分析廠房結構補強專業知識 理論及實務

廠房結構特性與補強需求
廠房與一般建築的不同之處

與住宅或商辦建築相比,工業廠房的結構系統、使用條件與承載需求具有明顯差異:
結構形式多為大跨距鋼構或鋼筋混凝土架構
需要承受動載重,如起重機、震動設備、重型機具
通常樓層少,但空間開放、高度大
廠房功能隨時可能變更,結構必須具備彈性使用能力

這些特性也意味著在補強設計上,需考量更多結構行為、施工限制與產線不中斷的需求。

廠房結構補強的常見原因
補強原因

載重條件與補強目標設定

補強設計需明確載重條件,包括:
靜載重:建材自重、儲存設備、機具等
動載重:起重機運行、機械震動、人員走動
地震載重:依據地區地震係數與建築物使用性質進行設定
風載重:特別在高屋頂、大跨距鋼構廠房須重視風壓影響

補強目標通常分為以下幾類:

提高結構強度(Strengthening)
控制變形與撓度(Stiffening)
延長疲勞壽命(Fatigue Life Enhancement)
提升耐震能力(Seismic Retrofit)

廠房結構補強的分析與設計流程
1. 現況調查與結構檢測

進行補強前,必須透過現勘與非破壞性檢測技術取得原始結構資料與損傷程度:

鋼構廠房檢測重點:腐蝕、斷面損失、接點鬆脫、焊道缺陷
RC廠房檢測重點:混凝土碳化、鋼筋鏽蝕、裂縫分布、柱腳破壞

常用檢測技術包括:

回彈儀測混凝土強度
超音波檢測鋼材缺陷
雷達掃描確認鋼筋配置
動態響應測試確認結構剛性與阻尼

2. 結構耐力分析與潛在失效模式判斷

使用 ETABS、SAP2000 等分析軟體模擬不同荷載組合下的受力狀況

分析結構的變形模式、內力分佈、剪力與彎矩集中區域

判斷是否存在以下問題:

輕柱重梁(不合理構件比例)
垂直不連續(轉折處斷面弱化)
層間位移過大(耐震不足)
支撐不足(側向穩定性低)

3. 補強方案設計與模擬效益

根據分析結果,選定合適的補強方法,並進行模擬驗證補強效益,包括:

增設構件:如鋼斜撐、剪力牆、補強梁
接頭補強:提升螺栓區、焊接區的承載力
材料強化:採用碳纖維布(CFRP)、鋼板包覆、鋼套筒補強
基礎加大:新增擴底、基礎梁、預埋錨栓等

廠房補強技術實務解析
常用補強技術分類
補強方式