工業(yè)廠房作為生產(chǎn)的基礎(chǔ)設(shè)施，在建國初期建造的多數(shù)廠房陸續(xù)進(jìn)入老化期,，嚴(yán)重阻礙了生產(chǎn)的進(jìn)步,，限制了生產(chǎn)的發(fā)展，因工廠拆建費(fèi)用高,，這些舊廠房仍在使用,。但大部分廠房存在安全問題，如出現(xiàn)大塊混凝土掉落的傷人事件,。根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料顯示,，改建比新建可節(jié)約40%，縮短工期約50%,，回收投資的速度比新建廠房快3～4倍[1],。為了維持正常的生產(chǎn)和節(jié)約資源，促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,，對舊工業(yè)廠房進(jìn)行結(jié)構(gòu)加固日益成為土木界的研究熱點(diǎn),。
1 舊工業(yè)廠房存在的主要安全問題
經(jīng)過調(diào)查研究及查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，發(fā)現(xiàn)舊廠房主要存在以下安全問題：
①設(shè)計(jì)時(shí)，注重節(jié)省,，其承載力富余較少,，結(jié)構(gòu)安全系數(shù)較小,；
②由于當(dāng)時(shí)施工條件的限制,，澆筑混凝土的強(qiáng)度往往達(dá)不到設(shè)計(jì)強(qiáng)度，或強(qiáng)度離散性較大,，使得結(jié)構(gòu)安全系數(shù)進(jìn)一步下降；
③混凝土構(gòu)件在長期使用過程中,，因風(fēng)化和破損較為嚴(yán)重,，導(dǎo)致構(gòu)件有效截面面積減小，露筋和鋼筋銹蝕,，最終使得構(gòu)件承載力降低,；
④鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件及連接件銹蝕，嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)的承載能力,；
⑤在使用過程中,，由于實(shí)際荷載相對于設(shè)計(jì)荷載有所改變（如吊車起重量增大），引起結(jié)構(gòu)承載力不能滿足要求,；
⑥混凝土屋面板風(fēng)化嚴(yán)重,，引起露筋及混凝土塊掉落的現(xiàn)象；
⑦地基承載力不滿足要求,，引起基礎(chǔ)下沉,，房屋開裂；
⑧由于溫度應(yīng)力引起圍護(hù)磚墻開裂,；
⑨由于鋼吊車梁截面太小,，在吊車運(yùn)行時(shí)會引起過大的振動，影響吊車的正常使用,。
2 舊工業(yè)廠房改造的特點(diǎn)
經(jīng)過調(diào)研發(fā)現(xiàn),，舊工業(yè)廠房改造的特點(diǎn)如下：
2.1 工期短。舊廠房加固改造的工期受到嚴(yán)格限定,，一般需大修改造的車間,，都是產(chǎn)值高，生產(chǎn)任務(wù)多,，大多數(shù)舊廠房的改造不能停產(chǎn),，即要求邊加固邊生產(chǎn)。即使能停產(chǎn),，時(shí)間也非常短,，因此加固改造所用時(shí)間越短越好。
2.2 設(shè)計(jì)施工難度大。原廠房有舊設(shè)備,、舊管線,、吊車等設(shè)施，加固改造時(shí),，許多設(shè)備不能移動,，工作空間有限，大多數(shù)情況只能依靠小型機(jī)械施工,。安全性要求高,，許多設(shè)備非常貴重和精密，注意防火及高空墜物,。故設(shè)計(jì)及施工前,，需多次深入到現(xiàn)場仔細(xì)觀察記錄，制定出切實(shí)可行的設(shè)計(jì)和施工方案,。 2.3 加固前要對原結(jié)構(gòu)做檢測,。廠房使用時(shí)間長了，混凝土?xí)霈F(xiàn)碳化現(xiàn)象,，鋼屋架及鋼筋會銹蝕,，預(yù)應(yīng)力混凝土的預(yù)應(yīng)力會下降等，導(dǎo)致原結(jié)構(gòu)及構(gòu)件可能不安全,，故設(shè)計(jì)前要做檢測,，檢測資料是加固改造的基礎(chǔ)資料。
