吳果梅

(代縣建筑工程質(zhì)量監(jiān)督站，山西代縣 034200)

0 引言

隨著我國建筑行業(yè)的快速發(fā)展，作為工業(yè)生產(chǎn)基礎(chǔ)設(shè)施的工業(yè)廠房也得到了大規(guī)?？焖俚慕ㄔO(shè)和發(fā)展，其中一些建設(shè)年代較早的廠房，從工業(yè)建筑壽命上講已經(jīng)進(jìn)入了老年期。伴隨著各種結(jié)構(gòu)構(gòu)件的自然老化、破損，以及受到外界高溫、高濕、酸堿性氣體和各種人為因素影響，這類工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)可靠性及安全性已嚴(yán)重降低。因此有必要對已有工業(yè)廠房的主體結(jié)構(gòu)承載力進(jìn)行客觀的驗(yàn)算，以對廠房的后續(xù)使用提供可靠的建議。

1 工程概況

西山煤電集團(tuán)物資供應(yīng)公司設(shè)備庫建設(shè)于20世紀(jì)80年代，該建筑長97 m，寬36 m，總建筑面積為3 492 m2，建筑總高度為12.54 m;該結(jié)構(gòu)采用兩跨等高單層鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)，柱距6.0 m，跨度18.0 m，設(shè)置十字交叉柱間鋼支撐;屋面承重體系采用焊接球節(jié)點(diǎn)單元網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，尺寸為18.0 m×12 m，共16個(gè)網(wǎng)架;圍護(hù)墻體為240 mm厚普通燒結(jié)磚墻，基礎(chǔ)為柱下獨(dú)立鋼筋混凝土基礎(chǔ)。設(shè)備庫結(jié)構(gòu)平面布置圖見圖1，設(shè)備庫立面現(xiàn)狀和設(shè)備庫網(wǎng)架結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀見圖2和圖3［1］。

圖1 設(shè)備庫結(jié)構(gòu)平面布置圖

圖2 設(shè)備庫立面現(xiàn)狀

圖3 設(shè)備庫網(wǎng)架結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀

2 整體結(jié)構(gòu)校核計(jì)算分析

以實(shí)際檢測結(jié)果為依據(jù)，結(jié)合原設(shè)計(jì)圖紙等相關(guān)資料，按照實(shí)際的荷載條件及材料性能，對該設(shè)備庫主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力進(jìn)行建模驗(yàn)算。

2.1 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)承載力計(jì)算

根據(jù)現(xiàn)場檢測結(jié)果，結(jié)合現(xiàn)場測繪圖紙，采用MIDAS Gen結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件對該網(wǎng)架結(jié)構(gòu)建模并進(jìn)行承載能力分析。MIDAS Gen軟件是一款主要面向建筑結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)的通用有限元分析軟件，目前在世界各地的大中型工程項(xiàng)目中已經(jīng)應(yīng)用多年。設(shè)備庫頂部網(wǎng)架由16個(gè)小網(wǎng)架組成，各網(wǎng)架相互獨(dú)立且桿件布置及規(guī)格尺寸相同。

網(wǎng)架的結(jié)構(gòu)計(jì)算模型見圖4。

圖4 網(wǎng)架計(jì)算模型

模型中結(jié)構(gòu)自重由軟件自動計(jì)算，荷載及計(jì)算參數(shù)的選取依據(jù)原設(shè)計(jì)圖紙，結(jié)合現(xiàn)有結(jié)構(gòu)做法和GB 50009-2012建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范，GB 50017-2003鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范，JGJ 7-2010空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程，詳細(xì)參數(shù)見表1。

表1 荷載及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)選取

經(jīng)計(jì)算，該網(wǎng)架上弦桿件、下弦桿件和腹桿的強(qiáng)度驗(yàn)算應(yīng)力比，整體穩(wěn)定驗(yàn)算應(yīng)力比及桿件長細(xì)比均滿足規(guī)范要求。網(wǎng)架桿件承載力計(jì)算結(jié)果見圖5。

圖5 網(wǎng)架桿件應(yīng)力計(jì)算結(jié)果

根據(jù)上述驗(yàn)算結(jié)果，依據(jù)GB 50144-2008工業(yè)建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)第6.3.3條的有關(guān)規(guī)定，對網(wǎng)架構(gòu)件的承載能力等級進(jìn)行鑒定評級，詳細(xì)結(jié)果見表2。

