茍衛(wèi)強(qiáng)，楊 鵬，金兆鑫，張海燕

（1.蘭州石化職業(yè)技術(shù)大學(xué)，甘肅 蘭州 730060；2. 甘肅土木工程科學(xué)研究院有限公司，甘肅 蘭州 730020）

0 引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速的發(fā)展，城市化建設(shè)越來(lái)越迅猛，各式各樣的高樓大廈不斷出現(xiàn)，但在這樣的建設(shè)背景下，由于各種原因?qū)е虏糠纸ㄖ镌谑褂眠^(guò)程中出現(xiàn)安全問(wèn)題或者不能滿(mǎn)足當(dāng)下使用要求［1］，因此需要對(duì)其進(jìn)行加固改造處理，在加固改造之前需要對(duì)建筑物的適用性、安全性和耐久性方面進(jìn)行全面的檢測(cè)鑒定，為后期加固改造提供可靠的依據(jù)［2］。

1 工程概況

某單層兩跨鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)廠房設(shè)計(jì)于 1966年，屋面為 30 m 跨梯形鋼屋架，設(shè)鋼天窗架，屋面板為瓦楞鋁板。廠房總長(zhǎng) 75.000 m（軸線尺寸），總寬 39.200 m（軸線尺寸），排架柱柱頂標(biāo)高為 8.96 m、9.17 m，牛腿標(biāo)高為 5.53 m。廠房排架柱柱距 6.0 m，矩形截面及工字型截面，鋼筋混凝土T形吊車(chē)梁，兩跨內(nèi)分別運(yùn)行有 2 臺(tái)起重量 5 t 的吊車(chē)。廠房基礎(chǔ)設(shè)計(jì)為鋼筋混凝土矩形獨(dú)立基礎(chǔ)，基底埋深 -3.00、-3.75、-5.50 m。基礎(chǔ)采用 150# 混凝土，基礎(chǔ)墊層底坐落在天然卵石層上。

2 結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀檢測(cè)與鑒定

對(duì)該廠房的地基基礎(chǔ)與主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)的檢測(cè)鑒定，確定其結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀，找出引起結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀變化的原因。

2.1 地基基礎(chǔ)檢測(cè)鑒定

因未查閱到該場(chǎng)地巖土工程勘察報(bào)告，因此，地基基礎(chǔ)檢測(cè)時(shí)在現(xiàn)場(chǎng)布置人工開(kāi)挖探井 2 處并結(jié)合原設(shè)計(jì)圖紙要求對(duì)廠房地基基礎(chǔ)進(jìn)行綜合檢測(cè)鑒定。根據(jù) 1# 探井 TJ-1 開(kāi)挖揭露如圖 1 所示、TJ-2 開(kāi)挖揭露如圖 2 所示，未發(fā)現(xiàn)地基基礎(chǔ)存在明顯傾斜變形及不均勻沉降等缺陷，對(duì)該廠房上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)，未發(fā)現(xiàn)因地基基礎(chǔ)不均勻沉降變形引起的地坪塌陷、墻體裂縫、門(mén)窗變形等現(xiàn)象，未發(fā)現(xiàn)上部結(jié)構(gòu)存在明顯傾斜變形。因此，地基基礎(chǔ)未對(duì)上部結(jié)構(gòu)造成不利影響，地基基礎(chǔ)現(xiàn)狀良好。

圖1 探井 TJ-1 檢測(cè)基礎(chǔ)現(xiàn)狀

圖2 探井TJ-2內(nèi)卵石地基土

2.2 混凝土強(qiáng)度檢測(cè)鑒定

依據(jù) JGJ/T 23－2011《回彈法檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》［3］，對(duì)排架牛腿以上柱（上柱）和牛腿以下柱（下柱）、吊車(chē)梁強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)。原設(shè)計(jì)排架柱混凝土為 300 號(hào)，由 GBJ 10－89《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》附錄一表［4］中線性插入法求得設(shè)計(jì)強(qiáng)度為 C 28。由檢測(cè)結(jié)果可知，排架上柱抗壓強(qiáng)度換算值最小值為 25.7 MPa，最大為 31.2 MPa。排架下柱的抗壓強(qiáng)度換算值最小值為25.4 MPa，最大為 31.5 MPa。吊車(chē)梁的抗壓強(qiáng)度換算值最小值為 28.3 MPa，最大為 32.6 MPa。

2.3 結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載能力檢測(cè)鑒定

通過(guò)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)架進(jìn)行結(jié)構(gòu)驗(yàn)算，確定結(jié)構(gòu)承載力是否繼續(xù)滿(mǎn)足要求。

2.3.1 排架柱

采用中國(guó)建筑科學(xué)研究院 PKPM-PK 程序?qū)S房排架柱進(jìn)行承載能力驗(yàn)算，并根據(jù)排架柱內(nèi)力計(jì)算結(jié)果與構(gòu)件實(shí)際承載力進(jìn)行對(duì)比。排架柱受壓及受剪承載力驗(yàn)算如表 1、表 2 所示。