2.4 按新規(guī)范加固改造,。規(guī)范幾年要修訂一次,，新規(guī)范更嚴(yán)謹(jǐn)，更安全,，也更全面,，舊廠房加固改造時(shí)要注意執(zhí)行新規(guī)范。
3 實(shí)例
3.1 工程概況 湘潭電機(jī)廠線圈車間單層廠房,，建于1971,，跨度18米，長度84米,，柱距6米,，鋼屋架，廠房為無檁體系,，上鋪大型屋面板,，混凝土排架柱，原設(shè)計(jì)為預(yù)應(yīng)力混凝土吊車梁,，使用了30多年之后,，改成了鋼吊車梁,，廠房主要生產(chǎn)電機(jī)產(chǎn)品。原廠房吊車為15噸,，要求改造后廠房吊車的起重能力達(dá)到30噸,。經(jīng)過現(xiàn)場對廠房的基礎(chǔ)、柱子,、屋蓋系統(tǒng),、墻體等進(jìn)行結(jié)構(gòu)檢測，鑒定結(jié)果表明必須對該工程進(jìn)行結(jié)構(gòu)加固,。
3.2 結(jié)構(gòu)檢測
經(jīng)現(xiàn)場測量和檢測,，結(jié)果如下：
①對結(jié)構(gòu)平面尺寸及梁柱截面尺寸采用米尺進(jìn)行測量，結(jié)果表明廠房結(jié)構(gòu)平面布置與構(gòu)件尺寸基本符合設(shè)計(jì)要求,。
②鋼筋混凝土構(gòu)件混凝土抗壓強(qiáng)度鉆芯取樣法檢測,，如圖1所示。檢測中采用鉆芯法取樣,，然后加工成試件在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行單軸壓縮實(shí)驗(yàn)，如圖2所示,，確定混凝土的抗壓強(qiáng)度,，對原結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度做出正確的評價(jià)�,；炷量箟簭�(qiáng)度檢測結(jié)果表明：柱混凝土立方體強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為20.8Mpa,，滿足原混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度值（原設(shè)計(jì)混凝土為200號）�,；A(chǔ)混凝土立方體強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為19.3Mpa,，滿足原設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求。
③柱混凝土碳化深度最大值為16mm,，小于混凝土保護(hù)層厚度,。
④配筋情況的檢測。鋼筋儀探測結(jié)果顯示構(gòu)件內(nèi)部配筋情況符合設(shè)計(jì)要求,。
⑤排架柱變形和裂縫的檢測,。垂直度檢測結(jié)果中，柱頂偏移最大值為18mm,，符合國家現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定,，后期因吊車荷載加大，經(jīng)驗(yàn)算原柱不滿足承載力要求,，排架柱需加固,。
⑥原鋼吊車梁按15噸吊車設(shè)計(jì)，吊車起重量增加至30噸后,，對吊車梁的強(qiáng)度,、剛度、穩(wěn)定性、疲勞等進(jìn)行了驗(yàn)算,，驗(yàn)算結(jié)果表明吊車梁需要加固,。
⑦屋架撓度測定。測量結(jié)果滿足《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50010-2010）的規(guī)定,。由于原有鋼屋架暴露在空氣中,，且使用年數(shù)較久，盡管廠方對鋼屋架定期進(jìn)行防腐防銹處理,，但車間內(nèi)含有大量的水蒸氣,，鋼材的銹蝕是不可避免的。經(jīng)現(xiàn)場實(shí)地觀測,，屋架上下弦桿及腹桿均有不同程度的積灰現(xiàn)象,，灰塵清除后，暴露出鋼材銹蝕現(xiàn)象,，其中上弦和腹桿銹蝕情況不嚴(yán)重,，下弦銹蝕的最嚴(yán)重。根據(jù)銹蝕程度不同,，考慮構(gòu)件截面的削弱,，必須有針對性的采取加固措施，屋蓋支撐是按舊規(guī)范設(shè)計(jì)的,，規(guī)范已修改多次,，故應(yīng)按新規(guī)范增加屋蓋垂直及水平支撐。
