單層工業(yè)廠房的可靠性鑒定

1、單層工業(yè)廠房的可靠性鑒定工程施工 2010-07-08 15:12:14 閱讀62 評論0   字號：大中小 訂閱 【摘 要】以某柴油機股份有限公司金工車間為例,根據(jù)施工、使用、現(xiàn)場查勘情況,檢查、分析、校核房屋結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力、變形、耐久性,以及從房屋結(jié)構(gòu)布置、支撐系統(tǒng)、圍護結(jié)構(gòu)受損情況確定房屋結(jié)構(gòu)的安全鑒定等級,分析結(jié)構(gòu)受損原因,提出處理建議,保證車間的正常使用和結(jié)構(gòu)安全。 【關(guān)鍵詞】工業(yè)廠房;結(jié)構(gòu)分析;耐久性;損壞原因;可靠性鑒定;處理  下面以某柴油機股份有限公司金工車間為例闡述單層工業(yè)廠房的可靠性鑒定方法。 某柴油機股份有限公司金工車間經(jīng)過33年

2、的使用,結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生了諸多缺陷,為了車間的正常使用和結(jié)構(gòu)安全,需進行可靠性鑒定。由于金工車間南跨、中跨前兩年已經(jīng)進行過大修,本次鑒定主要針對北跨的結(jié)構(gòu)構(gòu)件。 1. 工程概況 某柴油機股份有限公司金工車間建于1975年,房屋為鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu),柱距為6m,連續(xù)三個18m跨,兩邊低跨,柱頂標(biāo)高為7.7m,中間高跨,柱頂標(biāo)高為10.6m。車間總長19個柱距,為114.48m,總寬為54.48m,建筑面積為6236.87m2。鋼筋混凝土杯形獨立柱基,柱為鋼筋混凝土矩形側(cè)向圓孔空心柱,5T“T”形鋼筋混凝土吊車梁,折線型鋼筋混凝土預(yù)制屋架,北跨屋架下弦設(shè)有0.5T懸掛吊車兩臺,1500×60

3、00鋼筋混凝土預(yù)制大型屋面板,二氈三油一砂卷材防水屋面。平面布置及軸線位置見圖1。 圖1 金工車間平面圖 2. 施工、使用情況 根據(jù)施工資料記載:所有屋架和屋面板均為現(xiàn)場預(yù)制。由于當(dāng)時氣溫較低、施工工期緊,為縮短工期,盡快提高混凝土強度,采用了氯化鈣作防凍劑。當(dāng)時測得屋面板混凝土強度按齡期推算,28d強度為314.2Kg/cm2,僅達(dá)到設(shè)計強度400#的78.5%,因此采用添加劑施工未達(dá)預(yù)期目的。鑒于G725圖集大型屋面板混凝土強度為300#,大肋主筋12改為16,即認(rèn)為屋面板承載力滿足使用要求。另有一批屋面板17d混凝土強度只達(dá)187.2Kg/cm2,一致認(rèn)為強度偏低,由施工單位現(xiàn)場做了一塊

4、板的荷載試壓,加壓至130Kg/cm2,符合設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)荷載,沒有繼續(xù)加壓,即吊裝使用。屋面沒有全部找平,僅在板縫及高差大的地方進行了局部找平。 北跨屋架下弦原設(shè)計有2臺0.5T的固定懸掛吊車,后因廠方工藝和生產(chǎn)規(guī)模的擴大,將原來的2臺0.5T懸掛吊車更換成12臺0.5T的有軌吊車,軌道安裝在屋架下弦杠上,嚴(yán)重超載使用。 3. 現(xiàn)場查勘情況 3.1 基礎(chǔ)。 對柱周圍混凝土散水及土層進行外觀檢查,基礎(chǔ)基本穩(wěn)定,無不均勻沉降及滑移現(xiàn)象。用水準(zhǔn)儀對柱進行水準(zhǔn)測量,柱基高差小于5mm。室內(nèi)桁車運行正常。 3.2 柱。僅軸南柱牛腿北側(cè)局部混凝土保護層厚度不足,鋼筋外露銹蝕,混凝土局部剝落,其余柱無裂縫和損壞

