北京华宇工程有限责任公司河南平顶山467000
摘要：本文着重介绍了某筒仓仓上建筑的改造与设计思路，包括现场查勘、原有结构的复核验算以及新增结构的布置以及新旧结构的空间和节点的处理。
关键词：仓上建筑；改造；加固
随着工业建设的不断发展，原有的工业建筑不能满足生产的需要，将其拆除重建不仅影响生产，又产生了极大的浪费，所以对原有建筑进行改造加固则成为了最为合理的选择。如何有效的利用现有结构，同时又不影响生产，也成为了工业建筑改造的首要难题。
1工程概况
本工程为义煤集团某矿井产品装车仓，筒仓直径10m，高度26.2m，仓上局部两层高度29.330m。该仓建于上个世纪八十年代，原结构为钢筋混凝土筒仓，仓上为砖混结构，条形基础，基础落于原有河床卵石层上，该卵石层承载力特征值为300KPa。现由于厂区建设，需要在仓上增加两条皮带栈桥，原有仓上落煤皮带更换为双层皮带。
2现场查勘
由于该筒仓建成时间久远，期间不断的有改造，故需要实地查勘。特别是对于这种改造工程现场查勘尤为重要，在查勘中不仅对现有建构筑物的施工质量做出初步的判断，以及校核现有构件位置以及截面尺寸是否与现有图纸资料是否吻合。只有这样才能在后续的设计中避免一系列的不必要的麻烦。
而查勘后发现，现有仓上建筑与之前原图纸资料中的仓上建筑变动较大。原有上仓皮带机头因电机功率变大，部分混凝土楼板被拆除后变为钢楼面。原有二层层高不能满足新增皮带机头的空间要求，而且在二层检修平台的梁板不能满足新增皮带机头和驱动装置的需要。
3设计思路
本次改造因为增加较多荷载，故需要对整个仓体分不同部分进行验算，根据验算结果选择不同的加固补强方案。
3.1基础部分
根据初步估算，该仓仓容为700吨，整个仓重量（含煤重）约为1400吨。新增仓上结构重量约为110吨。根据现有土质以及相关资料，该仓地基承载力修正后可达到480KPa。根据原有图纸，现有基础以及地基承载力均能满足设计要求，故基础可以不进行补强加固。
3.2筒体部分
原有仓体采用的是200号混凝土（相当于现在的C18混凝土），厚度220mm。经过初步观察，整个筒体保存良好，筒身无明显的开裂、变形。经过计算原有筒壁可以满足本次设计的要求，故不需要进行补强加固。
3.3仓上部分
原有仓上部分为两层砖混建筑，上层为上仓皮带机头及驱动，该楼层局部已经改造成钢楼面；下层为两个配仓皮带机尾机架。现由于两条皮带机头需要设置在现有结构的二层，而现有楼层高度和承载力都不能满足工艺的要求。最麻烦的是，现有二层不能拆除重建，应为原有上仓皮带机头的钢楼板支撑在现有的砖混砌体的墙上，一旦拆除不能马上恢复的话将要影响整个矿井的生产。
通过细致的对比和详细的验算后，本工程决定采用梁柱转换，在内部构建框架来满足整个工艺的要求。
本次工程新增两个带式输送机通廊为40m钢桁架结构，桁架需要在仓上新增支撑点。经过复核，原有的仓上楼面的梁无论从截面大小还是位置都不能满足结构支承的需要。所以根据现场的实际情况，在原有仓顶设置界面大小为700mmx950mm的转换梁，由转换梁上做单品框架支撑栈桥。
仓上建筑内部新增皮带机头空间不够，在保证不影响生产的情况下，对原有二层砖混结构的屋面进行拆除，将原有屋面进行抬升进行解决。
而新增皮带机头由于荷载较大，对原有楼面进行补强加固或是新增简支梁支撑新增设备变得十分困难。加之皮带机头在工作的时候会产生30KN的水平拉力，原有的砌体墙体根本无法承受如此大的水平荷载。故初步选定采用内框架的方式在现有建筑的内部进行支撑。
内框架的设置可采用钢框架和混凝土框架两种。钢框架均有施工速度快，重量轻等优点；而混凝土框架则具有水平刚度大，造价便宜等特点。但是综合比较下来，考虑到本次改造中，水平荷载较大，今后生产中钢结构不易维护的原因，决定采用混凝土内框架的施工方案。
具体方案为：在原有仓上建筑的底层墙壁的内侧，沿着墙体方向，设置转换大梁，截面大小为400mmx900mm，支撑在原有仓壁的上方。为保证转换梁上的柱子在垂直转换梁方向的刚度足够大，沿着仓壁方向对转换梁的制作处进行加强，使之能起到很好的嵌固作用，此外对转换梁在框架的作用下产生的扭矩进行扭转计算，配筋按照弯扭构件进行设计。转换梁上做内框架，框架二层设在原有砌体结构的二层上方。新增皮带机机头以及驱动的荷载由新增的框架承担。同时原有二层上仓皮带机头以及驱动位置不变，在相应的新增框架梁的位置留有预埋钢板。考虑的减小施工对生产的影响，对原有上仓皮带的机头位置的钢楼面在混凝土框架施工完毕后进行拆除更换，更换的钢平台梁与之前在新增框架梁上的预埋钢板焊接。更换钢平台的工期大约为1至2天，这样以来可以把施工带来的影响减小到甲方可以接受的范围。利用新增框架将局部屋面提高2.27m，新增框架与原有墙体以及新增墙体采用8@200钢筋拉接，以保证新增框架与原有墙体的可靠性。同时新增的墙体采用加气混凝土砌块砌筑，上下设置圈梁及构造柱，构造上保证墙体的稳定。
由于内框架将原有大部分荷载以及新增荷载承担，在原有仓上底层增加的机尾重量可以直接作用到原有仓上的支撑梁上，而无需验算。故可在原有楼板下方直接做预埋件，预埋件荷载较大的地方，板下设置钢梁。新增洞口处，可将原有楼板凿开，采用槽钢对洞口封边，原有板内钢筋与槽钢焊接，缝隙采用C30膨胀细石混凝土灌实即可。
4总结
改造工程是一个及其复杂而又繁琐的过程，他不仅需要设计人员的高度责任感和耐心，还需要大量的计算进行技术的支持。本次工程虽然没有采用众多的加固方式，但是笔者认为这个改造工程是从事设计以来最复杂中的一个。在原有建筑的基础上，一个狭小的空间内布置如此多的设备，而结构设计又要在如此狭小的空间内让每台设备都能有一个良好的支撑体系，满足规范要求的同时还要兼顾工艺的要求、甲方的生产需求，实属不易。而本文的目的也是给大家起到一个抛砖引玉的作用，有时候看起来很复杂的工程，如果经过认真的查勘和细致的验算这样复杂的前期工作，再根据工艺的要求和现场的实际情况，选择一个合理的支撑体系和改造方案往往能起到一个事半功倍的效果。