工業(yè)廠房抽柱改造設計

　　工業(yè)廠房結構的穩(wěn)定性是最關鍵的，抽柱改造是一種常見的改造措施，本文主要探討抽柱改造的技術特點以及工藝要求。

　　《河北工業(yè)科技》(雙月刊)曾用刊名：河北機電學院學報，1984年創(chuàng)刊，主要報道有關化工、輕工、紡織、機械、染整、電子、通訊、儀表及生產(chǎn)過程自動化、機電一體化、計算機科學與技術、計算機輔助設計、材料工程、生物工程、環(huán)境工程、工業(yè)分析、企業(yè)管理等領域應用技術的研究報告、綜述、述評及實用技術信息，也報道科技新聞(有關的教學、科研、生產(chǎn)、管理等工作中值得稱道的人物、事件、成果、產(chǎn)品、單位、團體)，還介紹經(jīng)濟工作和科技工作，科技寫作和科技編輯，出版工作以及工業(yè)生產(chǎn)和科技開發(fā)從業(yè)人員的勞保安全和醫(yī)療衛(wèi)生工作的政策、法規(guī)、知識、技巧等。

　　介紹了某兩跨不等高工業(yè)廠房抽柱改造的設計內(nèi)容，包括抽柱后的結構形式選擇、組合托架的設計以及施工工序安排等。該方案最大程度地減少了施工工作量，使得改造在不破壞屋頂維護結構的情況下在短時間內(nèi)得以實施。實踐證明加固方案合理、經(jīng)濟，可為同類設計參考。

　　當前，抽柱改造在工業(yè)廠房的改造中已被普遍應用。因為大多數(shù)工業(yè)企業(yè)在考慮進一步擴大企業(yè)規(guī)模時，需要對建筑用房進行改造，在改造過程中，一般都會想到通過抽除某些樓層的柱或墻來擴大使用空間。以上做法可以最大程度地減少了施工工作量，使得改造在不破壞屋頂維護結構的情況下在短時間內(nèi)得以實施。

　　一、工業(yè)廠房抽柱改造概述

　　被改造的工業(yè)廠房一般都是既有廠房，它具有穩(wěn)定的承載結構體系。由于改造將破壞即有傳力結構體系，通過新增結構構件再造承載結構體系，并且改造建筑現(xiàn)場空間有限，受到工藝，設備的限制，再造結構體系的幾何尺寸，形狀必須適應環(huán)境建造。

　　由于再造后的承載結構體系有可能出現(xiàn)不能完全滿足新設計結構標準，其屬于非標準結構體系，包括結構形狀、尺寸與再改造建筑實施過程的形狀隨時間變化，最終改造產(chǎn)品是確定性結構體系。

　　具體改造過程中，可以按現(xiàn)行設計規(guī)范設計過程產(chǎn)品是時變性結構體系，必須按實施過程和時間，滿足相關規(guī)定，進行承載能力極限狀態(tài)設計，以及必要時進行正常使用時的狀態(tài)驗算。

　　二、實例分析

　　某工業(yè)廠房為兩跨不等高廠房，因生產(chǎn)工藝革新，需要將中列立柱的12m混凝土托架拓展為18m跨。

　　由于實際生產(chǎn)任務的需要，需要生產(chǎn)過程的連續(xù)性，改造要求少停產(chǎn)、不停產(chǎn)實施。

　　顯然，設計施工方案的原位施工性能至關重要，必須在滿足企業(yè)生產(chǎn)工藝的前提下，綜合考慮對原結構和生產(chǎn)的影響以及施工方便性，選擇安全經(jīng)濟的結構設計與施工方案。

　　由于受現(xiàn)場條件限制，改造期間的工業(yè)建筑結構是隨現(xiàn)場環(huán)境條件而逐漸變化、逐漸完善的時變結構，因此，廠房結構改造涉及改造最終產(chǎn)品的結構設計和施工過程設計。

　　基于工業(yè)建筑改造環(huán)境條件，在調(diào)查研究現(xiàn)有結構狀況基礎上，本文分析研究了其設計施工技術，提出了原位制作18m托架，然后抽柱的設計施工方案。下圖1為該工業(yè)廠房的局部示意圖。

