钢结构在某制药厂不停产加固改造工程中的应用

时间:2015-9-14 10:36:00 来源:中国海洋之神机械网 添加人:admin

  随着经济建设的发展,对现有房屋进行加固改造的需求越来越多,要求越来越高。传统的加固改造方法施工周期长,施工期间对海洋之神物的使用功能影响大,难以很好地满足建设方不断提高的要求,因此探索新的加固改造方法成为工程实践的迫切要求。近年来,钢结构在国内迅速发展,在加固改造工程中也体现出独特的优越性,下面结合工程实例来介绍钢结构在钢筋混凝土结构加固改造工程中的应用。

  1工程概况某外商独资制药厂于1992年建成投产后正常使用至今。为满足市场对其产品不断扩大的需求,厂方决定扩大生产规模、改进生产工艺,要求在不影响正常生产的情况下对厂房二层楼盖部分区域进行加固改造。现有结构局部平面见。

  该厂房原设计二层楼盖使用荷载标准值为4匀分布)。新的生产工艺要求局部楼盖承受满载时按3m单向板跨折算局部等效均布荷载为80kN/m2的移动荷载以及工作荷载分别为36kN、30kN、18kN等集中荷载。这样的负载要求远远超过了现有结构设计的允许荷载,因此必须进行加固。在加固设计前进行了检测,其结果表明,现有结构达到原设计要求,故加固设计以原设计为基础进行。现有海洋之神原设计按7度抗震设防,所以改造加固不必再进行专门的抗震加固。

  2加固方案分析与设计思路因厂方要求在现有海洋之神进行加固改造施工期间不能影响工厂的正常生产,而且在施工期间必须满足药品生产管理规范GMP标准的要求;现有二层楼盖下吊顶内水、电、通风各种管道纵横交错,稍大型的施工机械不可能进入吊顶内施工,这一切使加固改造的难度大大提高。在工程设计中考虑了几个加固方案。

  21加大混凝土截面加固法在板面上新浇混凝土加厚楼板或在板底加焊附加钢筋再压灌混凝土层,可大幅度提高板的承载能力;在现有钢筋混凝土梁的三面或四周加大梁的截面尺寸并加配钢筋能较大程度地提高梁的受弯、受剪承载能力,且造价较低。但在本工程中如采用此法一是大大增加结构的自重,将引起柱、基础因荷载大幅度增加而增大加固难度;二是因加固时需支模、凿毛混凝土、焊接钢筋等工序,除局部库房可行外,绝大部分区域因正常生产不能停止而无法为业主接受。

  22粘钢加固法*参加本工程结构设计的还有汤翔宇。

  第一作者:赵宏康男1970年10月出生工程师粘钢加固具有工艺简单、施工方便、工期短、占用空间小等优点,但本工程须大幅度提高梁、板的承载能力,经试算,在现有梁板截面条件下,跨中最大弯矩处混凝土受压区高度超过界限受压区高度,将产生超筋破坏;在支座负弯矩控制区因部分区域仍需保持正常生产,不允许凿开面层而无法在梁板上表面实施粘钢加固。所以该方法不适合本工程的实际情况。

  23改变受力体系加固法即通过增加支点,可以减小结构构件的计算跨度,降低计算弯矩,大幅度提高结构构件承载力。但可能对使用空间产生一定影响,在实际设计中需采取措施尽量把影响程度降至最低。

  预应力加固法通过配置体外预应力筋可在几乎不改变使用空间的条件下使结构构件的正截面及斜截面承载力得到提高,但规范要求受弯承载力增量不应比原梁承载力增大1.5倍;且梁内受拉钢筋与预应力钢筋截面积的总和不应超过混凝土面积的25%;并须以混凝土受压区高度不超过界限受压区高度为限。

  根据现场的实际情况,为达到大幅度提高承载力的加固目标,经过多方案试算、比较,最终采取了第3种方案,即改变受力体系加固法。①通过在现有楼盖混凝土板底增设钢梁,减少板跨而提高楼板承载能力。经验算,新设次钢梁处板面负弯矩较小,现有板中所配的上部钢筋己能满足要求,这样不仅避免了大量的板面(底)打毛、刻槽、凿洞工作和大面积现浇混凝土的湿作业,同时避免了对二层车间正常生产的影响,增加的结构自重也十分有限。计算结果表明,新增次梁的高度小于现有钢筋混凝土次梁的高度,对楼盖下吊顶中纵横交错的管道没有影响。②在主梁两侧增设主钢梁以承托板底新增次钢梁从而减小现有主梁承载面积,使其不必另外加固即可满足改造要求。新增主钢梁紧贴现有钢筋混凝土次梁底设置,利用现有钢筋混凝土主、次梁底的高差,使其梁底仅比钢筋混凝土主梁底低200250nm,最大限度地减小了加固用结构高度,为各种管道的排列提供了便利条件。③对较大的固定集中荷载,采用在作用点板底专门设置钢梁的办法解决。

