張京

（貴州東華工程股份有限公司 貴州 貴陽 550001）

0 引言

隨著當(dāng)今社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，化工行業(yè)也得到了良好的發(fā)展。在此過程中，傳統(tǒng)老舊的化工廠房需要得到現(xiàn)代化的改造，這樣才可以有效滿足當(dāng)今化工生產(chǎn)的實(shí)際需求，促進(jìn)化工領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展。

1 工程概況

某化工廠房始建于上世紀(jì)六十年代，屬于四層的框架結(jié)構(gòu)，設(shè)有獨(dú)立的柱基，其墻體為實(shí)心磚結(jié)構(gòu)，厚度為240mm。因該化工廠的技術(shù)改造需求，廠房也需要作出局部的結(jié)構(gòu)改造。根據(jù)該化工廠實(shí)際的應(yīng)用需求，本次廠房改造的內(nèi)容主要包括以下幾個方面：①在底層進(jìn)行動力設(shè)備基礎(chǔ)以及擋土墻的加設(shè)；②在二層的樓面上開鑿出相應(yīng)的設(shè)備洞口；③將吊軌安裝在重型設(shè)備之上，進(jìn)而為設(shè)備的安裝和維修提供便利；④對頂棚、墻面和地面重新做防腐處理。

2 某化工廠房結(jié)構(gòu)改造分析

2.1 地層動力設(shè)備防振改造

在該化工廠，原有的廠房結(jié)構(gòu)雖然可以保障動力設(shè)備荷載之下的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，但是動力設(shè)備的荷載依然會讓廠房產(chǎn)生比較大的振動，這對于工作人員的健康和安全都將產(chǎn)生一定程度的威脅。在改造之前，通過電子測振儀檢測得出，該化工廠房的地面振動頻率可以達(dá)到12Hz，振幅可以達(dá)到0.0006m。因此，本次工程的設(shè)計(jì)在保障工藝標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，將設(shè)備大塊的基礎(chǔ)和擋土墻之間進(jìn)行連接，進(jìn)而使其形成一個整體，這樣的方法就相當(dāng)于增加了動力設(shè)備的體積和質(zhì)量，進(jìn)而使其振動的強(qiáng)度得以有效降低[1]。同時，這樣的設(shè)計(jì)也可以讓工程的施工得到進(jìn)一步簡化。在完成了改造之后，經(jīng)檢測，該化工廠廠房的振動頻率降低到了8Hz，振幅也降低到了0.0002m。通過這樣的改造方式，不僅降低了動力設(shè)備振動強(qiáng)度，同時也可以節(jié)約了購買減振設(shè)備的成本。

2.2 二層樓面設(shè)備洞口開鑿和反梁改造

在該化工廠房的二層，原來的墻體是240mm的磚墻，在本次的改造過程中，需要將隔墻拆除，以此來拓展操作面。但是由于動荷載的增加，所以在具體改造之中一定要做好主要構(gòu)件承載能力的驗(yàn)算。本次所應(yīng)用的是SATWE程序來進(jìn)行結(jié)構(gòu)的計(jì)算，通過計(jì)算可知，二層的梁板結(jié)構(gòu)十分安全，不需要補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)。本次所開鑿的設(shè)備洞口主要起到承重和擋水的作用，所以在設(shè)計(jì)過程中，將承重反梁設(shè)置在了樓面上，使其和原來的次梁形成一個整體結(jié)構(gòu)，并為次梁提供一個支撐力。通過這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，不僅可以讓結(jié)構(gòu)傳力更加明確，同時也可以讓施工變得更加簡單。

2.3 橫梁的改造

因?yàn)樵O(shè)備自身在設(shè)計(jì)和制造方面有著一定的不足，所以在洞口上安裝的硝化機(jī)運(yùn)行時就很容易出現(xiàn)強(qiáng)腐蝕性酸液跑漏的情況，因此，在設(shè)備中部起到支撐作用的橫梁不僅要具備足夠的承載力，同時也應(yīng)該具備足夠的抗腐蝕性。在本次改造設(shè)計(jì)之中，通過對建筑用鋼材Q235和0Cr18Ni9的性能比較發(fā)現(xiàn)，不銹鋼0Cr18Ni9具備更好的韌性和塑性，所以本次改造主要選擇0Cr18Ni9不銹鋼作為橫梁材料。

