【工业厂房改造工程中传力树法的应用分析】工业厂房改造

　　内容摘要：工业厂房改造设计中，引入“传力树”概念分析法，进行工程结构系统安全性分析，因地制宜采取合适的加固方案，可有效地节约资源。 　　关键词：工业厂房加固传力树
　　Abstract: the retrofit design of the industrial workshop, the introduction "power transmission tree" concept analysis, engineering structure system security analysis, adjust measures to local conditions to take appropriate reinforcement scheme, and can be effectively save resources.
　　Keywords: industrial workshop reinforcement power transmission tree
　　
　　
　　中图分类号：TU834.5+3文献标识码：A 文章编号：
　　
　　 在当前大量的工业厂房建设中，通过对原有厂房的技术改造，即满足企业生产工艺的要求，又减少建设投资，为提高企业生产效益而提供了一个良好的方式。
　　 工业厂房改造设计一般通过荷载计算，得出构件的内力，依照力的传递路线分析影响结构安全的主要因素，经实际调研分析，我们按照房屋结构的可靠性鉴定为设计原则，在分析与研究中引入“传力树”的概念，采取优于常规加固方案的设计，对改造工程起到事半功倍的效果。
　　 一、传力树的概念
　　 传力树是由基本构件和非基本构件组成的传力系统，树表示构件与系统之间的逻辑关系，按照传力树的定义，在单层工业厂房中传力树一般是指一片或多片横向排架组成的系统。厂房单元的承重结构体系传力树如下图[1]：
　　
　　 传力树概念的特点是：
　　 1、以传力为特征，符合建筑结构计算单元承重结构体系的受力和传力特点。在系统的可靠性分析中，着重考虑最受关注的系统发生失效状态或故障状态的根本原因。
　　 2、将传力系统形象化，清晰地显示出“树”中的各个部分所处的地位及作用。
　　 3、用逻辑推理关系，表示构件之间、构件与系统之间的内在联系。
　　
　　 二、工程概况
　　 上海某企业拟将一号厂房的钢材仓库，改变使用功能将其改造为注塑车间，以满足新产品配套技改项目要求。改建面积1080m2，增设注塑设备及将原配置的5t单梁行车改为10t双梁双速桥式行车；工程内容：厂房上部结构及其基础加固设计；设计周期约1.5个月，施工工期约1个月余；要求尽量减少对改建工段附近相邻车间的影响，以利保持正常生产。
　　
　　 三、数据收集及勘察
　　 根据设计要求，通过调查和现场察看，收集了原厂房下列相关资料及文件：
　　 1、上部结构建筑图2、基础平面布置图3、基础结构详图4、上部结构（轻钢）安装施工图5、地质勘查报告 6、10t双梁双速桥式行车产品样本
　　 通过现场察看以及规划部工程技术人员的介绍，了解到以下情况，以利设计定方案时加以采纳：
　　 1、原钢材仓库位于联合厂房的中跨，通过实地量测现有轨面至屋面梁之间的净空尺寸，以便确定吊车梁加高部分安排在梁顶或梁底。安排在梁顶加固时不与沿立柱敷设的管线支架相干涉、辅助工程量较少。这次实测数据告诉我们可以将吊车梁加高部位布置在梁顶，但尺寸高度必须控制在300mm以内。
　　 2、由于改建部位是中跨。因此，该车间的柱距均为12m，便利选择多种加固方案。如在柱与柱中部增加立柱。
　　 3、察看相邻的冲压车间设备布置情况，以便选择优化的基础加固方案，从而满足不影响该车间正常生产的工艺要求。
　　 4、经了解和测量，该车间地坪为200mm厚钢筋砼结构，地坪允许承载能力达3吨/m2的有利条件，以利采用。
　　
　　 四、分析及遴选方案
　　 根据行车吨位提高、结构负荷增加的具体条件，首先通过荷载计算，得出构件的内力。依照力的传递路线分析影响结构安全的主要因素，即材料强度和受力构件的刚度及稳定性。
　　 1、常规的分析程序是：
　　 行车吨位的增量→吊车梁内力的增量→钢牛腿负荷的增量→钢立柱内力的增量→基础负荷的增量，从而采取提高材料强度和构件抗力的对策。按常规做法，有三种可供选择的方案：
　　 方案一：在原吊车梁梁端牛腿下增设立柱，采取双立柱支撑。
　　 方案二：在排架立柱旁增设立柱，即采取双立柱支撑。
　　 方案三：在12m跨吊车梁中点增设立柱，减少吊车梁的跨度（三柱支撑）。
　　 这三种加固方案，都是以增设立柱，改变传力路线，分流一部分内力，减轻原排架结构的构件内力，但需扩大原有独立柱基或新增独立柱基，详见《常规加固方案表》。因而，基础加固工程量较大，对相邻车间正常生产影响甚大，。
　　 2、在本次改建工程的分析与研究方法上，我们换了一个思路：按照房屋结构的可靠性鉴定为设计原则，在分析与研究中引入“传力树”的概念，提出了新的加固方案。具体设计内容规定如下：
　　 1）上部结构方面：
　　 ①增加吊车梁高度使之适用于10t桥式行车；
　　 ②加固牛腿，使其抗力与吊车梁负荷相当；
　　 ③增设屋面梁的支撑系统，以提高屋盖整体性和刚度；
　　 ④增加立柱截面积，提高其抗力。
　　 2）基础设计：根据上部结构传来的荷载，对地基与基础，做定量分析，校核其强度和变形参数。尽量发挥原厂房基础抗力的储备。
　　 基础设计经强度和变形计算，排除采用增设静压桩和扩大基底面积的两种方案，在充分利用原地基与基础的强度储备量大的条件，再把柱脚埋入地坪厚度内的结构形式，做成倒四棱台形式的劲性砼，使其像个方塞子上口大，下口小，愈向下压，地坪反力愈大，从而抵消一部分轴力，减少基底的附加压应力，减少沉降量。详见《引入“传力树”概念的加固方案表》
　　
　　
　　 五、实施效果
　　 根据“传力树”的概念，我们采用了新加固方案进行施工，使其加固工程量与常规方案比较减少许多，特别是土建工程量的大量减少，施工又简便易行。既加快了施工进度，缩短工期，又降低了材料消耗，节省了投资金额。由于基础开挖面小，开挖深度又浅，相邻车间正常生产不受影响。
　　 该改建工程竣工后，经政府有关部门验收通过。自投产以来至今，结构稳妥可靠，立柱也未见不均匀沉降，设计思路基本正确，技术措施较先进，经济合理，投资较少。
　　
　　参考文献
　　[1] 李泰来 朱暾大型工业厂房可靠度分析方法的研究武汉水利电力大学学报2000-8 第33卷第4期
　　注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。

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