料，在刮风或雨雪天气，大门频繁开启会影响厂房内生产，同时没有墙面的通道也会影响到材料的运输，故业主希望将通道封闭起来，改造后的通道平面图见图1。业主要求通道增设墙面不能影响生产，同时希望能够利用现有通道，不要拆除重建；加固方案除了满足功能要求，还要根据现有结构特点并结合施工现场实际考虑施工的可行性和易操作性，给设计提出了较高的要求。

2 现有结构计算复核

对改造工程来说，首先就是要根据改造后的功能要求及荷载对现有结构进行计算复核，确定整体结构和构件的各项控制参数是否满足现行规范要求，是否能够改造。不能盲目为了改造或满足业主不合理的要求而忽视改造可能产生的现有结构失效或构件超限，造成安全隐患。现有通道为单层钢框架结构，钢柱采用热轧无缝圆钢管，外露式刚接柱脚，钢梁采用焊接H型钢，构件平面布置图见图2。通道增设的墙面材料同屋面，采用自重轻、安装快的彩钢板墙面。通道改造后，传到主体结构的荷载除了墙面自重，还有墙面承受的水平风荷载。计算平面简图、构件计算长度系数见图2。

屋面恒载取0.3 kN/m2，屋面活载取雪荷载和活载的较大值，根据现行GB 50009—2012建筑结构荷载规范，对雪荷载敏感的结构应采用100年重现期的雪压，故活载取0.5 kN/m2；对风荷载敏感的结构，基本风压应适当提高，风荷载实取0.5 kN/m2。采用PKPM2010版中的STS钢框架及JCCAD模块进行计算。

结构水平位移、钢柱应力比满足规范要求，基础尺寸、钢柱柱脚、框架梁应力比均不满足规范要求，需要加固。

3 基础及钢柱柱脚加固

因为增加了墙面，传到主体结构的水平风荷载大幅度增加。现有通道采用的是钢结构，结构自重轻，虽然没有增加较大的竖向荷载，增加的风荷载水平力反而成了控制工况。现有基础及柱脚锚栓均不满足要求，需要加固。

基础现有尺寸为1.9 m×1.9 m，厚度600 mm，配筋14@150；改造后基础厚度及配筋仍满足，只需要采用增大截面法将基础尺寸加大到2.5 m×2.5 m即可。现有钢柱柱脚采用外露式刚接柱脚，锚栓8M24(Q235)，而改造后需要12M27(Q235)，如果还采用外露式，需重新植锚栓，替换柱脚，无法满足业主不拆除重建的要求，施工复杂，必须变换加固思路。最终采用钢柱外新浇钢筋混凝土短柱的外包式柱脚，解决了锚栓的限制，同时也配合了基础的加固方式，施工简单，施工质量可控，加固图详见图3。

4 钢柱、钢梁加固

根据计算结果，钢柱本身不需要加固。但因为新增加了墙面，需要设置墙面檩条固定彩钢板。现有结构已在使用，钢柱处在受力状态，用于固定墙面檩条的墙托不宜直接焊在钢柱上，否则可能会使钢柱在焊接过程中发生热效应失效。钢柱采用的是圆钢管，圆形截面，采用传统的抱或者夹固定墙托，在风荷载较大时或使用时间长了以后，不能确保墙托不松动。最终采用两个与现有钢柱等直径的圆弧钢管柱肢，通过圆弧形缀板焊接成的圆形组合柱贴紧拼套在现有钢柱外。墙托可以直接焊在组合柱上，解决了墙托固定和使用过程中的稳定问题，施工简单，详见图4。

部分钢梁应力比超限，但并不是梁抗弯强度应力和梁抗剪强度应力不够，而是梁整体稳定验算应力超限。钢梁的整体稳定与梁的平面外计算长度相关，只要采取措施减小即可。按常规作法，在梁间增加压杆，见图5，重新计算，计算结果见图6，梁整体稳定验算应力满足要求。

5 结语

改造工程对于结构工程师的要求较高，设计和施工受很多条件限制。设计前应结合图纸了解工程的功能和荷载情况，并通过计算，确定改造后整体结构及构件的控制参数。分析计算结果，有的放矢，解决超限的构件。改造加固方案不仅要满足功能要求，还应结合现场实际考虑施工的可行性；充分扩展和变换加固思路，绕过难点，变直接为间接，找到安全、可行、施工简单的方案。参考文献：

[1] GB 50017—2003，钢结构设计规范[S].

[2] GB 50011—2010，建筑抗震设计规范[S].

[3] GB 50009—2012，建筑结构荷载规范[S].

[4] GB 50367—2006，混凝土结构加固设计规范[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

欧阳红星(1974- )，男，高级工程师，一级注册结构工程师； 朱见励(1985- )，男，工程师； 周志远(1983- )，男，工程师

TU391

A