5、。柱垂直度符合要求。 3.3 吊車梁。 均保持完好,桁車運行正常。 3.4 屋架。 經(jīng)檢查,北跨所有屋架中約有70%屋架下弦桿產(chǎn)生垂直裂縫,裂縫絕大多數(shù)分布于北側(cè)半跨(有懸掛吊車一側(cè)),大多數(shù)裂縫尚未貫穿,裂縫寬度在0.100.24mm之間,未超過規(guī)范允許范圍。有50%的屋架在懸掛吊車軌道夾板位置下弦桿側(cè)面混凝土保護層剝落,部分箍筋或主筋外露、銹蝕,混凝土剝落深度在1.54.5cm之間。由于超載,12臺0.5T的吊車已拆除,但軌道仍存在。詳細(xì)情況見表1。 3.5 屋面板。 北跨共240塊大型屋面板,大多數(shù)屋面板混凝土澆制時不密實,混凝土嚴(yán)重碳化鋼筋銹蝕起皮。經(jīng)統(tǒng)計,板面出現(xiàn)裂縫的有38塊,約占

6、16%,板肋斷裂的有11塊,約占5%,板面起洞的有12塊,約占5%。詳細(xì)情況見表2。 3.6 結(jié)構(gòu)布置和支撐系統(tǒng)。 結(jié)構(gòu)布置和支撐系統(tǒng)符合設(shè)計要求,支撐系統(tǒng)桿件基本無損壞。 3.7 圍護結(jié)構(gòu)。 圍護墻體無裂縫、傾斜,承載力能滿足使用要求。但墻體局部磚風(fēng)化,粉刷層老化,局部剝落;木門、木窗失去使用功能;屋面二氈三油防水層老化,局部破損,屋面局部滲漏;地坪嚴(yán)重起鼓、損壞。 4. 構(gòu)件檢測 4.1 柱(混凝土設(shè)計標(biāo)號為300#)。 按30%比例抽樣,用超聲回彈綜合法推定柱混凝土強度,用TH-1混凝土碳化深度測量儀測量混凝土碳化深度。其值見表3。 4.2 屋架(混凝土設(shè)計標(biāo)號為250#)。 按30%比

7、例抽樣,用超聲回彈綜合法推定屋架混凝土強度,用TH-1混凝土碳化深度測量儀測量混凝土碳化深度,用水準(zhǔn)儀測量屋架下弦現(xiàn)有起拱量(屋架下弦矢高)。其值見表4。 4.3 屋面板(混凝土設(shè)計標(biāo)號為400#)。 屋面板設(shè)計厚度為30mm,用游標(biāo)卡尺實測板面有洞處板實際平均厚度為28mm。由于板面較薄,剛度偏低,板面混凝土不密實,所以無法用超聲回彈綜合法推定混凝土強度。故采用取芯法在屋面板擱置端較寬板肋處取芯進行試壓,芯樣為6塊,強度見表5。 用TH-1混凝土碳化深度測量儀測量碳化深度,大部分板混凝土已嚴(yán)重碳化,板底面最大碳化深度為13mm,板表面最大碳化深度為22mm。對板肋露筋處(共8處)鋼筋銹蝕情況

8、進行檢測(用游標(biāo)卡尺),平均鋼筋截面損失32%,現(xiàn)剩余鋼筋平均直徑為13.6mm。5. 結(jié)構(gòu)復(fù)核驗算 5.1 柱。 按測定混凝土強度及實際使用荷載,使用PKPM軟件對柱進行結(jié)構(gòu)復(fù)核(計算過程略),承載力滿足設(shè)計要求?？沽εc作用效應(yīng)之比見表6。 5.2 屋架。 選用最低混凝土強度屋架及實際使用荷載,使用PKPM軟件對(14)軸屋架進行結(jié)構(gòu)復(fù)核(屋架桿件多,不便一一列出,故計算強度最低的一榀屋架。若不滿足設(shè)計要求,再計算強度次低的一榀屋架,直到滿足設(shè)計要求。計算過程略),承載力滿足設(shè)計要求。目前屋架仍保持起拱。 5.3 屋面板。 按測定混凝土強度及實際使用荷載,使用PKPM軟件對屋面板進行結(jié)構(gòu)復(fù)核

9、(計算過程略),承載力均不能滿足設(shè)計要求?？沽εc作用效應(yīng)之比見表7。 6. 結(jié)構(gòu)耐久性評估 根據(jù)混凝土碳化、鋼筋銹蝕、環(huán)境影響等情況分析混凝土結(jié)構(gòu)耐久性。 6.1 計算公式。 tre=td-t0 td=ti+tc1 ti=15.2Kk?Kc?Km k=xc/t0 tc1=B?Fc?Ff?Fd?FT?FRH?Fm tre混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的剩余耐久年限(a); t0結(jié)構(gòu)建成至檢測時的時間(a); td結(jié)構(gòu)性能嚴(yán)重退化的時間(a); ti結(jié)構(gòu)建成至鋼筋開始銹蝕的時間(a); tc1鋼筋開始銹蝕至結(jié)構(gòu)性能嚴(yán)重退化的時間(a); k碳化系數(shù); xc實測碳化深度(mm); Kk碳化速度影響系數(shù); Kc保護

