茍衛(wèi)強，楊 鵬，金兆鑫，張海燕

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

0 引言

隨著我國經(jīng)濟持續(xù)快速的發(fā)展，城市化建設(shè)越來越迅猛，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^程中出現(xiàn)安全問題或者不能滿足當下使用要求［1］，因此需要對其進行加固改造處理，在加固改造之前需要對建筑物的適用性、安全性和耐久性方面進行全面的檢測鑒定，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 75.000 m（軸線尺寸），總寬 39.200 m（軸線尺寸），排架柱柱頂標高為 8.96 m、9.17 m，牛腿標高為 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形吊車梁，兩跨內(nèi)分別運行有 2 臺起重量 5 t 的吊車。廠房基礎(chǔ)設(shè)計為鋼筋混凝土矩形獨立基礎(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)狀檢測與鑒定

對該廠房的地基基礎(chǔ)與主體結(jié)構(gòu)進行詳細的檢測鑒定，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)檢測鑒定

因未查閱到該場地巖土工程勘察報告，因此，地基基礎(chǔ)檢測時在現(xiàn)場布置人工開挖探井 2 處并結(jié)合原設(shè)計圖紙要求對廠房地基基礎(chǔ)進行綜合檢測鑒定。根據(jù) 1# 探井 TJ-1 開挖揭露如圖 1 所示、TJ-2 開挖揭露如圖 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，對該廠房上部結(jié)構(gòu)進行檢測，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 混凝土強度檢測鑒定

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

2.3 結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載能力檢測鑒定

通過對鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)架進行結(jié)構(gòu)驗算，確定結(jié)構(gòu)承載力是否繼續(xù)滿足要求。

2.3.1 排架柱

采用中國建筑科學研究院 PKPM-PK 程序?qū)S房排架柱進行承載能力驗算，并根據(jù)排架柱內(nèi)力計算結(jié)果與構(gòu)件實際承載力進行對比。排架柱受壓及受剪承載力驗算如表 1、表 2 所示。

表1 排架柱受壓承載力驗算表

表2 排架柱受剪承載力驗算對比表

對排架柱進行承載能力驗算，經(jīng)驗算，排架柱受壓承載能力及受剪承載力均滿足鑒定標準要求。

2.3.2 吊車梁

經(jīng)現(xiàn)場檢測，吊車梁混凝土強度均高于原設(shè)計要求，混凝土表面無明顯裂縫、破損現(xiàn)象，吊車梁撓度變形滿足鑒定標準要求。因此，吊車梁承載力均滿足原設(shè)計要求，承載力滿足鑒定標準要求。

2.3.3 鋼屋架

采用中國建筑科學研究院 PKPM-STS 程序?qū)︿撐菁苓M行承載能力驗算，從驗算結(jié)果可知，鋼屋架 KG-88 腹桿（13#、14#、17#）長細比較大（λ＞［λ］），不滿足規(guī)范要求，其余各桿件長細比均滿足規(guī)范要求。鋼屋架KG-88（有天窗架）腹桿（13 #、14 #、17 #）長細比（λ＞［λ］），不滿足規(guī)范要求，其余各桿件長細比均滿足規(guī)范要求。

2.3.4 鋼天窗架

采用中國建筑科學研究院 PKPM-STS 程序?qū)︿撎齑凹苓M行承載能力驗算，從驗算結(jié)果可知，鋼天窗架各桿件承載力（［N］/γ0N＞1）滿足規(guī)范要求。鋼天窗架中 5 #、7 #、8 #、9 #、11 # 長細比（λ＞［λ］），不滿足規(guī)范要求，其余各桿件長細比均滿足規(guī)范要求。

2.3.5 屋面板

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

2.4 結(jié)構(gòu)構(gòu)件構(gòu)造和連接檢測鑒定

對結(jié)構(gòu)構(gòu)造、預埋件、連接節(jié)點的焊縫或螺栓進行檢測鑒定，掌握其現(xiàn)狀。

1）構(gòu)造。經(jīng)現(xiàn)場檢測，排架柱、屋架、天窗架、支撐系統(tǒng)、屋面板、圍護墻等結(jié)構(gòu)構(gòu)件構(gòu)造基本合理，基本滿足國家現(xiàn)行標準要求。

