1 工程背景
武汉一彩色钢板有限公司因扩大生产规模和购进新设备，使得原有的厂房净空不足，因此需要采取必要的措施进行改造，以适应新设备的要求。
原有厂房剖面图见图1，厂房设计参数：屋面恒载0.20N/mm2，屋面活载0.50 N/mm2，基本风压（调整后）0.37 N/mm2，雪荷载0.50 N/mm2；内设一台5t软钩电动单梁桥式吊车，吊车跨度22.5m，A5级工作制。改造要求：厂房一侧端部三个柱距的吊车的起吊高度增加至少3m，同时尽可能的多利用原有结构和材料，减少预算。
2 方案分析
根据厂房的要求，我们提出了两种改造方案。
2.1 方案一：截断柱子提升钢梁
根据改造要求，我们拟定了改造方案并进行了计算。本方案对未改造厂房段的吊车轨道等不产生扰动，原有构件能得到再次利用。
厂房端部的三榀刚架，在标高为7.850m处（原有牛腿上方）将钢柱截断，钢梁和截断部分的钢柱保留备用。在截断处，用钢板拼接的方法，补焊和截断处相同截面的H型钢，长度为4m。然后，将截断下来的部分柱子和钢梁用相同的方法拼接到补焊的钢柱上方，同时，在标高为10.500m处的地方补做新牛腿以安放吊车梁。改造后的剖面图见图2
高低跨并存的一榀刚架，原有钢梁需要承担低跨部分的屋面板等构件，因此不能破坏其结构。进行改造时，保留该刚架。同时，为了提升其牛腿高度，在原有钢柱的柱顶用对焊的方式焊接长度为4m的H型钢，其型号与上阶柱的型号相同，并且对拼接处采取加固措施。该榀需要新做一钢梁，可参照原有结构的钢梁和节点进行安装制作。标高为10.500m处制作新牛腿。该榀框架的剖面图见图4。
厂房加高后，柱子下部和柱脚所承受的内力会增大，因此需要进行复算以确定其是否满足承载力要求。复算中使用的计算软件为同济大学开发的3D3S9.0版，对改造后的四榀钢架进行验算，并将得到的钢柱底部内力使用探索者进行基础承载力验算。
经过计算，我们发现原有钢柱的承载能力不能满足要求，钢梁能够满足承载力要求，但是翼缘局部稳定稍不满足，因此需要采取加固措施。
对于钢柱，采用焊接钢板使之成为箱型截面的形式进行加固。与相同高度的H型钢相比，箱型截面对弯曲轴的抗弯模量和整体稳定系数都有很大的提高。加固后柱子的截面形状和参数见图6：
经计算，加固后的钢柱的强度、稳定性等各项指标都满足规范规定的要求。
对于钢梁，翼缘局部稳定略微不满足要求，因此采用焊接角钢的方式来加固翼缘，见图7。
在进行基础验算时，发现只是桩基承台下方的地基土的承载力不能满足要求，而承台的抗冲切能力、抗弯能力以及桩基的承载能力均能满足要求，因此采取扩大承台底面尺寸的方式进行改造，配筋不变，见图8（虚线范围为加固后的承台）。
2.2 方案二：开挖局部地面以获得净空
此方案的具体措施是根据使用要求，在需要获得更高净空的厂房内部的一定面积区域内，开挖土方至一定的深度，来满足获得净空的要求。根据扩大生产设备的要求，只需要局部提高净空，约占三个柱距范围厂房面积的40％左右，开挖深度在3m到4m之间，因此开挖面积和深度不会对基础造成很明显的影响。对基坑的边坡进行放坡和加固，如打入锚杆，植钢筋网，喷射混凝土砂浆等措施来保证边坡的稳定，同时，还要对开挖的边坡做防水处理，以避免地下水渗入到厂房内部，必要的地方需要做抗拔桩，以抵抗因地下水引起的扬压力。
3 方案比较
方案一对地上部分的结构进行改造和加固，钢梁和钢柱都能进行切实可行的计算使之满足承载能力等各项要求，有足够的安全保证。同时，在改建时不需要移动厂房地面上的设备，可以保持生产线的连续性，并且在视觉上不会出现太多的变化。但是，改建时需要拆除屋面板，截断钢柱，补焊钢柱，增加牛腿，加固钢柱钢梁，拆除吊车梁并进行重新安装，基础承台也需要加固，所需要进行的工序较多，施工比较麻烦，成本较高，施工进度比较缓慢。
方案二只需要移出局部的生产设备，进行土方开挖和边坡支护，工序较少，操作简单，改建成本较低，进度较快。但是，这种方式将切断生产线的连续性，不同分区之间的联系不便，并且使得改建分区的通风效果不好；同时，边坡和基坑的防水处理也是一个较大的工程，处理不当会造成一定的后果。
4 方案选择
厂家经过对经济、施工进度和可操作性等各方面的综合比较，最后选择了方案二作为最终的施工方案。实际生产过程中，整个厂房纵向生产线还需进行相应调整。
方案一虽然没有得到实施，但是其改建思想是可取的，在最大程度上利用了原有结构，避免了资源的浪费，可以为其他厂房改建工程提供借鉴。
5 结论
对于每一项改建工程，都可以根据具体情况，开拓思想，采取不同的改建方案，取得预期的效果。但在实际操作过程中，往往会考虑到生产因素的影响，为了获得更多的经济效益，厂家更倾向于采用施工工期短，对原有厂房影响小，成本低的方案。本文提出的方案二满足厂家这一要求。
参考文献
[1] 魏明钟 . 钢结构 . 武汉理工大学出版社（第二版）[M]，2002 .
[2] 建筑结构荷载规范（GB50009-2001）.
[3] 钢结构设计规范（GB50017-2003）.
[4] 门式刚架轻型房屋钢结构技术规程（CECS102-2002）.