一、工程概况
长丰耐火材料车间结构形式为等高单跨排架结构，屋架跨度18.0m，吊车跨度16.5 m，柱间距6.0m，总长度96.0m，17榀排架。槽型钢筋混凝土屋盖，折线形钢筋混凝土桁架屋架，钢筋混凝土柱，外墙为砖砌体有梁体系，天然地基独立杯型基础。车间原来设置二部5吨中级工作制桥式吊车，现需要增设一部10吨中级工作制桥式吊车。
牛腿顶面标高9.500m，柱顶标高12.300m，上柱截面400*400mm，下柱截面400*800（薄腹）。混凝土T型吊车梁截面高度950mm，翼缘宽度500mm，翼缘厚度150mm，腹板宽度180mm。
二、需要解决的问题
新增一部10吨中级工作制行车，可能带来以下问题：
1、原有吊车梁承载能力不足，需要加固；
2、原柱承载能力与刚度可能不足，可能需要加固；
3、基础承载力或基础结构配筋可能不足，可能需要加固。
三、设计条件
（1）车间在生产过程中不排放侵蚀性气体和液体，生产环境的温度低于60°，屋面无积灰荷载，修建在非寒冷区，环境类别为一类。
（2）基本雪压为0.35KN/m2，雪荷载准永久值系数分区为Ⅲ区。
（3）基本风压为0.40KN/m2，地面粗糙度类别为B类。
（4）抗震设防烈度为7°，设计基本地震加速度为0.1g，设计地震分组为第一组。
（5）车间吊车跨度16.5m，跨内一部10吨中级工作制行车与一部5吨中级制行车。
（6）原主体结构设计年限为50年，结构安全等级为二级，结构重要性系数1.0，车间抗震设防分类为丙类建筑，地基基础设计等级为丙级。
（7）本次改造加固设计后续使用年限暂定为30年。
（8）根据附近岩土工程勘察报告，车间所处地段为建筑有利地段，场地地势平坦，场地类别为Ⅱ类，基础底面埋深1.5m，地基持力层为粉质粘土，承载力特征值80Kpa。
（9）屋面做法：卷材防水0.35KN/m2，保温层0.40KN/m2，20mm厚砂浆找平层0.40KN/m2，预应力混凝土屋面板按Y-WB3X考虑（容许设计荷载3.65KN/m2），屋面板自重1.50KN/m2。
（10）预应力混凝土折线形屋架，按照YWJ18.0-4型考虑（荷载设计值5.0KN/m2），自重标准值3.6KN/m
（11）车间维护墙，采用粘土砖砌体，墙厚240mm，外墙水泥砂浆抹面，厚度20mm，内部抹灰涂料，厚度20mm，三道圈梁考虑。
（12）车间钢筋混凝土排架柱及山墙抗风柱均为工地预制混凝土构件，混凝土强度等级按C20考虑，钢筋主筋按HRB335考虑，箍筋按HPB235级考虑。
（13）车间柱下独立基础为工地现浇混凝土杯型基础，混凝土强度等级C20，钢筋采用HRB335级。
四、排架结构分析
0、排架结构建模参数
（1）排架跨度18.0m；
（2）柱顶标高12.3m，柱底埋深1.0m，其中下柱高度10.5m，上柱高度2.8m，上柱截面400*400mm，下柱截面400*800mm。
（3）屋架端部高度1.65m，中部高度2.7m，屋架双面坡度1.0/9.0，假定女儿墙高度1.2m，
（4）柱牛腿顶面标高9.5m。
（5）吊车梁翼缘宽度500mm，吊车梁高度900mm，轨道中线距离下柱中线750mm。
1、吊车荷载
业主单位提供10吨-A7型行车，主要技术参数如下：起重量10吨，跨度16.5m，每侧2轮，轮距2.0m，最大轮压130KN，工作级别A7。
对比组合5吨-A7行车技术参数：起重量5吨，跨度16.5m，每侧2轮，轮距3.4m，最大轮压7.6KN（选用PKPM标准库），工作级别A7。
根据PKPM2010版本计算
吊车组合 | 吊车竖向作用标准值Dmaxk（KN） | 吊车竖向作用标准值Dmink（KN） | 单侧水平荷载标准值Kk（KN） |
10吨行车/二台 | 291.104 | 52.623 | 18.407 |
10吨行车/5吨行车 | 248.428 | 55.642 | 15.326 |
10吨行车/1台 | 168.926 | 30.537 | 10.681 |
5吨行车/二台 | 186.333 | 58.842 | 10.886 |
2、屋面荷载
屋面板1.5KN/m2，屋面构造1.15KN/m2，屋架自重标准值3.6KN/m，雪荷载0.35KN/m2，屋面均布可变荷载0.5KN/m2，跨度18.0m，柱距6.0m，经计算作用于柱顶荷载标准值：
柱名 | A柱/B柱 |
恒载轴力标准值Ngk（KN） | 175.5 |
活载轴力标准值Nqk（KN） | 27.0 |
作用点距上柱中线偏心距（m） | 0.05 |
恒载弯矩标准值Mgk（KNm） | 8.8 |
活载弯矩标准值Mqk（KNm） | 0.35 |
3、风荷载
