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旧钢结构处理、加固、改造施工技术

摘要： 经过巴巴多斯奇普塞德市场改扩建项目介绍了旧钢结构处理、加固、改造施工技术。
1 概述
在中国社会主义建设中常常碰到为节省投资和时间，在考察论证后而重新利用结构还比较完好、经过处理加固能够投入使用原有旧钢结构施工工程。但因为这些旧钢结构使用年份全部可能比较长、锈蚀损坏程度也比较严重、原有钢材化学成份及力学性能也不清楚、而且全部是带着荷载进行施工，所以其施工难度较大、技术要求较高、危险性也比较大，所以必需要掌握一整套施工技术和必需确定实用可行施工方案及施工方法。本人有幸在6月至12月主持了中国援助巴巴多斯奇普塞德市场（Cheapside Market）改扩项目标施工实施，经过这个项目中旧钢结构处理、加固、改造施工实践，研究总结掌握了这方面施工技术和方法，经过本文介绍给大家，供相关人员参考借鉴。
2 改扩建项目标旧钢结构原状、设计要求和施工实施情况
2.1项目介绍
奇普塞德市场改扩项目是中国援助巴巴多斯国一个低息贷款项目，它是利用英国人在1933年建造经过了近70年使用一个旧钢结构菜市场上进行改扩建大型市场建筑工程。施工图纸是湖南省建筑设计院设计，图纸除对原有旧钢结构部分进行处理加固改造保留外，全部拆除了原有维护结构及其它部分，增加了钢筋混凝土框架夹层和电梯、空调、冷库、冷藏陈列柜等机电设备，总建筑面积6,200 m2，其中钢结构部分建筑面积3,600 m2、夹层建筑面积2,400 m2、垃圾处理站建筑面积200 m2，屋檐高度8.6m、屋脊高度11.7m。
2.2原有旧钢结构和锈蚀现实状况
旧钢结构由66根钢柱子和86榀钢屋架组成，全部为一般螺栓连接；原有旧型钢取样12件寄回中国，经过北京市设备安装企业检验评定为相当于20#钢化学成份和力学性能，并提议用中国HPB235新型钢和原型钢焊接，其焊条为国产E4315-J427；依据对原有旧钢结构现实状况观察和初步判定，大约有6种锈蚀程度和损坏情况，归纳以下：（a）少数钢柱子和钢屋架型钢表面全方面地覆盖着氧化皮层但几乎没有腐蚀；（b）大部分钢柱子和钢屋架型钢表面已经发生腐蚀，但程度不太厉害；（c）沿外维护墙四面和南面沿海钢柱子和钢屋架型钢表面覆盖氧化皮层因腐蚀而剥落或能够剥除，并带有部分稍深点锈；（d）少数钢柱子型钢表面覆盖氧化皮层因腐蚀而全方面剥落或能够剥除，并普遍带有部分稍深点锈，断面翼缘严重削薄和锈穿；（e）少数钢屋架下抗风桁架部分杆件已锈断，需更换新杆件和加固处理；（f）不少钢屋架下悬变形严重，需调直。
2.3设计图纸要求
对整个原有旧钢结构进行喷砂除锈，除去全部覆盖在型钢面上氧化腐蚀锈层和清洁净腐烂洞穴；处理、加固和按图纸要求添加新杆件、更换8根新钢柱子，全部使用焊接方法，焊缝6mm-8mm；油漆涂装钢结构表面（5层125μm）。设计图纸改变了原有屋面只用铁皮瓦防水做法，而在钢屋架上增加铺设了25mm厚木屋面板并做防水隔热层一道，上铺设新彩色压型钢板防水屋面板，比原建筑增加屋面荷载很多，为此设计增设了1倍以上新支承檩条和在原钢屋架上增加了超出1/3新加固受力杆件。原有旧钢柱子加固方案是依据除锈后损坏程度在现场确定，即在钢柱子损坏部位四面分别焊10mm厚加固钢板。整个项目标钢结构处理加固改造施工要求在高空带荷载进行作业。
2.4项目施工
工程是由中国建筑工程总企业巴巴多斯分企业实施。依据现实状况、设计要求和援外工程特点，本人在钢结构开始施工前就编制了较具体施工方案和实施计划，并层层向参于施工实施技术管理人员和关键操作工人进行具体交底。因为整个项目组思想重视、准备充足、工作认真、技术人员及操作工人技术水平较高，这个项目标施工经过中国对外经贸部组织教授验收组检验验收，取得援外项目优良工程，和经过业主各专业咨询工程师检验验收，取得巴巴多斯国政府及相关人事好评。整个项目采取新型钢、连接板、焊条全部是按检验评定汇报上要求材质、型号从中国进口。
3 旧钢结构处理、加固、改造施工方法和技术关键点
3.1遵照规范
《钢结构设计规范》（GBJ17-88）；