表1 排架柱受壓承載力驗(yàn)算表

表2 排架柱受剪承載力驗(yàn)算對(duì)比表

對(duì)排架柱進(jìn)行承載能力驗(yàn)算，經(jīng)驗(yàn)算，排架柱受壓承載能力及受剪承載力均滿(mǎn)足鑒定標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.3.2 吊車(chē)梁

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，吊車(chē)梁混凝土強(qiáng)度均高于原設(shè)計(jì)要求，混凝土表面無(wú)明顯裂縫、破損現(xiàn)象，吊車(chē)梁撓度變形滿(mǎn)足鑒定標(biāo)準(zhǔn)要求。因此，吊車(chē)梁承載力均滿(mǎn)足原設(shè)計(jì)要求，承載力滿(mǎn)足鑒定標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.3.3 鋼屋架

采用中國(guó)建筑科學(xué)研究院 PKPM-STS 程序?qū)︿撐菁苓M(jìn)行承載能力驗(yàn)算，從驗(yàn)算結(jié)果可知，鋼屋架 KG-88 腹桿（13#、14#、17#）長(zhǎng)細(xì)比較大（λ＞［λ］），不滿(mǎn)足規(guī)范要求，其余各桿件長(zhǎng)細(xì)比均滿(mǎn)足規(guī)范要求。鋼屋架KG-88（有天窗架）腹桿（13 #、14 #、17 #）長(zhǎng)細(xì)比（λ＞［λ］），不滿(mǎn)足規(guī)范要求，其余各桿件長(zhǎng)細(xì)比均滿(mǎn)足規(guī)范要求。

2.3.4 鋼天窗架

采用中國(guó)建筑科學(xué)研究院 PKPM-STS 程序?qū)︿撎齑凹苓M(jìn)行承載能力驗(yàn)算，從驗(yàn)算結(jié)果可知，鋼天窗架各桿件承載力（［N］/γ0N＞1）滿(mǎn)足規(guī)范要求。鋼天窗架中 5 #、7 #、8 #、9 #、11 # 長(zhǎng)細(xì)比（λ＞［λ］），不滿(mǎn)足規(guī)范要求，其余各桿件長(zhǎng)細(xì)比均滿(mǎn)足規(guī)范要求。

2.3.5 屋面板

屋面板采用瓦楞鋁板，經(jīng)檢測(cè)，大部分鋁板完好，表面無(wú)明顯腐蝕現(xiàn)象，工作暫無(wú)異常，其承載力現(xiàn)狀滿(mǎn)足使用要求。僅需對(duì)局部破損的屋面鋁板進(jìn)行維修或更換。

2.4 結(jié)構(gòu)構(gòu)件構(gòu)造和連接檢測(cè)鑒定

對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)造、預(yù)埋件、連接節(jié)點(diǎn)的焊縫或螺栓進(jìn)行檢測(cè)鑒定，掌握其現(xiàn)狀。

1）構(gòu)造。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，排架柱、屋架、天窗架、支撐系統(tǒng)、屋面板、圍護(hù)墻等結(jié)構(gòu)構(gòu)件構(gòu)造基本合理，基本滿(mǎn)足國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)要求。

2）預(yù)埋件。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，預(yù)埋件的錨板和錨筋的構(gòu)造合理、受力可靠，經(jīng)檢查無(wú)變形或位移等異常情況，但鋼板有不同程度的銹蝕現(xiàn)象。

3）連接節(jié)點(diǎn)的焊縫或螺栓。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，連接節(jié)點(diǎn)的焊縫或螺栓連接方式正確，表面無(wú)缺陷，工作暫無(wú)異常。

2.5 結(jié)構(gòu)構(gòu)件裂縫檢測(cè)鑒定

根據(jù) GB 50144－2009《工業(yè)建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》［5］規(guī)定，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的排架柱上柱普遍存在順筋裂縫現(xiàn)象，屬于非受力裂縫，已明顯影響正常使用，不滿(mǎn)足鑒定標(biāo)準(zhǔn)要求。砌體圍護(hù)結(jié)構(gòu)存在嚴(yán)重的剪切裂縫，已明顯影響安全，不滿(mǎn)足鑒定標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.6 結(jié)構(gòu)構(gòu)件缺陷和損傷檢測(cè)鑒定

1）鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件缺陷和損傷。經(jīng)檢測(cè)，未發(fā)現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件存在明顯缺陷和損傷，僅發(fā)現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件表面存在銹蝕現(xiàn)象。

2）混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件缺陷和損傷。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，廠房排架柱混凝土局部有缺陷和損傷，缺損深度大于保護(hù)層厚度，已出現(xiàn)明顯破損露筋。廠房?jī)?nèi)部分排架柱上柱出現(xiàn)豎向順筋裂縫。

2.7 結(jié)構(gòu)構(gòu)件腐蝕檢測(cè)鑒定

2.7.1 鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件銹蝕檢測(cè)

