单层工业厂房的可靠性鉴定

1、单层工业厂房的可靠性鉴定工程施工 2010-07-08 15:12:14 阅读62 评论0   字号：大中小 订阅 【摘 要】以某柴油机股份有限公司金工车间为例,根据施工、使用、现场查勘情况,检查、分析、校核房屋结构构件承载力、变形、耐久性,以及从房屋结构布置、支撑系统、围护结构受损情况确定房屋结构的安全鉴定等级,分析结构受损原因,提出处理建议,保证车间的正常使用和结构安全。 【关键词】工业厂房;结构分析;耐久性;损坏原因;可靠性鉴定;处理  下面以某柴油机股份有限公司金工车间为例阐述单层工业厂房的可靠性鉴定方法。 某柴油机股份有限公司金工车间经过33年

2、的使用,结构构件产生了诸多缺陷,为了车间的正常使用和结构安全,需进行可靠性鉴定。由于金工车间南跨、中跨前两年已经进行过大修,本次鉴定主要针对北跨的结构构件。 1. 工程概况 某柴油机股份有限公司金工车间建于1975年,房屋为钢筋混凝土排架结构,柱距为6m,连续三个18m跨,两边低跨,柱顶标高为7.7m,中间高跨,柱顶标高为10.6m。车间总长19个柱距,为114.48m,总宽为54.48m,建筑面积为6236.87m2。钢筋混凝土杯形独立柱基,柱为钢筋混凝土矩形侧向圆孔空心柱,5T“T”形钢筋混凝土吊车梁,折线型钢筋混凝土预制屋架,北跨屋架下弦设有0.5T悬挂吊车两台,1500×60

3、00钢筋混凝土预制大型屋面板,二毡三油一砂卷材防水屋面。平面布置及轴线位置见图1。 图1 金工车间平面图 2. 施工、使用情况 根据施工资料记载:所有屋架和屋面板均为现场预制。由于当时气温较低、施工工期紧,为缩短工期,尽快提高混凝土强度,采用了氯化钙作防冻剂。当时测得屋面板混凝土强度按龄期推算,28d强度为314.2Kg/cm2,仅达到设计强度400#的78.5%,因此采用添加剂施工未达预期目的。鉴于G725图集大型屋面板混凝土强度为300#,大肋主筋12改为16,即认为屋面板承载力满足使用要求。另有一批屋面板17d混凝土强度只达187.2Kg/cm2,一致认为强度偏低,由施工单位现场做了一块

4、板的荷载试压,加压至130Kg/cm2,符合设计标准荷载,没有继续加压,即吊装使用。屋面没有全部找平,仅在板缝及高差大的地方进行了局部找平。 北跨屋架下弦原设计有2台0.5T的固定悬挂吊车,后因厂方工艺和生产规模的扩大,将原来的2台0.5T悬挂吊车更换成12台0.5T的有轨吊车,轨道安装在屋架下弦杠上,严重超载使用。 3. 现场查勘情况 3.1 基础。 对柱周围混凝土散水及土层进行外观检查,基础基本稳定,无不均匀沉降及滑移现象。用水准仪对柱进行水准测量,柱基高差小于5mm。室内桁车运行正常。 3.2 柱。仅轴南柱牛腿北侧局部混凝土保护层厚度不足,钢筋外露锈蚀,混凝土局部剥落,其余柱无裂缝和损坏

5、。柱垂直度符合要求。 3.3 吊车梁。 均保持完好,桁车运行正常。 3.4 屋架。 经检查,北跨所有屋架中约有70%屋架下弦杆产生垂直裂缝,裂缝绝大多数分布于北侧半跨(有悬挂吊车一侧),大多数裂缝尚未贯穿,裂缝宽度在0.100.24mm之间,未超过规范允许范围。有50%的屋架在悬挂吊车轨道夹板位置下弦杆侧面混凝土保护层剥落,部分箍筋或主筋外露、锈蚀,混凝土剥落深度在1.54.5cm之间。由于超载,12台0.5T的吊车已拆除,但轨道仍存在。详细情况见表1。 3.5 屋面板。 北跨共240块大型屋面板,大多数屋面板混凝土浇制时不密实,混凝土严重碳化钢筋锈蚀起皮。经统计,板面出现裂缝的有38块,约占

