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摘要：本文通過七十年代某廠房大跨度鋼筋混凝土屋架的檢驗鑒定，對舊型廠房屋架的檢測，提出了具體可行的方法，并按照現(xiàn)行國家規(guī)范，綜合考慮當(dāng)時鋼筋混凝土屋架的設(shè)計要求，對屋架的可靠性進(jìn)行了鑒定分析，為整個廠房的可靠性評定提供了重要的和必要的依據(jù)，也可為目前大量正在使用多年的工業(yè)廠房大跨度屋架的可靠性鑒定提供參考。...

某廠房鋼筋砼屋架可靠性檢測鑒定與分析

孫永民   陸建勇  蒙  佳

1.引言

    目前，在我國還存在著大量上世紀(jì)七十年代前后所建的廠房，特別對當(dāng)時國家建設(shè)的一批大型工廠，該類廠房的面積甚至占到目前廠房使用面積的70％以上，而該類廠房己使用近四十多年甚至接近設(shè)計使用年限，但由于生產(chǎn)需求和經(jīng)濟(jì)條件限制等因素的影響，采用新建廠房進(jìn)行替換還不現(xiàn)實，因此．對現(xiàn)有廠房當(dāng)前的結(jié)構(gòu)安全性進(jìn)行檢測鑒定顯的尤為重要。而屋架作為廠房的主要承重構(gòu)件．直接影響廠房的安全，但往往由于諸多因素的影響，需對屋架的承載力進(jìn)行檢驗，如何對廠房的屋架特別是大跨度屋架利用原位進(jìn)行檢驗是關(guān)系到廠房整體可靠性鑒定的重要環(huán)節(jié)。下面就某廠房預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土屋架的可靠性檢測鑒定進(jìn)行有關(guān)的分析探討，可為正在使用或使用多年的工業(yè)廠房大跨度屋架的可靠性鑒定提供參考。

2.屋架檢測鑒定分析實倒2.1工程概況

    某廠房為4個l8 0m連跨的單層工業(yè)廠房，柱網(wǎng)尺寸為(18．Om×4)x 6. 0m，屋架下弦距地面7. 0m，上弦中部設(shè)有鋼天窗架，廠房建筑面積約54000 ㎡，始建于70年代。廠房屋架采用第三機(jī)械工業(yè)部第四設(shè)計院《18米預(yù)應(yīng)力多邊形屋架(B34 66)》中”Jl8—3及yWJl8—4型裝配式預(yù)應(yīng)力鋼筋砼多邊形屋架，混凝土設(shè)計強(qiáng)度為350號(C33)，屋架跨度為l8 .0m，屋架自重約70KN：屋面板采用l. 5mx6 .0m的預(yù)應(yīng)力裝配式鋼筋砼屋面板，每塊自重14. 4KN。由于生產(chǎn)工藝的需要，須在廠房屋架上增設(shè)通風(fēng)系統(tǒng)，同時根據(jù)廠房相關(guān)資料，該廠房在施工期間，有30榀屋架的部分預(yù)制腹桿混凝土強(qiáng)度遠(yuǎn)低于設(shè)計要求，其中除

6榀安裝于懸掛吊車(C)~(D)跨中的進(jìn)行了加固外，另有24榀未予加固，因此，為確保改造后屋架的安全使用．需對其安全性進(jìn)行檢測鑒定。

    2.2屋架檢測原則

    考慮部分屋架存在質(zhì)量隱患，且經(jīng)過多年使用后．預(yù)應(yīng)力屋架的張拉應(yīng)力會有所損失，難以用理論計算法確定其承載力，按照《工業(yè)廠房可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》(GBJl44-90)的有關(guān)規(guī)定，對驗算難以判定的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件，必要時可通過試驗進(jìn)行判定，因此檢測時，除對屋架的節(jié)點連接狀況、砼碳化及外觀質(zhì)量進(jìn)行檢查外，選取混凝土強(qiáng)度較低的一榀屋架，對其結(jié)構(gòu)性能進(jìn)行了檢驗，根據(jù)檢測結(jié)果，按照《工業(yè)廠房可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》(GBJl44-90)中對混凝土構(gòu)件的承載力、構(gòu)造連接、裂縫和變形對其安全性進(jìn)行了鑒定評級，為廠房后期的改造處理提供了科學(xué)可行的技術(shù)依據(jù)。

    2.3屋架檢測鑒定的依據(jù)

    ①現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(GB5009—2001)

    ②現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《砼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GB50010—2002)。

    ③現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》(GB50204-2002)