2）預埋件。經(jīng)現(xiàn)場檢測，預埋件的錨板和錨筋的構(gòu)造合理、受力可靠，經(jīng)檢查無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)點的焊縫或螺栓。經(jīng)現(xiàn)場檢測，連接節(jié)點的焊縫或螺栓連接方式正確，表面無缺陷，工作暫無異常。

2.5 結(jié)構(gòu)構(gòu)件裂縫檢測鑒定

根據(jù) GB 50144－2009《工業(yè)建筑可靠性鑒定標準》［5］規(guī)定，現(xiàn)場檢測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，不滿足鑒定標準要求。砌體圍護結(jié)構(gòu)存在嚴重的剪切裂縫，已明顯影響安全，不滿足鑒定標準要求。

2.6 結(jié)構(gòu)構(gòu)件缺陷和損傷檢測鑒定

1）鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件缺陷和損傷。經(jīng)檢測，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)場檢測，廠房排架柱混凝土局部有缺陷和損傷，缺損深度大于保護層厚度，已出現(xiàn)明顯破損露筋。廠房內(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)件腐蝕檢測鑒定

2.7.1 鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件銹蝕檢測

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)鋼筋保護層厚度及碳化深度檢測

根據(jù)現(xiàn)場檢測條件，鋼筋保護層厚度采用ZBL-R620 型混凝土鋼筋檢測儀進行檢測，混凝土構(gòu)件碳化深度檢測是在混凝土構(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)顏色變化來測定混凝土的碳化深度。

現(xiàn)場檢測的結(jié)果表明，混凝土構(gòu)件碳化深度值已超過鋼筋保護層厚度，表面混凝土埋置鋼筋區(qū)域的環(huán)境已由原來的強堿性變?yōu)橹行?，堿性環(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，排架柱混凝土保護層對鋼筋的保護作用已很微弱，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

采用電化學法對排架柱混凝土內(nèi)部鋼筋銹蝕狀況進行檢測，根據(jù)鋼筋電位對鋼筋銹蝕狀況進行判別。經(jīng)現(xiàn)場檢測，排架柱下柱混凝土內(nèi)部鋼筋普遍無銹蝕活動性，排架柱上柱混凝土內(nèi)部鋼筋僅個別測點處有銹蝕活動性。根據(jù)對廠房混凝土排架柱碳化深度及保護層厚度的檢測結(jié)果，混凝土構(gòu)件碳化深度值已遠遠超過鋼筋保護層厚度，說明混凝土埋置鋼筋區(qū)域的環(huán)境已由原來的強堿性變?yōu)橹行?，混凝土已失去對鋼筋的保護作用。在其他條件具備的情況下，鋼筋就會發(fā)生銹蝕。鋼筋銹蝕又將導致混凝土保護層開裂、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，對混凝土排架柱建議采取修復和封閉處理。

3 結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的安全性評定

根據(jù)檢測數(shù)據(jù)及相關(guān)評定標準，對地基基礎(chǔ)、結(jié)構(gòu)整體、維護系統(tǒng)進行安全性評定，地基基礎(chǔ)安全性評定為 A 級，結(jié)構(gòu)整體性綜合評定為 B 級，圍護系統(tǒng)的安全性評定 C 級。

4 結(jié)論與建議

4.1 結(jié)論

本文通過對該廠房的檢測鑒定，找出結(jié)構(gòu)構(gòu)件主要存在的問題有：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，建議對該廠房采取如下措施：建議對廠房內(nèi)排架柱上柱裂縫進行封閉、修復處理，并對所有排架柱上柱進行加固補強；建議對廠房內(nèi)出現(xiàn)松弛、彎曲的水平支撐桿件進行維修更換。Q