6、16%,板肋断裂的有11块,约占5%,板面起洞的有12块,约占5%。详细情况见表2。 3.6 结构布置和支撑系统。 结构布置和支撑系统符合设计要求,支撑系统杆件基本无损坏。 3.7 围护结构。 围护墙体无裂缝、倾斜,承载力能满足使用要求。但墙体局部砖风化,粉刷层老化,局部剥落;木门、木窗失去使用功能;屋面二毡三油防水层老化,局部破损,屋面局部渗漏;地坪严重起鼓、损坏。 4. 构件检测 4.1 柱(混凝土设计标号为300#)。 按30%比例抽样,用超声回弹综合法推定柱混凝土强度,用TH-1混凝土碳化深度测量仪测量混凝土碳化深度。其值见表3。 4.2 屋架(混凝土设计标号为250#)。 按30%比

7、例抽样,用超声回弹综合法推定屋架混凝土强度,用TH-1混凝土碳化深度测量仪测量混凝土碳化深度,用水准仪测量屋架下弦现有起拱量(屋架下弦矢高)。其值见表4。 4.3 屋面板(混凝土设计标号为400#)。 屋面板设计厚度为30mm,用游标卡尺实测板面有洞处板实际平均厚度为28mm。由于板面较薄,刚度偏低,板面混凝土不密实,所以无法用超声回弹综合法推定混凝土强度。故采用取芯法在屋面板搁置端较宽板肋处取芯进行试压,芯样为6块,强度见表5。 用TH-1混凝土碳化深度测量仪测量碳化深度,大部分板混凝土已严重碳化,板底面最大碳化深度为13mm,板表面最大碳化深度为22mm。对板肋露筋处(共8处)钢筋锈蚀情况

8、进行检测(用游标卡尺),平均钢筋截面损失32%,现剩余钢筋平均直径为13.6mm。5. 结构复核验算 5.1 柱。 按测定混凝土强度及实际使用荷载,使用PKPM软件对柱进行结构复核(计算过程略),承载力满足设计要求。抗力与作用效应之比见表6。 5.2 屋架。 选用最低混凝土强度屋架及实际使用荷载,使用PKPM软件对(14)轴屋架进行结构复核(屋架杆件多,不便一一列出,故计算强度最低的一榀屋架。若不满足设计要求,再计算强度次低的一榀屋架,直到满足设计要求。计算过程略),承载力满足设计要求。目前屋架仍保持起拱。 5.3 屋面板。 按测定混凝土强度及实际使用荷载,使用PKPM软件对屋面板进行结构复核

9、(计算过程略),承载力均不能满足设计要求。抗力与作用效应之比见表7。 6. 结构耐久性评估 根据混凝土碳化、钢筋锈蚀、环境影响等情况分析混凝土结构耐久性。 6.1 计算公式。 tre=td-t0 td=ti+tc1 ti=15.2Kk?Kc?Km k=xc/t0 tc1=B?Fc?Ff?Fd?FT?FRH?Fm tre混凝土结构或构件的剩余耐久年限(a); t0结构建成至检测时的时间(a); td结构性能严重退化的时间(a); ti结构建成至钢筋开始锈蚀的时间(a); tc1钢筋开始锈蚀至结构性能严重退化的时间(a); k碳化系数; xc实测碳化深度(mm); Kk碳化速度影响系数; Kc保护

10、层厚度影响系数; Km局部环境影响系数; B特定条件下(各项影响系数为1.0时)自钢筋开始锈蚀至结构性能严重退化的时间(a); Fc、Ff、Fd、FT、FRH、Fm保护层厚度、混凝土强度、钢筋直径、环境温度、环境湿度、局部环境对结构性能严重退化时间的影响系数。 6.2 柱。 选取混凝土强度低、碳化深度大的/柱进行计算(若上述2项指标有一项不是最低,还应选取上述指标次低的构件进行计算)。取t0=33a,B=8.84,xc=6mm,混凝土强度31.2MPa 则k=1.05,查表得Kk=2.2,Kc=1.62,Km=0.85 ti=15.2×2.2×1.62×0.85=

