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)計時，注重節(jié)省，其承載力富余較少，結(jié)構(gòu)安全系數(shù)較��；
②由于當(dāng)時施工條件的限制，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，由于實際荷載相對于設(shè)計荷載有所改變（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)，時間也非常短，因此加固改造所用時間越短越好。
2.2 設(shè)計施工難度大。原廠房有舊設(shè)備、舊管線、吊車等設(shè)施，加固改造時，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，制定出切實可行的設(shè)計和施工方案。 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，舊廠房加固改造時要注意執(zhí)行新規(guī)范。
3 實例
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驗室內(nèi)進(jìn)行單軸壓縮實驗，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�；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)計強(qiáng)度值（原設(shè)計混凝土為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，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)行了驗算，驗算結(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)計軟件對該廠房進(jìn)行結(jié)構(gòu)驗算，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)體系等三個方面十幾個子項進(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)項目評定為C級；圍護(hù)結(jié)構(gòu)體系評定為B級�？煽啃跃C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，個別項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。