　　1、托架結構形式選擇分析

　　現(xiàn)有12m通道處，支撐屋架的為12m鋼筋混凝土托架，設計利用原12m托架改造為18m鋼筋混凝土與鋼結構組合托架，如圖2所示。

　　2、鋼筋混凝土與鋼組合托架設計

　　設計利用原12m鋼筋混凝土托架，通過外包鋼的方式形成鋼筋混凝土與鋼組合18m托架。18m托架理論計算模型為鉸接桿系模型。

　　由于該改造結構為型鋼與原鋼筋混凝土結構組合，支座制作現(xiàn)場實施，由此帶來模型的不確定性，為控制由于模型不確定性帶來的巨大風險，其設計采用最不利準則：設計模型=MAX{模型1，模型2，……模型n}。

　　三、工藝設計分析

　　1、工藝要求分析

　　施工按照從下到上的順序，依次進行基礎加固。

　　柱間支撐移位、柱擴截面加固、托換粱施工、柱切除等工序施工。托換梁施工是本工程的難點。由于托換梁是后加的，需待托換梁施工并能夠完全承載時方可切除。施工托換梁時，梁縱筋、吊筋及預應力束均須穿過帶抽立柱。由于穿孔鋼筋較多，如一次性鉆孔將對帶抽立柱處截面造成較大的削弱。所以，在施工時采用分批跳躍穿孔植筋的方法，即按設計鋼筋位置在柱側面定位后，按每批3—4根進行穿孔植筋。

　　鉆孔時應跳孔進行，并立即穿過鋼筋，鋼筋穿孔后用植筋膠灌實，待植筋膠養(yǎng)護期滿后再進行下一批植筋。托換梁縱筋穿過帶抽立柱，兩端鉆孔植筋干相鄰的加固柱中。如果三根柱上相應的鋼筋孔位不在一條直線上，則只能采用三根柱分別植筋并焊接的方法，必然影響托換梁的受力性能。

　　本工程對鋼筋孔進行了精確定位，實現(xiàn)了梁底縱筋連續(xù)無焊接。體外預應力施工要求比較高，施工時應嚴格遵守預應力張拉安全操作規(guī)程。此外該加固改造工程尚應注意以下幾方面的要求：

　　(1)粱上鉆孔采用取芯鉆孔;

　　(2)粱上鉆孔時應先測出粱內(nèi)鋼筋的位置，這樣可以避免割斷鋼筋;

　　(3)張拉采用一端逐根張拉，群錨體系，張拉時應注意在粱兩側均勻張拉，這樣才能避免出現(xiàn)偏心;

　　(4)工工序應該為先張拉鋼絞線，然后再抽掉柱子。

　　2、抽柱改造工藝控制

　　該工業(yè)廠房的建筑抽柱改造施工要嚴格按照施工工序要求，控制結構安全。

　　(1)、施工過程

　　其具體施工過程可按以下程序進行：首先，根據(jù)廠房改造的需要，首先要加固丙01線、丙04線立柱;做施工不完整托架及03線屋架臨時支桿;截丙03上柱，完善托架，成帶臨時支桿托架;卸載拆除臨時支桿，18m托架承受荷載;拆除吊車梁后截丙03下柱;最后，安裝18m鋼吊車梁。

　　(2)、施工過程設計

　　采用前述設計施工方法，通過建立計算模型進行詳細計算。該項目施工完成后實測18m托架最大變形3mm，小于理論值5.9mm，達到鋼結構工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范要求。在完成改造后的使用情況顯示，該工業(yè)建筑抽柱改造效果良好，沒有出現(xiàn)不良現(xiàn)象。

　　結論

　　工業(yè)廠房抽柱改造技術，需要從最終建筑產(chǎn)品設計和施工過程設計兩個角度進行控制，是在利用原有結構的基礎上，選擇可行的設計方案。其改造過程屬于時變結構，應選擇最不利的結構狀態(tài)、最不利荷載組合控制，并選擇最大荷載效應的結構模型分析，才能達到良好的設計施工效果，取得預期成效。

　　參考文獻

　　[1]唐業(yè)清等.建筑物改造與病害處理.中國建筑工業(yè)出版社.

　　[2]申躍奎等.某重型工業(yè)廠房的抽柱改造設計.建筑結構，2005，35(10).