钢结构厂房加固优化设计的原因及措施

2020-02-14于明月

建材与装饰 2020年13期

于明月

（山东鲁美建设有限公司山东龙口 265700）

与使用传统的钢筋混凝土结构设计相比，新兴起的钢结构架构具有结构比较稳定、成本投资低，施工速度快，周期短见效快，绿色环保，可移动重复利用等很多优点，所以在现在轻工业建筑厂房中受到业主青睐，在建筑厂房中使用较多，但是从实际案例中也发现存在一些不足，存在安全隐患，所以需要进行进行加固优化设计，消除隐患，保障生产安全。

1 钢结构厂房的结构特点

钢结构厂房主要是指利用钢材制作梁柱等承重构件、屋架以及屋盖的厂房建筑。随着我国基建水平提高，对材料的使用量和性能都有了提升。建筑钢制材料经过不断的改进，在质量和产量方面得到不断增加，随着应用范围的扩大，钢结构在建筑中的构架应用表现出的优势也将越来越明显，在接下来的应用范围势必会再次拓展。但是与传统的混凝土材料相比，钢结构虽然具有质量轻、屋架跨度大、房屋轻度高，施工周期短、投资成本抵、防火性、防腐蚀性好以及便于拆卸和可回收利用等优点，可以快速投入使用，尤其是在厂房建设中的应用优势更是体现的无可比拟，比如今年的火神山、雷神山医院震惊中外的建设速度。但是目前应用的范围还是比较窄，案例应用的领域相对较少，较混凝土应用的设计理论还不是很充分，特别是在一些承载较重，空间较大，单元复杂的厂房建设中，需要继续探索。为了保证安全，提高使用寿命，进行加固处理，采取必要的措施是非常必要的，尤其是对一些钢结构厂房的承重构件，要进一步采取科学有效的加固优化，不仅要优化加固设计方案还要对案例施工过程的现场加强质量控制，最大限度地确保钢结构厂房加固后在应用中的结构稳定性和使用安全性。

2 钢结构厂房建筑进行加固设计的原因分析

由于钢结构架构应用在建筑上有很多有点，所以应用范围越来越广，但是因为很多情况是探索性建设，所以在建设初期设计可能存在一定的缺陷，在固定载荷或是变动载荷的长期作用下，可能存在潜在的危险，所以对有些厂房建筑物体需要进行加固。通过实际工作安利的总结，加固主要是应对不同情况的载荷。一般份三种情况：①设计之初载荷计算不准确，或是因为经济因素或是人为因素，导致实际建成后钢结构厂房的承载载荷不能达到理论设计的要求，出现不同程度的变形，造成安全隐患。若是之前选择的是轻质钢材作为主要承重体，很容易造成塌方。这种变形必须及时采取加固措施，提高钢结构架构的负荷能力，消除危害，确保厂房人员和财产安全；②有一些企业经营比较好，需要扩大经营规模或是生产能力，需要扩大厂房建设，提升容量，因现有厂房的存在，很多企业都会不会选择重新建设，在原有的基础上进行扩容成为首要选择，这就涉及到原有设计当中的负载及空间尺度发生了变化。扩容后的厂房的跨度必然增加，导致其负载越来越大，但是钢结构材料的固有强度没变，支撑能力下降，因此要继续保持稳定性，必须对厂房实施加固处理，提高载荷能力；③肆意增加载荷。在建成后期，企业为了生产的顺利进行，有部分企业私自在厂房的顶端加装太阳能设施，保证取暖或是稳定的供水温度，尤其是水加热，这个突变载荷的变化是原来设计中没有考虑计算在内的，这种人为干涉额外增加的载荷不可避免的增加了厂房的负荷。

3 钢结构厂房加固设计注意的要点及措施

3.1 加固设计注意的要点

从很多需要进行采取加固措施的案例中分析，载荷的变化一般来自两个方面：①横向支撑力度不够；②柱向支撑的变化。加固的地方一般包括对屋顶檩条间、屋架之间、柱间支撑、局部受破坏弯曲轴进行加固处理。具体如何加固，加固前要根据结构件的可靠性现状进行现场评估，进行可靠的计算分析，制定可靠的方案，选择最优工艺。总体来讲加固要遵循以下几点：①全面了解钢结构厂房的材料性能以及体系架构，充分了解结构缺陷和损伤，组织专业人士现场勘察，统一研究，为制定加固优化方案做好准备；②要充分考虑加固的经济性、合理性及可靠性，根据企业生产应用实际情况选择最优先加固措施。例如采取新旧结构或者新材料的连接技术，结合现有的加固施工水平，尽量考虑综合技术指标。同时要充分注意周围环境对施工的双向影响，降低互相干扰；③尽量在原有图纸基础上进行加固，保留原有结构与部件，不破坏原有的承载力。拆卸肯定带来损伤。要尽量做到加固融于固有的主体，尤其是新旧结合的地方要做好亲融性，避免隐患；④加强实际结构检测、做好监督，严格落实工艺方案。质量检测是减少人为造成损失的保证，必须发挥应有的作用。不仅要保证施工、工艺的质量，还要保证材质本身的质量。

3.2 加固设计具体措施

目前我们在处理一些钢结构加工厂房的加固设计处理通用的做法改变内应力和调节结构件的支撑布置来进行处理，从而改善承载效果，起到加固作用。改变内应力就是对原有结构进行优化，提升原先厂房的整体承载能力。调节构件就是增加面里的撑杆、拉条、系杆等及更换修复等施工。具体的处理方案，根据实际案例，大概归纳为以下几种情况：①增加原有结构的柱向承载能力，最大限度的减少改动地方，减少二次损伤。比如通过一些结构的适当加撑、修复、更换等方式，增加厂房的负荷能力，起到加固的作用；②改善截面承载能力，通过增加相关构件截面承载能力进行加固，这种方案的施工工艺处理，需要注意上述分析的问题，需要对被加固厂房有一定的了解，并进行充分的检查和分析，了解其损害和缺陷的程度，然后根据实际情况，选择合适的截面形式。另外注意要根据不同区域损坏的程度，进行各自单独计算分析，再根据结果选择合理的片区加固设计方案，既要保证局部又要确保整体负荷的能力；③对遇到一些空间结构对施工受到限制的厂房，可以考虑现实情况无法变动的情况下，不改变截面的大小，可通过采取对整个结构的内在应力分析，利用预应力工艺，优化厂房钢结构架构的负荷能力，达到加固的目的。这种情况需对原资料熟悉并进行整体计算，工作量大；④可以根据建筑厂房案例需求，在原有屋面结构上增加撑杆和系杆，或是在厂房的柱子之间增加支撑杆，进而分散结构的负荷力。这种情况对一些非正规设计院设计，偷工减料的厂房经常采用。一般都是屋面体系加系杆或是轴与轴之间加支撑；⑤缝隙加固与零部件加固用的比较多的是部件替换。缝隙

加固要注意分析出现缝隙的原因，轻微的或是非主承重位置可以进行适当修补。对断裂的或是关键支撑，尽可能更换新，并分析原因进行加固，分散负荷，减少再次裂缝。对于链接加固常用的就是焊接与铆钉，加固一般就是更换及重新焊接或是混合链接。但是要注意焊接前的清理，提高焊接质量。