1）屋蓋鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件。屋蓋系統(tǒng)中大部分屋架及天窗架、支撐桿件鋼材表面存在輕微銹蝕現(xiàn)象，暫不影響使用。

2）柱間支撐。柱間支撐表面大部分無(wú)明顯銹蝕痕跡，僅在局部位置出現(xiàn)輕微銹蝕現(xiàn)象。

2.7.2 結(jié)構(gòu)鋼筋保護(hù)層厚度及碳化深度檢測(cè)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)條件，鋼筋保護(hù)層厚度采用ZBL-R620 型混凝土鋼筋檢測(cè)儀進(jìn)行檢測(cè)，混凝土構(gòu)件碳化深度檢測(cè)是在混凝土構(gòu)件上鉆孔或局部破損，用 1 % 濃度的酚酞試液滴在混凝土受檢部位，根據(jù)顏色變化來(lái)測(cè)定混凝土的碳化深度。

現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的結(jié)果表明，混凝土構(gòu)件碳化深度值已超過(guò)鋼筋保護(hù)層厚度，表面混凝土埋置鋼筋區(qū)域的環(huán)境已由原來(lái)的強(qiáng)堿性變?yōu)橹行裕瑝A性環(huán)境中埋置的鋼筋容易發(fā)生鈍化作用，使得鋼筋的表面產(chǎn)生一層鈍化膜，能夠阻止混凝土中鋼筋的銹蝕。因此，排架柱混凝土保護(hù)層對(duì)鋼筋的保護(hù)作用已很微弱，而混凝土表面出現(xiàn)的裂縫使鋼筋與外部環(huán)境相通，從而加劇鋼筋腐蝕作用，使鋼筋耐久性下降。

2.7.3 混凝土構(gòu)件耐久性分析

采用電化學(xué)法對(duì)排架柱混凝土內(nèi)部鋼筋銹蝕狀況進(jìn)行檢測(cè)，根據(jù)鋼筋電位對(duì)鋼筋銹蝕狀況進(jìn)行判別。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，排架柱下柱混凝土內(nèi)部鋼筋普遍無(wú)銹蝕活動(dòng)性，排架柱上柱混凝土內(nèi)部鋼筋僅個(gè)別測(cè)點(diǎn)處有銹蝕活動(dòng)性。根據(jù)對(duì)廠房混凝土排架柱碳化深度及保護(hù)層厚度的檢測(cè)結(jié)果，混凝土構(gòu)件碳化深度值已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)鋼筋保護(hù)層厚度，說(shuō)明混凝土埋置鋼筋區(qū)域的環(huán)境已由原來(lái)的強(qiáng)堿性變?yōu)橹行?，混凝土已失去?duì)鋼筋的保護(hù)作用。在其他條件具備的情況下，鋼筋就會(huì)發(fā)生銹蝕。鋼筋銹蝕又將導(dǎo)致混凝土保護(hù)層開(kāi)裂、鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)力破壞、混凝土構(gòu)件和鋼筋的受力截面減小等一系列不良后果。

在實(shí)際現(xiàn)狀中，廠房混凝土排架柱所處環(huán)境較為干燥，生產(chǎn)過(guò)程中也少有水汽、粉塵產(chǎn)生，屋面防水基本完好，所以鋼筋銹蝕較輕。

綜合以上分析，廠房混凝土柱耐久性能有所下降，但所處環(huán)境較為干燥，鋼筋銹蝕較輕，對(duì)混凝土排架柱建議采取修復(fù)和封閉處理。

3 結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的安全性評(píng)定

根據(jù)檢測(cè)數(shù)據(jù)及相關(guān)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)地基基礎(chǔ)、結(jié)構(gòu)整體、維護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行安全性評(píng)定，地基基礎(chǔ)安全性評(píng)定為 A 級(jí)，結(jié)構(gòu)整體性綜合評(píng)定為 B 級(jí)，圍護(hù)系統(tǒng)的安全性評(píng)定 C 級(jí)。

4 結(jié)論與建議

4.1 結(jié)論

本文通過(guò)對(duì)該廠房的檢測(cè)鑒定，找出結(jié)構(gòu)構(gòu)件主要存在的問(wèn)題有：排架柱上柱混凝土普遍存在順筋裂縫，混凝土耐久性嚴(yán)重下降，已影響結(jié)構(gòu)安全；屋面水平支撐桿件存在松弛、彎曲現(xiàn)象，已影響屋面支撐系統(tǒng)的正常使用。

4.2 加固處理建議

根據(jù)以上安全性鑒定結(jié)論，建議對(duì)該廠房采取如下措施：建議對(duì)廠房?jī)?nèi)排架柱上柱裂縫進(jìn)行封閉、修復(fù)處理，并對(duì)所有排架柱上柱進(jìn)行加固補(bǔ)強(qiáng)；建議對(duì)廠房?jī)?nèi)出現(xiàn)松弛、彎曲的水平支撐桿件進(jìn)行維修更換。Q