在具體的分析之中，主要需解決兩大難點(diǎn)：①有效確定動載值；②精確計(jì)算不銹鋼量。在進(jìn)行動力計(jì)算的過程中，如果有充分的依據(jù)，可以將設(shè)備或者是重物自重與動力系數(shù)相乘，然后按照靜力計(jì)算進(jìn)行設(shè)計(jì)。根據(jù)相關(guān)規(guī)定，如果電動機(jī)的功率在100kW以下，僅進(jìn)行靜力計(jì)算即可，其荷載公式為：

在以上的公式之中，靜力載荷用P來表示，設(shè)備自身重量和物料重量之和用G來表示，動力系數(shù)用μ來表示[2]。

本次所研究的化工廠之中，硝化機(jī)電動機(jī)屬于漿料攪拌機(jī)，其總功率是62.5kW，因此，該硝化機(jī)的動載值可以按照靜力進(jìn)行計(jì)算。因?yàn)槠鋭恿ο禂?shù)是μ=1.1，由此就可以計(jì)算出該設(shè)備施加在不銹鋼梁之上的靜載值。本次應(yīng)用的是solid45單元來模擬鋼梁模型，這個模型可以剖分成27077個單元，共有9341個節(jié)點(diǎn)。經(jīng)過模擬計(jì)算可知，梁端的應(yīng)力最大，其最大值為σmax=82.8MPa＜│σ│，其撓度為υmax=1.084mm＜l/400（其中，l表示的是梁跨度）。通過計(jì)算可知，該不銹鋼梁的受力十分可靠，應(yīng)力儲備較大，其設(shè)計(jì)如圖1所示。

圖1 不銹鋼橫梁設(shè)計(jì)

2.4 節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造

首先是吊軌節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)，在具體的設(shè)計(jì)過程中，為防止對梁柱構(gòu)件造成破壞，所以僅僅將一部分的模板鑿去，并進(jìn)行抗剪螺栓的設(shè)置。

其次是將鋼牛腿加在混凝土梁上，通過外包鋼的方法，首先將一部分樓板鑿去，然后用四塊鋼板將梁箍緊并焊接牢固，使其形成一個鋼板圈，再將楔鐵打入到梁表面和鋼板之間，最后用環(huán)氧砂漿將縫隙填滿。對于一些可能會受到化學(xué)腐蝕的位置，改用了不銹鋼材料進(jìn)行設(shè)置。

最后是將鋼牛腿加在混凝土柱上。在具體設(shè)計(jì)過程中，為了讓混凝土柱得到有效保護(hù)，不可以在混凝土柱身上鉆孔，也不可以將膨脹螺栓打入到混凝土柱中。所以，在具體的施工之中，需要借助于角鋼來保護(hù)混凝土柱的四角，并用抗拉、抗剪的螺栓將四根鋼槽夾緊，然后通過斜撐的設(shè)計(jì)使之構(gòu)成牛腿[3]，圖2是其主要做法。

圖2 將鋼牛腿加在混凝土柱上的主要做法

3 化工廠房建筑構(gòu)件的防腐蝕改造

在本次改造之中，為了讓該化工廠房的防腐蝕效果得到進(jìn)一步提升，并實(shí)現(xiàn)資金的節(jié)約，將水玻璃混凝土應(yīng)用到了底層整體的地面防腐層之中，將耐酸的陶瓷面層應(yīng)用到二樓的樓面防腐層之中。雖然這種防腐改造會一次性投入較多的資金，但是卻可以節(jié)省大量的維修費(fèi)用。同時，在防腐改造過程中，也對Q235鋼構(gòu)件進(jìn)行了相應(yīng)的防腐改造，將過氯乙烯作為主要構(gòu)件的防腐漆，將瀝青作為次要構(gòu)件的防腐漆。通過這樣的方式，讓該化工廠房各個構(gòu)件的防腐性能得以顯著提升，這對于廠房的正常使用和后期維修費(fèi)用的節(jié)約都十分有利。

4 結(jié)束語

綜上所述，本次工程為某大型化工廠房的實(shí)際改造案例，該化工廠的廠房改造于2018年5月完成，經(jīng)歷了一年多的時間之后，所有的化工設(shè)備依然正常運(yùn)行，地面振動明顯減小，且具備了良好的防腐性能。由此可見，該化工廠房的改造十分成功，而通過該案例我們也可以發(fā)現(xiàn)，將不銹鋼用作化工廠房之中的承重構(gòu)件，并做好相應(yīng)的防腐處理，這將會讓化工廠房收到更好的改造效果。