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鋼結構在某制藥廠不停產加固改造工程中的應用

時間:2015-9-14 10:36:00 來源:中國建筑機械網 添加人:admin

  隨著經濟建設的發展,對現有房屋進行加固改造的需求越來越多,要求越來越高。傳統的加固改造方法施工周期長,施工期間對建筑物的使用功能影響大,難以很好地滿足建設方不斷提高的要求,因此探索新的加固改造方法成為工程實踐的迫切要求。近年來,鋼結構在國內迅速發展,在加固改造工程中也體現出的優越性,下面結合工程實例來介紹鋼結構在鋼筋混凝土結構加固改造工程中的應用。

  1工程概況某外商獨資制藥廠于1992年建成投產后正常使用至今。為滿足市場對其產品不斷擴大的需求,廠方決定擴大生產規模、改進生產工藝,要求在不影響正常生產的情況下對廠房二層樓蓋部分區域進行加固改造。現有結構局部平面見。

  該廠房原設計二層樓蓋使用荷載標準值為4勻分布)。新的生產工藝要求局部樓蓋承受滿載時按3m單向板跨折算局部等效均布荷載為80kN/m2的移動荷載以及工作荷載分別為36kN、30kN、18kN等集中荷載。這樣的負載要求遠遠超過了現有結構設計的允許荷載,因此必須進行加固。在加固設計前進行了檢測,其結果表明,現有結構達到原設計要求,故加固設計以原設計為基礎進行。現有建筑原設計按7度抗震設防,所以改造加固不必再進行專門的抗震加固。

  2加固方案分析與設計思路因廠方要求在現有建筑進行加固改造施工期間不能影響工廠的正常生產,而且在施工期間必須滿足藥品生產管理規范GMP標準的要求;現有二層樓蓋下吊頂內水、電、通風各種管道縱橫交錯,稍大型的施工機械不可能進入吊頂內施工,這一切使加固改造的難度大大提高。在工程設計中考慮了幾個加固方案。

  21加大混凝土截面加固法在板面上新澆混凝土加厚樓板或在板底加焊附加鋼筋再壓灌混凝土層,可大幅度提高板的承載能力;在現有鋼筋混凝土梁的三面或四周加大梁的截面尺寸并加配鋼筋能較大程度地提高梁的受彎、受剪承載能力,且造價較低。但在本工程中如采用此法一是大大增加結構的自重,將引起柱、基礎因荷載大幅度增加而增大加固難度;二是因加固時需支模、鑿毛混凝土、焊接鋼筋等工序,除局部庫房可行外,絕大部分區域因正常生產不能停止而無法為業主接受。

  22粘鋼加固法*參加本工程結構設計的還有湯翔宇。

  作者:趙宏康男1970年10月出生工程師粘鋼加固具有工藝簡單、施工方便、工期短、占用空間小等優點,但本工程須大幅度提高梁、板的承載能力,經試算,在現有梁板截面條件下,跨中大彎矩處混凝土受壓區高度超過界限受壓區高度,將產生超筋破壞;在支座負彎矩控制區因部分區域仍需保持正常生產,不允許鑿開面層而無法在梁板上表面實施粘鋼加固。所以該方法不適合本工程的實際情況。

  23改變受力體系加固法即通過增加支點,可以減小結構構件的計算跨度,降低計算彎矩,大幅度提高結構構件承載力。但可能對使用空間產生一定影響,在實際設計中需采取措施盡量把影響程度降至低。

  預應力加固法通過配置體外預應力筋可在幾乎不改變使用空間的條件下使結構構件的正截面及斜截面承載力得到提高,但規范要求受彎承載力增量不應比原梁承載力增大1.5倍;且梁內受拉鋼筋與預應力鋼筋截面積的總和不應超過混凝土面積的25;并須以混凝土受壓區高度不超過界限受壓區高度為限。

  根據現場的實際情況,為達到大幅度提高承載力的加固目標,經過多方案試算、比較,終采取了第3種方案,即改變受力體系加固法。①通過在現有樓蓋混凝土板底增設鋼梁,減少板跨而提高樓板承載能力。經驗算,新設次鋼梁處板面負彎矩較小,現有板中所配的上部鋼筋己能滿足要求,這樣不僅避免了大量的板面(底)打毛、刻槽、鑿洞工作和大面積現澆混凝土的濕作業,同時避免了對二層車間正常生產的影響,增加的結構自重也十分有限。計算結果表明,新增次梁的高度小于現有鋼筋混凝土次梁的高度,對樓蓋下吊頂中縱橫交錯的管道沒有影響。②在主梁兩側增設主鋼梁以承托板底新增次鋼梁從而減小現有主梁承載面積,使其不必另外加固即可滿足改造要求。新增主鋼梁緊貼現有鋼筋混凝土次梁底設置,利用現有鋼筋混凝土主、次梁底的高差,使其梁底僅比鋼筋混凝土主梁底低200250nm,大限度地減小了加固用結構高度,為各種管道的排列提供了便利條件。③對較大的固定集中荷載,采用在作用點板底專門設置鋼梁的辦法解決。