基本风压为0.40KN/m2，地面粗糙度类别为B类。柱顶高度12.3m，屋架高度2.65m（假定女儿墙高度也是2.65m），经过PKPM计算：
柱名 | A柱/B柱 |
女儿墙左风集中荷载W2k（KN） | 2.19/-1.37 |
女儿墙右风集中荷载W2k（KN） | -1.37/2.19 |
柱左风标准值w1（KN/m） | 1.92/-1.20 |
柱右风标准值w2（KN/m） | -1.20/1.92 |
4、排架分析结果
柱名 | A柱/B柱 |
上柱截面 | 400*400 |
下柱截面 | 400*800 |
二台5吨行车柱底最大弯矩 | 353.8/356.4 |
一台10吨行车柱底最大弯矩 | 358.5/355.9 |
10吨+5吨行车柱底最大弯矩 | 408/410 |
二台10吨行车柱底最大弯矩 | 450.2/451.8 |
5、吊车梁分析结果
原来吊车梁为T型混凝土梁，梁高度900mm，翼缘宽度500mm，翼缘厚度150mm，腹板宽度180mm，混凝土强度按C30 考虑。
内力计算结果 | 2台/5吨 | 1台10吨 | 2台/10吨 |
跨中最大竖向弯矩标准值Mpmax（KNm） | 184.485 | 263.429 | 315.567 |
跨中最大竖向弯矩设计值Mpmax（KNm） | 292.630 | 417.852 | 500.552 |
跨中最大水平弯矩标准值Mmax（KNm） | 5.389 | 8.153 | 9.977 |
跨中最大水平弯矩设计值Mmax（KNm） | 25.828 | 36.880 | 44.179 |
最大剪力标准值Qmax | 154.035 | 206.993 | 249.670 |
最大剪力设计值Qma | 244.331 | 328.332 | 396.026 |
6、地基基础分析结果
原来基础为天然地基独立基础，地基承载力特征值80KPa。考虑原厂房建设使用至少10年，原地基承载力可以提高20%，即可以按特征值95KPa考虑新行车基础验算，深宽修正后地基承载力设计值按100KPa考虑。
A/B柱 | 2台/5吨 | 一台10吨 | 2台/10吨 |
柱轴向荷载标准值Nk（KN） | 468.16/468.09 | 530.31/530.21 | 573.02/572.91 |
对应柱底弯矩标准值MK（Kn.m） | 200.64/-199.51 | 242.35 /-241.22 | 271.58 /-270.45 |
围护墙荷载标准值Ngk（KN） | 40 | 40 | 40 |
假定基底面积（m） | 3.0*3.0 | 3.0*3.0 | 3.0*3.0 |
基础覆土自重G（KN） | 270 | 270 | 270 |
荷载总计N+G（KN） | 778.16 | 840.31 | 883.02 |
地基承载力f（KPa） | 85 | 100 | 100 |
计算基础面积A(m2) | 9.155 | 8.40 | 8.83 |
五、结构构件加固
1、基础与柱
经验算，基础的承载力原设计是按80MPa进行设计，原独立基础面积为3.0m x 3.0m。考虑原厂房建设使用至少10年，原地基承载力可以提高20%，即可以按特征值95KPa考虑新行车基础验算，深宽修正后地基承载力设计值按100KPa考虑，与原基础的基底面积相比，新计算面积均小于9m2，所以基础无需加固。
厂房的上柱截面为400*400mm，下柱截面为400*800（薄腹），经过验算，二台5吨行车柱底最大弯矩与一台5吨行车+一台10吨行车的柱底最大弯矩相差较小，仅为5-10%左右，所以排架柱亦不需要加固。
2、吊车梁
经计算，原来二台5吨吊车梁与现在一台10吨吊车梁的最大弯矩设计值相差超过40%，可以采取黏贴碳纤维或者黏贴钢板的方式进行加固，经过加固计算，在梁底黏贴碳纤维需要4-5层180mm宽的300g碳纤维才能符合设计要求，构造措施与技术措施方面不可行，且造价较高，性价比较差。
现采取黏贴钢板的加固方法对吊车梁进行加固。经过计算，可以采用5mm钢板在梁底进行黏贴，符合设计要求，性价比较好。原吊车梁的最大剪力与现需求的最大剪力相差52KN，采用黏贴钢板U型箍的形式进行加固处理，在支座两端1.2m的范围内，黏贴STQ345-5的钢板U型箍，提高抗剪性能。
加固吊车梁
3、吊车梁锚固连接的修补
经过现场勘察，部分吊车梁与柱的连接已经松动，造成吊车梁偏斜，需要对部分吊车梁的锚固进行连接修补，采用植筋与黏钢的方式进行加固处理。
增加柱间支撑
每4跨设置一个柱间支撑，采用L140x10双拼角钢制作，加强厂房整理稳定性。
六、预估时间
正常工期需要25-30天，可以按照业主单位要求在15-20天内完成。