    ④現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《工業(yè)廠房可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》(GBJl44—90)

    ⑤《l8米預(yù)應(yīng)力多邊形屋架(B34—66)》(第三機(jī)械工業(yè)部第四設(shè)計院)

    ⑤《l8米預(yù)應(yīng)力多邊形屋架補(bǔ)充圖(B34099)》(第三機(jī)械工業(yè)部第四設(shè)計院)

    2.4屋架結(jié)構(gòu)性能檢驗的基本方案

    由于對屋架進(jìn)行非破壞性檢驗，為了保證試驗狀況與屋架的實際連接狀況相同，同時確保試驗安全。對屋架采用原位(不拆)檢驗，另外．為了減小檢驗中加荷量大的困難，采用在屋面板不拆除的情況F。即對屋架在現(xiàn)有受荷狀況下繼續(xù)施加荷載進(jìn)行檢驗。檢驗前，應(yīng)斷開所檢屋架于相鄰屋架間的縱向連接，以減小和消除周圍約束對屋架檢驗時的影響。

    2.5檢驗荷載量大值

    該廠房的屋架采用《l8米預(yù)應(yīng)力多邊形屋架(B34 66)》(第三機(jī)械工業(yè)部第四設(shè)計院)中 ywJl8—3及ywJl8—4兩種承載能力不同的屋架，其屋面荷載標(biāo)準(zhǔn)值均為380kg／m2，yWJl8—3型屋架下弦無懸掛吊車荷載，而ywjl8-4屋架下弦有懸掛吊車荷載。考慮對當(dāng)時混凝土強(qiáng)度較低的6榀yWJl8-4屋架進(jìn)行了加固，因此認(rèn)為通過資料核實、現(xiàn)場回彈對比及碳化檢查等綜合分析，選取混凝土強(qiáng)度相對較差的一榀ywJl8-3型屋架進(jìn)行非破壞性承載力檢驗。按照《l8米預(yù)應(yīng)力多邊形屋架(B34-66)》中設(shè)計對該類屋架在標(biāo)準(zhǔn)荷載下的檢驗要求，檢驗值如下圖1所示。

    2.6屋架檢驗前的實際受荷狀況

    由于采用相應(yīng)屋面板不拆除的情況下對屋架進(jìn)行檢驗，因此，應(yīng)按照現(xiàn)行《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(GB5009-2001)及廠房實際屋面的構(gòu)造計算出屋架當(dāng)前的受力狀況為：

    ①現(xiàn)屋面荷載標(biāo)準(zhǔn)：

    a屋面板自重1.3kN／m2+0.lkN／m2(板灌縫   

    b屋面防水0 35kN／m‘

    c 15mm厚水泥砂漿：0.3kN／㎡

    d 100mm厚水泥蛭石板0 5KN／㎡    屋面∑q恒-2 .5KN／㎡

    ②屋架自重為：70kN

    ③連系梁自重及天窗自重計：I5kN

    對以上荷載按屋架的節(jié)點受力進(jìn)行分配后

    2.7檢驗還需施加的外加荷戴

    按照屋架檢驗荷載的最大值及檢驗前的實  際受荷狀況，計算出屋架受屋面現(xiàn)有荷載狀況下  還需外加的荷載值。

    從以上外加荷載圖可知，需外加的總荷值為264kN。

    2.8加載與檢驗

    由于檢驗所需外加荷載較大，采用配重加載時需要大量的配重物，且裝卸困難，不利于試驗。考慮廠房原混凝土地面在改造時需要重新更換，因此檢驗所需的集中荷載采用地面植筋提供反力裝置，采用油壓千斤頂提供反力進(jìn)行節(jié)點加載。檢驗中為了便于分級加荷，對集中荷載采用連接在各個千斤頂上的油壓表的壓力值進(jìn)行控制，其中在屋架檢驗前對每套千斤頂——油壓表的加力裝置均進(jìn)行了壓力讀數(shù)與輸出力值關(guān)系的標(biāo)定，確保檢驗過程中加載力值的準(zhǔn)確。

    為了保證試驗的安全，對試驗屋架的一定區(qū)域搭設(shè)腳手架進(jìn)行了防護(hù)，同時為防止屋架加載檢驗過程中產(chǎn)生較大變形，對屋架的豎向變形采用懸掛鋼尺(初控)和安裝百分表(精控)雙控監(jiān)測，保證了屋架在加載過程中變形的測量結(jié)果。