11、46 查表得Fc=1.48,Ff=1.85,Fd=1.21,FT=1.12,FRH=1.11,Fm=1.71 tc1=8.84×1.48×1.85×1.21×1.12×1.11×1.71=62 则td=ti+tc1=108 tre=td-t0=75(a) 计算结果表明,混凝土柱剩余耐久年限大于设计使用年限,故评定为a级。 6.3 屋架。 选取混凝土强度低、碳化深度大的 (14)轴屋架进行计算。取t0=33a,B=8.84,xc=18mm,混凝土强度28.1MPa 则k=3.13,查表得Kk=1.15,Kc=1.00,Km=1.06 t

12、i=15.2×1.15×1.00×1.06=18.5 查表得Fc=1.00,Ff=1.33,Fd=0.94,FT=1.12,FRH=1.11,Fm=1.71 tc1=8.84×1.00×1.33×0.94×1.12×1.11×1.71=23.5 则td=ti+tc1=42 tre=td-t0=9 按设计使用年限50年计算,剩余耐久年限应该还有17年,现计算剩余年限为9年,低于预期剩余年限,故评定为b级。 6.4 屋面板。 屋面板强度、碳化程度较为均衡,故取用平均值进行计算。取t0=33a,B=8.84,x

13、c=13mm,混凝土强度150MPa 则k=2.26,查表得Kk=1.45,Kc=0.75,Km=1.06 ti=15.2×1.45×0.75×1.06=17.5 查表得Fc=0.78,Ff=0.62,Fd=0.94,FT=1.12,FRH=1.11,Fm=1.71 tc1=8.84×0.78×0.62×0.94×1.12×1.11×1.71=8.5 则td=ti+tc1=26 tre=td-t0=-7 计算结果表明,剩余耐久年限为负,故评定为c级。 7. 综合评级 根据工业建筑可靠性鉴定标准(GB501

14、44-2008),对精工车间北跨进行等级评定,见表8、表9。 8. 鉴定结论 根据工业建筑可靠性鉴定标准(GB50144-2008)3.3.1条进行等级评定,金工车间北跨评定等级为三级。即不符合国家现行标准规范的可靠性要求,影响整体安全,在目标使用年限内明显影响整体正常使用,应采取措施,且可能有少数构件(比如屋面板)必须立即采取措施。 9. 损坏原因分析 9.1 使用原因。 原设计屋架下弦有2台0.5T的固定悬挂吊机,由于生产规模的扩大,厂方将原来的2台固定悬挂吊机更换成12台0.5T的有轨道的吊车,轨道安装于屋架下弦杆上,造成屋架下弦受力状况发生改变,既受拉力又承受弯矩,且使下弦长期承受机械

15、振动作用,因此,屋架下弦产生裂缝的主要原因是下弦杆超载、改变受力性能和下弦杆机械振动引起的疲劳损坏。 9.2 施工原因。 据施工资料记载,屋面板浇制时振捣不密实,混凝土初凝时遭受冻害,后加氯盐作防冻剂。由于碱性环境可使钢筋表面形成钝化膜,从而保护钢筋免受侵蚀,但当钝化膜受到过量的氯离子侵蚀后,钝化膜就会破坏,这种保护作用就会失效,钢筋一旦与空气、水分接触,就会开始锈蚀。另外密实度差的碱性混凝土受到氯离子侵蚀时就会加速混凝土碳化速度。这样,就会产生混凝土碳化、钢筋锈蚀的恶性循环,直至屋面板破坏。 10.处理建议 为保证房屋的安全和正常使用,应采取如下措施: (1)更换或加固钢筋混凝土大型屋面板。未采取措施前,屋面严禁增加荷载,遇有雪载应及时清理,对屋面板定期进行检查,观察使用。 (2)屋架作耐久性修复处理。外露钢筋作防锈处理,屋架杆件缺棱部分及混凝土酥松处,清理后用8