⑧屋面加固,。因廠房使用年數(shù)較長,，大型混凝土屋面板有一部分碳化較嚴(yán)重，屋面板板縫內(nèi)掉灰,，板局部有小塊混凝土掉落的現(xiàn)象,，對廠房內(nèi)的生產(chǎn)工人造成安全威脅，故須對屋面板進(jìn)行加固,。
3.3 結(jié)構(gòu)驗(yàn)算分析 根據(jù)現(xiàn)場檢測結(jié)果和原廠房的結(jié)構(gòu)施工圖,，采用PKPM2010結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件對該廠房進(jìn)行結(jié)構(gòu)驗(yàn)算，結(jié)果如下：
①混凝土排架柱的上,、下柱的截面配筋均不滿足承載力的要求,，柱縱筋和箍筋的布置不符合《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50010-2010）的構(gòu)造要求；
②排架柱牛腿的截面尺寸,、配筋均不滿足現(xiàn)行規(guī)范設(shè)計(jì)要求,；
③因吊車起重量由原來15噸增至30噸，導(dǎo)致鋼吊車梁和混凝土基礎(chǔ)均不能滿足承載力要求,。
3.4 可靠性評定 依據(jù)《工業(yè)廠房可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》（（GB J144-90））[2],，對該廠房進(jìn)行可靠性評定,。
按照規(guī)范要求，對該廠房進(jìn)行結(jié)構(gòu)布置及支撐系統(tǒng),、承重結(jié)構(gòu)系統(tǒng),、圍護(hù)結(jié)構(gòu)體系等三個(gè)方面十幾個(gè)子項(xiàng)進(jìn)行可靠性評級。其中,，結(jié)構(gòu)布置及支撐系統(tǒng)基本合理,，評定為B級；承重結(jié)構(gòu)系統(tǒng)項(xiàng)目評定為C級,；圍護(hù)結(jié)構(gòu)體系評定為B級,。可靠性綜合評級為三級,，可靠性不符合國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范要求,，影響正常使用，個(gè)別項(xiàng)目必須立即采取加固措施,。
3.5 結(jié)構(gòu)加固措施 鑒于以上檢測及可靠性評定結(jié)果,，制定該廠房加固改造方案如下：
①基礎(chǔ)加固。因吊車噸位增大,，荷載增加,，故須加固混凝土基礎(chǔ)；
②排架柱承載力不滿足要求,。部分柱出現(xiàn)局部鋼筋外露的現(xiàn)象,，采用外包鋼加固柱子,；
③鋼吊車梁加固方案,。在原吊車梁的上翼緣用結(jié)構(gòu)膠粘貼8mm厚的鋼板，再用高強(qiáng)螺栓連接,。在吊車梁的下翼緣增加“工”字形梁來擴(kuò)大吊車梁的截面,，采用結(jié)構(gòu)膠和高強(qiáng)螺栓進(jìn)行連接，以提高吊車梁的強(qiáng)度和剛度,；
④屋架加固方案,。鋼屋架暴露在空氣中，鋼材銹蝕,，根據(jù)銹蝕情況,，對上弦及腹桿仔細(xì)清理灰塵和浮銹，刷一道防銹漆,，再刷面漆,。對于下弦仔細(xì)清理灰塵和浮銹，焊接兩根L80X5角鋼進(jìn)行加固,，刷一道防銹漆,，再刷面漆二道,，同時(shí)增加屋蓋垂直及水平支撐；
⑤屋蓋系統(tǒng)加固方案,。清理板縫并將破損部分表面混凝土和浮渣清除干凈,，用聚合物砂漿修補(bǔ)平整，屋面板采用雙向粘貼碳纖維布加固,，雙向碳纖維布由200g/m2單向編織碳纖維布粘貼而成,。板縱肋和橫肋采用3mm厚的鋼板粘貼加固。
4 結(jié)論及展望
舊廠房使用時(shí)間較長,，在加固之前宜做全面的結(jié)構(gòu)檢測,，對廠房的整體乃至每根構(gòu)件的結(jié)構(gòu)安全必須做到心中有數(shù)。舊工業(yè)廠房加固的方法較多,，必須仔細(xì)比較,，本廠房采用擴(kuò)大法加固基礎(chǔ)，采用外包鋼方法加固廠房排架柱,，可以在車間不須停產(chǎn)的情況下進(jìn)行加固施工,，深受用戶歡迎，本廠房加固改造后使用情況良好,。