    2.9檢驗最終標(biāo)志

    通過對屋架在現(xiàn)荷載下和最終受荷下的撓度進(jìn)行計算，確定本次試驗外加荷載下屋架的計算撓度增量值，根據(jù)計算結(jié)果和《18米預(yù)應(yīng)力多邊形屋架(B34-66)》的要求，確定本次試驗檢驗要求及最終試驗標(biāo)志為：

    ④屋架外加荷載加至方案要求荷載即l00％標(biāo)準(zhǔn)荷重后，屋架最大撓度應(yīng)不大于跨度的1／1000，受拉腹桿最大裂縫寬度不大于0.2mm且下弦不應(yīng)出現(xiàn)裂縫。

    ②加荷試驗中，屋架出現(xiàn)裂縫，且寬度達(dá)0.2mm時即停止試驗。

    ③加荷試驗中，屋架桿件出現(xiàn)砼受壓破壞跡象停止試驗。

    ④加荷試驗中，屋架撓度變化值達(dá)到相應(yīng)荷載計算撓度的l 2倍時或撓度與荷載不呈線彈性關(guān)系停止試驗。

    2.10屋架檢驗結(jié)果

    在屋架結(jié)構(gòu)性能檢驗前，先對相應(yīng)屋架的外觀質(zhì)量進(jìn)行了檢查，未發(fā)現(xiàn)屋架的上下弦桿及腹桿有裂縫。當(dāng)屋架所加荷載達(dá)到檢驗荷載時，受拉腹桿及下弦桿均未出現(xiàn)裂縫，在整個外加荷載過程中，所檢屋架撓度增量值為2.3mm，且變形與荷載呈彈性關(guān)系。通過對屋架在現(xiàn)荷載下和最終受荷下的撓度計算，確定在本次試驗外加荷載下屋架的計算撓度增量應(yīng)為4.7mm，因此檢驗荷載下屋架實測撓度增量2.3mm小于相應(yīng)荷載下的計算撓度增量，且由后加檢驗荷載下屋架實鋇l撓度推定的全部檢驗荷載下的撓度為5 51mm．小于相應(yīng)荷載下的計算撓度9.3mm。因此，根據(jù)本次屋架加載檢驗結(jié)果，認(rèn)為該混凝土屋架可滿足原設(shè)計屋面荷載的承載力要求。

    2.11屋架可靠性評定

    根據(jù)本次屋架檢測結(jié)果，所檢屋架可滿足原設(shè)計屋面荷載的承載力要求，但鑒于部分屋架的腹桿混凝土強(qiáng)度不滿足設(shè)計要求．腹桿碳化深度相對較大，因此按照《工業(yè)廠房可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》(GBJl44—90)的有關(guān)規(guī)定，該廠房預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝士屋架可靠性應(yīng)評為b級，即略低于國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求，基本安全適用。

    2.12處理措施

    由于本次檢驗的屋架為非破壞性檢驗，屋架的最大檢驗荷載受限，同時考慮檢驗荷載為短期

效應(yīng)，但根據(jù)改造需要，屋架所需增加的葡載為50kg／m2且為跨中集中受力．而屋架腹桿強(qiáng)度普遍較低，表面碳化深度較大，為確保屋架的合理安全受力，改善和提高廠房的整體抗震性能，考慮生產(chǎn)工藝的允許，對天窗進(jìn)行拆除后改用采光板，保證了屋架在增設(shè)通風(fēng)管道改造后的結(jié)構(gòu)安全。

3.結(jié)語

    通過以上屋架檢測鑒定的實例表明，屋架的檢測鑒定應(yīng)考慮以下因素：

    ①廠房屋架的可靠性鑒定是廠房整體可靠性評定的重要組成部分，充分了解廠房鑒定的意圖，熟悉屋架特別是使用多年后的舊型屋架的原始設(shè)計文件及制作安裝資料，是擬訂屋架檢測鑒定方案的前提。

    ②根據(jù)屋架的鑒定目的，確定屋架的檢測內(nèi)容。當(dāng)對屋架的結(jié)構(gòu)性能進(jìn)行檢測時，應(yīng)按照廠房實際狀況，確保屋架檢驗時的支撐條件及加載受荷滿足檢驗條件，檢驗方案力求就地取材，操作方便。

    ③屋架的評定應(yīng)以標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范為準(zhǔn)則，全面考慮，綜合分析；處理建議力求安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理，便于實施。

    ④檢測方法的科學(xué)合理和鑒定結(jié)果的客觀準(zhǔn)確是屋架后期安全使用的基本保證。

(本文來源：陜西省土木建筑學(xué)會  文徑網(wǎng)絡(luò)：尚雯瀟 尹維維 編輯  文徑 審核)

 

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