  另外,因楼盖使用荷载主要是由于很大的移动荷载引起,而严格的工艺流程保证了在任一柱的承载面积内同时发生的使用荷载要求不超过原设计(即不超过4.0kNm2)经最不利分布情况验算,现有柱和基础的结构承载能力满足使用要求,不必另行加固。

  结构局部加固平面见。

  3加固节点构造(1)加固节点构造。新设板底次钢梁与现有楼板的连接大样如所示。在次钢梁与楼板之间隔一定间距设一对胀锚螺栓连接,在胀锚螺栓处打入钢垫片锲紧其空隙,其余部分以CGM灌浆料填充密实。这样处理一方面使梁的受压翼缘与钢筋混凝土楼板牢固相连,从而保证了次钢梁的整体稳定性,另一方面,CGM灌浆料具有微膨胀性,可保证次钢二层结构改造平、剖面(局部)1一楼板;2-主钢梁;3―次钢梁;4一钢筋混凝土主梁;5―钢筋混凝土次梁次钢梁与楼板连接大样1一现有楼板2―新增次钢梁2―胀锚螺栓2―垫片梁与混凝土板之间紧密接触,均匀传递荷载。

  (2)新设次钢梁搁置在新设主钢梁上,在搁置点处设置隅撑为主钢梁提供侧向支点以保证主钢梁的整体稳定性。

  构造大样如所示。

  (3)新设主钢梁支于钢牛腿上。在钢牛腿与现有钢筋混64工业海洋之神凝土柱之间采用对穿的钢锚杆连接,孔内采用专用结构胶填充密实;钢筋混凝土柱与钢牛腿接触面打磨平整后满涂JGN结构胶,形成胶栓混合连接,如所示。按静力破坏试验结果及分析,胶栓混合连接使钢板与混凝土之间避免了单纯锚栓连接时结合面的剪力单纯通过锚固螺栓在剪切滑移过程中因剪切变形较大造成钢板与混凝土的整体工作性能较差以及单纯胶粘结时胶层在传递剪力过程中产生相当的剪切变形和承载力受胶结质量好坏影响大等问题,保证了荷载的可靠传递;同时增加了荷载的传递路径,大大改善了对穿锚杆下方柱混凝土的局部受压状况。此外,在梁端设吊板传递部分荷载到现有钢筋混凝土主梁根部作为安全储备,确保此关键节点具有足够的安全可靠度。对部分钢牛腿因单侧加载引起偏心承载的情况,经验算混凝土柱能满足强度要求。混凝土柱上对穿孔的施工精度是此节点能否成功实现的关键,施工时采用HILTI公司的钻石钻孔机进行钻孔施工,没有一处出现问题。该设备采用取芯钻头,并配有真空吸尘、吸水装置,杜绝了扬尘、滴水,施工现场清洁,确保了施工时不影响正常生产。

  钢牛腿与钢筋混凝土柱的连接1一12M24柱内钻孔共6个,直径28mm;2―满涂JGN结构胶;3―柱表面凿毛,外敷C30干硬性混凝土内配令4 100mm双向钢丝网在现有钢筋混凝土框架节点核心区以下设钢牛腿传递荷载,使框架节点核心区向下有所延伸,为保证节点核心区的抗震性能,采取了以下两个措施:①钢锚杆采用88级,并规定钢锚杆拧紧时的扭矩,即对混凝土柱的相关部位施加一定的预压力,使柱混凝土在牛腿对穿方向受到一定的预约束;②将牛腿背钢板向钢筋混凝土柱两外侧方向延伸,在柱外侧设钢拉杆,然后压灌C30干硬性细石混凝土以使钢筋混凝土柱在另一方向也受到“钢箍”约束。从而在一定程度上提高柱端在地震作用下的变形性能,改善柱端的抗震能力,见。

  抗震构造措施1一现有钢筋混凝土柱;2*柱表面凿毛;3*2. 6mm铁丝拉结;双向铁丝网;7―C30细石混凝土4结语按上述方法顺利地完成了对二层楼盖的加固工作,绝大部分施工的工期安排在正常生产期间,仅少部分利用节假日施工,整个土建施工过程没有对生产造成不利影响。现加固改造区域己投入生产,经济效益显著。

  从工程的实践来看,钢结构应用于钢筋混凝土结构工程的加固改造具有很大潜力,优越性明显。

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