李健全

濟源市建筑工程質(zhì)量監(jiān)督站（459000）

0 引言

廠房結(jié)構(gòu)服役若干年后，不可避免地要受到各種耐久性損傷，造成結(jié)構(gòu)性能的退化，技術改造的舊有工業(yè)廠房的數(shù)量逐漸增多。為保證其正常生產(chǎn)運營，作為管理者自然關心廠房結(jié)構(gòu)的剩余使用壽命，以制定他們的使用計劃。所以，對舊有工業(yè)廠房進行技術改造的研究不僅可節(jié)約投資，還可緩解日趨緊張的城市用地矛盾，具有很重要的現(xiàn)實意義。

1 在役廠房結(jié)構(gòu)壽命預測方法研究

1.1 在役混凝土廠房結(jié)構(gòu)壽命評估標準

目前，對混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的評估主要有以下幾種標準。

1）碳化壽命標準是以保護層混凝土碳化，從而失去對鋼筋的保護作用，使鋼筋開始產(chǎn)生銹蝕的時間作為混凝土結(jié)構(gòu)的壽命。到目前為止，基本上是以混凝土碳化深度達到鋼筋表面作為鋼筋開始銹蝕的標志。

2）銹脹開裂壽命標準是以混凝土表面出現(xiàn)沿筋的銹脹裂縫所需時間作為結(jié)構(gòu)的使用壽命。混凝土中的鋼筋銹蝕使混凝土縱裂以后，鋼筋銹蝕速度明顯加快，將這一界限視為危及結(jié)構(gòu)安全，需要維修加固的前兆。對于一般大氣環(huán)境，結(jié)構(gòu)構(gòu)件使用壽命T=t1+t2,其中,t1為混凝土保護層完全碳化、鋼筋脫鈍開始銹蝕的時間，t2為因鋼筋銹蝕發(fā)展導致結(jié)構(gòu)構(gòu)件達到耐久性極限狀態(tài)的時間[1]。

3）承載力壽命標準是承載力壽命理論，是考慮鋼筋銹蝕等引起的抗力退化，以構(gòu)件的承載力降低到某一界限值作為耐久性極限狀態(tài)。對于一般混凝土廠房結(jié)構(gòu)構(gòu)件，以受力破壞作為判斷壽命終結(jié)的標準可能更合理一些[2]。

從圖1知，對混凝土廠房結(jié)構(gòu)耐久性破壞標準的合理選擇是進行耐久性評估與壽命預測的重要前提，由于混凝土結(jié)構(gòu)的性能退化過程是一個極其復雜的演化過程，不僅取決于結(jié)構(gòu)本身，而且與其所處環(huán)境有著非常密切的關系。因此，并不存在一個規(guī)定不變的耐久性評估標準,對不同類型的結(jié)構(gòu)、不同的使用環(huán)境等應區(qū)別對待[3]。

圖1 結(jié)構(gòu)的使用壽命示意圖

1.2 在役混凝土廠房結(jié)構(gòu)壽命預測分析

在役結(jié)構(gòu)的動態(tài)可靠指標β*小于0.85β0時，GB50153-2008[4]認為，結(jié)構(gòu)或構(gòu)件不滿足安全性和使用功能要求，需采取一定的處理措施后才能繼續(xù)使用。因此，可以將[β*]=0.85β0作為結(jié)構(gòu)壽命終止的標志，表1計基準期內(nèi)的目標可靠指標的取值給出安全耐久性可靠指標的下限。

表1 安全耐久性失效時結(jié)構(gòu)構(gòu)件的可靠指標[β＊]

2 在役廠房結(jié)構(gòu)壽命預測評定

2.1 廠房結(jié)構(gòu)耐久性評估

1）鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件

GB50144-2008[5]附錄B對大氣環(huán)境混凝土結(jié)構(gòu)耐久年限評估計算做了規(guī)定，對外觀要求一般的工業(yè)建筑物或允許出現(xiàn)銹脹裂縫或局部破損構(gòu)件，可將結(jié)構(gòu)性能退化作為耐久性失效的標志，據(jù)此可對廠房結(jié)構(gòu)屋面板、屋面梁、吊車梁、柱等進行評估，進而耐久性評估基本數(shù)據(jù)如表2所示：

表2 耐久性評估影響系數(shù)

鋼筋開始銹蝕時間應按下式計算:Hi=15.2·Kk·Kc·Km＝14.66；

結(jié)構(gòu)性能嚴重退化的時間按下式估算:tc1=B·Fc·Ff·Fd·Ft·Frh·Fm=47.75；

結(jié)構(gòu)性能嚴重退化的時間可按下式估算:Td=ti+tc1；

混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的剩余耐久年限Tre按下式計算:Tre=td-to=12.42（年）；

由此可知:根據(jù)該廠房的使用歷史和現(xiàn)狀，基于可靠性檢測鑒定評估結(jié)果，建議處理完畢后下一個目標使用年限為8年，其耐久性系數(shù)Kn在1.0～1.4之間,經(jīng)維護處理后,結(jié)構(gòu)的耐久性系數(shù)可達1.5以上。

2）地下室

混凝土小柱中的保護層厚度較小,容易碳化,導致鋼筋銹蝕。磚砌體在潮濕環(huán)境下耐久性能也較差。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查結(jié)果和GB50144-2008[5]附錄，以大面積鋼筋銹蝕剝落的夾板墻耐久性等級評為d級，為明顯損壞的夾板墻可評為b級。小范圍（面積小于1.0m2）損壞的夾板墻可評為c級。

2.2 提高耐久性措施

為保證該結(jié)構(gòu)下一個使用年限的要求，特提出如下改造措施:

1）對鑒定評為c級或d級的屋面板、預制混凝土柱、預制混凝土拱形屋架系統(tǒng)應采取相應的加固處理措施。

2）混凝土碳化深度大，耐久性不能滿足相應國家規(guī)范要求，應采取提高耐久性的措施，并定期對該廠房混凝土柱、屋架梁系統(tǒng)進行檢查、維修。

3）對地下室影響結(jié)構(gòu)安全的混凝土構(gòu)件進行相應加固處理措施，包括銹蝕鋼筋的除銹、脫落混凝土的修補。

3 結(jié)語

1）針對本工程特點，其不僅局限于構(gòu)件或材料層次的研究，對結(jié)構(gòu)層次的壽命預測研究也涉及較多，通過實際調(diào)查檢測分析，結(jié)合工程實際經(jīng)驗，多因素評定其耐久性，對其耐久性項目也進行了必要檢測，這些檢測項目的檢測對本工程的耐久性能評估提供了技術數(shù)據(jù)。

2）基于評估結(jié)果，結(jié)合剩余壽命預測理論，給出下一個目標使用年限，評估結(jié)果表明其預測是可行的。

[1]金偉良.鋼筋混凝土構(gòu)件的均勻鋼筋銹脹機理研究[J].水力學報,2007(7):57～63.

[2]陳肇元,等.土建結(jié)構(gòu)工程的安全性與耐久性[J].建筑技術,2002,33(4):248～253.

[3]牛荻濤.混凝土結(jié)構(gòu)耐久性與壽命預測[M].北京:科學出版社,2003.

[4]GB50153-2008,工程結(jié)構(gòu)可靠度設計統(tǒng)一標準[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社.

[5]GB50144-2008,工業(yè)建筑可靠性鑒定標準[S].北京:中國計劃出版社,2008.