《钢结构加固技术规范》（CECS77：96）；
《建筑钢结构焊接规程》（JGJ81-91）；
《钢结构检测评定及加固技术规程》（YB/T9257-96）；
《钢结构工程施工及验收规范》（GB50205-95）；
《涂装前钢材表面锈蚀等级及除绣等级》（GB8923-88）；
《钢结构、管道涂装技术规程》（YB/T9256-96）；
《钢结构工程质量检验评定标准》（GB50221-95）等。
3.2 实施程序
对原有旧钢结构考察、取样、试验、评定 → 确定处理、加固、改造方案 → 施工图纸设计 → 施工准备 → 施工实施作业 → 检验验收、评定、交付使用。
3.3 施工步骤和程序[1]
施工前期准备（新旧钢材取样试验，确定采购新钢材材质和焊条、连接螺栓型号）→确定施工方案和技术交底→施工准备（图纸确定；核查来现场钢材、焊条、连接螺栓等；确定工艺规程；确定预制生产场地；确定生产组织方法；确定生产计划；备齐施工设备、机具、防护器具等）→加固件、增加新杆件和节点板、零部件等预制加工→增加新杆件和节点板地面拼装→搭设作业脚手架→喷砂除锈、清除旧钢结构表面覆盖全部腐蚀氧化层及渣物→测量旧钢结构现实状况多种尺寸数据和矫正变形→搭设卸荷支撑钢架设施和卸除作业面处钢结构上荷载→加固件和新增加杆件和原有旧钢结构高空焊接（或螺栓连接）连接作业→连接后杆件矫正→拆除卸荷支撑钢架设施→检验验收和测量相关数据→修整和油漆涂装作业→全方面检验验收、教授评定→拆除作业脚手架。
3.4 施工实施中要掌握技术关键点和施工方法
1）对原有旧钢结构考察、取样、试验、评定工作一定要做好做细，必需要有权威专业试验室对原旧钢结构和加固用新钢材进行取样试验，并出具评定汇报，确定需采购新钢材材质和焊条规格型号（或螺栓）、焊接连接工艺技术要求（或螺栓）。
2）依据现场对原有旧钢结构进行喷砂除锈、清除表面覆盖全部腐蚀氧化层及渣物后现实状况，和设计一起讨论确定实用可靠处理、加固、改造方案。
3）检验运至工地现场新钢材材质和焊条规格型号（或螺栓），一定要同试验室出具评定汇报要求一致，绝对不得任意改换；确实需要改换时，一定要试验室重新出具新评定汇报。技术管理人员和操作专业工人一定要细心查对用于具体施工部位上新钢材材质和焊条规格型号（或螺栓）是否和评定汇报上要求一致（奇普塞德市场改扩项目用焊条有3种，每一个使用部位全部是不一样：从中国进口新钢材HPB235和原旧钢结构型钢连接用E4315- J427焊条；从中国进口新钢材间连接用E4303-J422焊条；从当地采购英国家标准准钢材间连接用当地买E7018美国家标准准焊条），一定要绝对正确，杜绝一切不符合要求行为，任何失误将造成无法预见后果。
4）原有旧钢结构除锈、清除表面覆盖腐蚀氧化层及渣物要根本，必需用空压机连接专用喷砂除锈机进行，部分腐蚀严重部位要人工用钢凿、榔头、砂轮机凿或磨。喷砂除锈砂子采取中细黄砂，需晒干，因高空作业污染很大，一定要搭设周围环境防护设施和做好操作人员防护。
5）测量原有旧钢结构现实状况多种尺寸数据和矫正变形工作是不可缺乏，矫正方法宜采取物理措施，不得用加热烘烤措施。
6）搭设卸荷支撑钢架设施和卸除作业面处钢结构上荷载是很关键工作，必需做好。卸荷支撑钢架和卸除作业面处钢结构上荷载方案一定要可靠实用，必需重视，任何失误将造成不堪设想后果。
7）施工步骤和作业次序不能随意颠倒，确实需要颠倒时，必需要由主管技术人员确定安全、施工质量不受影响，并经总工程师同意后才能进行，不然将造成不堪设想后果。
8）必需做好样板施工，经相关方面技术人员和教授评定后，才能推广到整个工程施工作业。
9）必需重视高空焊接连接作业安全和施工质量。在确保高空作业安全情况下，要选择技术水平高、有经验高级专业焊工进行操作作业，一定要确保焊缝质量，没有缺点。操作人员必需要系安全带，电焊机具要绑牢在高空安全处。
10）油漆涂装作业一定要满足设计和规范要求。原有旧钢结构已经使用多年，经过喷砂除锈后，很轻易再腐蚀生锈，所以必需满足油漆厚度要求（一定要超出100微米以上），尤其是要确保最里面那几度防锈漆（通常三度以上）施工质量。
11）其它要求和施工方法和新钢结构施工是一样，请另见其它文件。