10、層厚度影響系數(shù); Km局部環(huán)境影響系數(shù); B特定條件下(各項影響系數(shù)為1.0時)自鋼筋開始銹蝕至結(jié)構(gòu)性能嚴(yán)重退化的時間(a); Fc、Ff、Fd、FT、FRH、Fm保護層厚度、混凝土強度、鋼筋直徑、環(huán)境溫度、環(huán)境濕度、局部環(huán)境對結(jié)構(gòu)性能嚴(yán)重退化時間的影響系數(shù)。 6.2 柱。 選取混凝土強度低、碳化深度大的/柱進行計算(若上述2項指標(biāo)有一項不是最低,還應(yīng)選取上述指標(biāo)次低的構(gòu)件進行計算)。取t0=33a,B=8.84,xc=6mm,混凝土強度31.2MPa 則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 則td=ti+tc1=108 tre=td-t0=75(a) 計算結(jié)果表明,混凝土柱剩余耐久年限大于設(shè)計使用年限,故評定為a級。 6.3 屋架。 選取混凝土強度低、碳化深度大的 (14)軸屋架進行計算。取t0=33a,B=8.84,xc=18mm,混凝土強度28.1MPa 則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 則td=ti+tc1=42 tre=td-t0=9 按設(shè)計使用年限50年計算,剩余耐久年限應(yīng)該還有17年,現(xiàn)計算剩余年限為9年,低于預(yù)期剩余年限,故評定為b級。 6.4 屋面板。 屋面板強度、碳化程度較為均衡,故取用平均值進行計算。取t0=33a,B=8.84,x

13、c=13mm,混凝土強度150MPa 則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 則td=ti+tc1=26 tre=td-t0=-7 計算結(jié)果表明,剩余耐久年限為負(fù),故評定為c級。 7. 綜合評級 根據(jù)工業(yè)建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)(GB501

14、44-2008),對精工車間北跨進行等級評定,見表8、表9。 8. 鑒定結(jié)論 根據(jù)工業(yè)建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)(GB50144-2008)3.3.1條進行等級評定,金工車間北跨評定等級為三級。即不符合國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的可靠性要求,影響整體安全,在目標(biāo)使用年限內(nèi)明顯影響整體正常使用,應(yīng)采取措施,且可能有少數(shù)構(gòu)件(比如屋面板)必須立即采取措施。 9. 損壞原因分析 9.1 使用原因。 原設(shè)計屋架下弦有2臺0.5T的固定懸掛吊機,由于生產(chǎn)規(guī)模的擴大,廠方將原來的2臺固定懸掛吊機更換成12臺0.5T的有軌道的吊車,軌道安裝于屋架下弦桿上,造成屋架下弦受力狀況發(fā)生改變,既受拉力又承受彎矩,且使下弦長期承受機械

15、振動作用,因此,屋架下弦產(chǎn)生裂縫的主要原因是下弦桿超載、改變受力性能和下弦桿機械振動引起的疲勞損壞。 9.2 施工原因。 據(jù)施工資料記載,屋面板澆制時振搗不密實,混凝土初凝時遭受凍害,后加氯鹽作防凍劑。由于堿性環(huán)境可使鋼筋表面形成鈍化膜,從而保護鋼筋免受侵蝕,但當(dāng)鈍化膜受到過量的氯離子侵蝕后,鈍化膜就會破壞,這種保護作用就會失效,鋼筋一旦與空氣、水分接觸,就會開始銹蝕。另外密實度差的堿性混凝土受到氯離子侵蝕時就會加速混凝土碳化速度。這樣,就會產(chǎn)生混凝土碳化、鋼筋銹蝕的惡性循環(huán),直至屋面板破壞。 10.處理建議 為保證房屋的安全和正常使用,應(yīng)采取如下措施: (1)更換或加固鋼筋混凝土大型屋面板。未采取措施前,屋面嚴(yán)禁增加荷載,遇有雪載應(yīng)及時清理,對屋面板定期進行檢查,觀察使用。 (2)屋架作耐久性修復(fù)處理。外露鋼筋作防銹處理,屋架桿件缺棱部分及混凝土酥松處,清理后用8