表2 網(wǎng)架構(gòu)件的安全性等級評定結(jié)果

2.2 排架柱承載力計(jì)算

根據(jù)現(xiàn)場檢測結(jié)果，結(jié)合原結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖紙，采用PKPM結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件對該排架結(jié)構(gòu)的承載能力進(jìn)行建模驗(yàn)算。為了簡化計(jì)算，本次驗(yàn)算假設(shè)屋面網(wǎng)架只充當(dāng)水平系桿的作用，不提供抗彎剛度(模型中簡化為100×100虛梁)，排架結(jié)構(gòu)計(jì)算簡圖見圖6。模型中結(jié)構(gòu)自重由軟件自動計(jì)算，荷載及計(jì)算參數(shù)依據(jù)原設(shè)計(jì)圖紙及《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》《空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》選取，其中屋面荷載按照網(wǎng)架支座反力施加于排架柱頂，其他荷載參數(shù)及模型參數(shù)分別見表3。

圖6 中跨網(wǎng)架計(jì)算模型

表3 荷載及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)選取

經(jīng)過計(jì)算，該設(shè)備庫排架柱靜力安全滿足國家現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范要求(本次計(jì)算未考慮排架柱損傷對構(gòu)件承載力的影響，對于存在嚴(yán)重外觀質(zhì)量缺陷的排架柱應(yīng)直接判定承載力不滿足規(guī)范要求，例如檢測中所發(fā)現(xiàn)的有孔洞或主筋裸露缺陷的排架柱以及吊車梁的安全性等級應(yīng)直接定為c級)，柱子配筋驗(yàn)算結(jié)果如圖7和表4所示。

圖7 排架柱配筋包絡(luò)圖

表4 排架柱配筋校核表

該設(shè)備庫排架柱混凝土強(qiáng)度等級推定值為C25，目前該設(shè)備庫部分排架柱存在一般和嚴(yán)重外觀質(zhì)量缺陷，且其中少部分柱子嚴(yán)重缺陷已經(jīng)對構(gòu)件承載力構(gòu)成危害;該結(jié)構(gòu)柱間支撐設(shè)置不滿足GB 50023-2009建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)要求;現(xiàn)有圍護(hù)磚墻體砌筑砂漿強(qiáng)度僅為0.5 MPa，在地震作用下極易發(fā)生松散塌落，對主體結(jié)構(gòu)造成嚴(yán)重震害，該設(shè)備庫原設(shè)計(jì)抗震設(shè)防烈度為7度，隨著現(xiàn)行抗震規(guī)范對結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)的提高，當(dāng)時(shí)的抗震設(shè)防構(gòu)造措施不滿足現(xiàn)行規(guī)范要求。綜上所述設(shè)備庫排架柱的抗震承載力不滿足GB 50011-2010建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范的有關(guān)要求。

3 結(jié)論及建議

該設(shè)備庫建于20世紀(jì)80年代，自投入使用至今已有30余年，受建設(shè)時(shí)設(shè)計(jì)、施工、經(jīng)濟(jì)水平的限制以及使用過程中各種外界環(huán)境因素的作用(溫度作用、風(fēng)荷載、雪荷載、環(huán)境腐蝕、生產(chǎn)影響等)，目前該結(jié)構(gòu)的整體性能狀況較差，按照GB 50144-2008工業(yè)建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定，該設(shè)備庫結(jié)構(gòu)的可靠性等級為三級，屬于較低級別。為了確保結(jié)構(gòu)正常使用安全，針對設(shè)備庫排架柱的抗震承載力不滿足GB 50011-2010建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范的有關(guān)要求，建議盡快采取可靠措施對以下缺陷進(jìn)行修復(fù)。

1)針對存在嚴(yán)重蜂窩、孔洞、露筋或大面積碰傷的混凝土排架柱和吊車梁，建議采用C30級細(xì)石混凝土對損傷部位進(jìn)行置換或修補(bǔ);另外該設(shè)備庫中部分吊車梁軌道安裝螺栓存在松動或缺失現(xiàn)象，建議全面檢修。

2)針對開裂、風(fēng)化及疏松的圍護(hù)磚墻體，建議采取可靠措施進(jìn)行修復(fù)，以保證圍護(hù)墻體的安全性能。

3)針對存在銹蝕的網(wǎng)架桿件、球節(jié)點(diǎn)和支座，建議盡快進(jìn)行除銹防腐處理，以保證網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的耐久性。

4)該結(jié)構(gòu)整體抗震性能不滿足太原地區(qū)8度0.2g的抗震設(shè)防要求，建議在條件許可的情況下對結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震加固，以避免嚴(yán)重震害對人員生命及財(cái)產(chǎn)安全造成危害。

［1］GB 50009-2012，建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范［S］.

［2］GB 50017-2003，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［3］JGJ 7-2010，空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程［S］.

［4］GB 50023-2009，建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)［S］.

［5］GB 50011-2010，建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［6］虞 強(qiáng).某廠原料跨廠房結(jié)構(gòu)可靠性鑒定與加固［J］.山西建筑，2012，38(5):68-69.