  另外,因樓蓋使用荷載主要是由于很大的移動荷載引起,而嚴格的工藝流程保證了在任一柱的承載面積內同時發生的使用荷載要求不超過原設計(即不超過4.0kNm2)經不利分布情況驗算,現有柱和基礎的結構承載能力滿足使用要求,不必另行加固。

  結構局部加固平面見。

  3加固節點構造(1)加固節點構造。新設板底次鋼梁與現有樓板的連接大樣如所示。在次鋼梁與樓板之間隔一定間距設一對脹錨螺栓連接,在脹錨螺栓處打入鋼墊片鍥緊其空隙,其余部分以CGM灌漿料填充密實。這樣處理一方面使梁的受壓翼緣與鋼筋混凝土樓板牢固相連,從而保證了次鋼梁的整體穩定性,另一方面,CGM灌漿料具有微膨脹性,可保證次鋼二層結構改造平、剖面(局部)1一樓板;2-主鋼梁;3―次鋼梁;4一鋼筋混凝土主梁;5―鋼筋混凝土次梁次鋼梁與樓板連接大樣1一現有樓板2―新增次鋼梁2―脹錨螺栓2―墊片梁與混凝土板之間緊密接觸,均勻傳遞荷載。

  (2)新設次鋼梁擱置在新設主鋼梁上,在擱置點處設置隅撐為主鋼梁提供側向支點以保證主鋼梁的整體穩定性。

  構造大樣如所示。

  (3)新設主鋼梁支于鋼牛腿上。在鋼牛腿與現有鋼筋混64工業建筑凝土柱之間采用對穿的鋼錨桿連接,孔內采用專用結構膠填充密實;鋼筋混凝土柱與鋼牛腿接觸面打磨平整后滿涂JGN結構膠,形成膠栓混合連接,如所示。按靜力破壞試驗結果及分析,膠栓混合連接使鋼板與混凝土之間避免了單純錨栓連接時結合面的剪力單純通過錨固螺栓在剪切滑移過程中因剪切變形較大造成鋼板與混凝土的整體工作性能較差以及單純膠粘結時膠層在傳遞剪力過程中產生相當的剪切變形和承載力受膠結質量好壞影響大等問題,保證了荷載的可靠傳遞;同時增加了荷載的傳遞路徑,大大改善了對穿錨桿下方柱混凝土的局部受壓狀況。此外,在梁端設吊板傳遞部分荷載到現有鋼筋混凝土主梁根部作為安全儲備,確保此關鍵節點具有足夠的安全可靠度。對部分鋼牛腿因單側加載引起偏心承載的情況,經驗算混凝土柱能滿足強度要求。混凝土柱上對穿孔的施工精度是此節點能否成功實現的關鍵,施工時采用HILTI公司的鉆石鉆孔機進行鉆孔施工,沒有一處出現問題。該設備采用取芯鉆頭,并配有真空吸塵、吸水裝置,杜絕了揚塵、滴水,施工現場清潔,確保了施工時不影響正常生產。

  鋼牛腿與鋼筋混凝土柱的連接1一12M24柱內鉆孔共6個,直徑28mm;2―滿涂JGN結構膠;3―柱表面鑿毛,外敷C30干硬性混凝土內配令4 100mm雙向鋼絲網在現有鋼筋混凝土框架節點核心區以下設鋼牛腿傳遞荷載,使框架節點核心區向下有所延伸,為保證節點核心區的抗震性能,采取了以下兩個措施:①鋼錨桿采用88級,并規定鋼錨桿擰緊時的扭矩,即對混凝土柱的相關部位施加一定的預壓力,使柱混凝土在牛腿對穿方向受到一定的預約束;②將牛腿背鋼板向鋼筋混凝土柱兩外側方向延伸,在柱外側設鋼拉桿,然后壓灌C30干硬性細石混凝土以使鋼筋混凝土柱在另一方向也受到“鋼箍”約束。從而在一定程度上提高柱端在地震作用下的變形性能,改善柱端的抗震能力,見。

  抗震構造措施1一現有鋼筋混凝土柱;2*柱表面鑿毛;3*2. 6mm鐵絲拉結;雙向鐵絲網;7―C30細石混凝土4結語按上述方法順利地完成了對二層樓蓋的加固工作,絕大部分施工的工期安排在正常生產期間,僅少部分利用節假日施工,整個土建施工過程沒有對生產造成不利影響。現加固改造區域己投入生產,經濟效益顯著。

  從工程的實踐來看,鋼結構應用于鋼筋混凝土結構工程的加固改造具有很大潛力,優越性明顯。

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