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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，并按照現行國家規范，綜合考慮當時鋼筋混凝土屋架的設計要求，對屋架的可靠性進行了鑒定分析，為整個廠房的可靠性評定提供了重要的和必要的依據，也可為目前大量正在使用多年的工業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七十年代前后所建的廠房，特別對當時國家建設的一批大型工廠，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計使用年限，但由于生產需求和經濟條件限制等因素的影響，采用新建廠房進行替換還不現實，因此．對現有廠房當前的結構安全性進行檢測鑒定顯的尤為重要。而屋架作為廠房的主要承重構件．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行檢驗，如何對廠房的屋架特別是大跨度屋架利用原位進行檢驗是關系到廠房整體可靠性鑒定的重要環節。下面就某廠房預應力鋼筋混凝土屋架的可靠性檢測鑒定進行有關的分析探討，可為正在使用或使用多年的工業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連跨的單層工業廠房，柱網尺寸為(18．Om×4)x 6. 0m，屋架下弦距地面7. 0m，上弦中部設有鋼天窗架，廠房建筑面積約54000 ㎡，始建于70年代。廠房屋架采用第三機械工業部第四設計院《18米預應力多邊形屋架(B34 66)》中”Jl8—3及yWJl8—4型裝配式預應力鋼筋砼多邊形屋架，混凝土設計強度為350號(C33)，屋架跨度為l8 .0m，屋架自重約70KN：屋面板采用l. 5mx6 .0m的預應力裝配式鋼筋砼屋面板，每塊自重14. 4KN。由于生產工藝的需要，須在廠房屋架上增設通風系統，同時根據廠房相關資料，該廠房在施工期間，有30榀屋架的部分預制腹桿混凝土強度遠低于設計要求，其中除

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

    2.2屋架檢測原則

    考慮部分屋架存在質量隱患，且經過多年使用后．預應力屋架的張拉應力會有所損失，難以用理論計算法確定其承載力，按照《工業廠房可靠性鑒定標準》(GBJl44-90)的有關規定，對驗算難以判定的結構或構件，必要時可通過試驗進行判定，因此檢測時，除對屋架的節點連接狀況、砼碳化及外觀質量進行檢查外，選取混凝土強度較低的一榀屋架，對其結構性能進行了檢驗，根據檢測結果，按照《工業廠房可靠性鑒定標準》(GBJl44-90)中對混凝土構件的承載力、構造連接、裂縫和變形對其安全性進行了鑒定評級，為廠房后期的改造處理提供了科學可行的技術依據。

    2.3屋架檢測鑒定的依據

    ①現行國家標準《建筑結構荷載規范》(GB5009—2001)

    ②現行國家標準《砼結構設計規范》(GB50010—2002)。

    ③現行國家標準《混凝土結構工程施工質量驗收規范》(GB50204-2002)

    ④現行國家標準《工業廠房可靠性鑒定標準》(GBJl44—90)

    ⑤《l8米預應力多邊形屋架(B34—66)》(第三機械工業部第四設計院)

    ⑤《l8米預應力多邊形屋架補充圖(B34099)》(第三機械工業部第四設計院)

    2.4屋架結構性能檢驗的基本方案

    由于對屋架進行非破壞性檢驗，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。即對屋架在現有受荷狀況下繼續施加荷載進行檢驗。檢驗前，應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米預應力多邊形屋架(B34 66)》(第三機械工業部第四設計院)中 ywJl8—3及ywJl8—4兩種承載能力不同的屋架，其屋面荷載標準值均為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。考慮對當時混凝土強度較低的6榀yWJl8-4屋架進行了加固，因此認為通過資料核實、現場回彈對比及碳化檢查等綜合分析，選取混凝土強度相對較差的一榀ywJl8-3型屋架進行非破壞性承載力檢驗。按照《l8米預應力多邊形屋架(B34-66)》中設計對該類屋架在標準荷載下的檢驗要求，檢驗值如下圖1所示。

    2.6屋架檢驗前的實際受荷狀況

    由于采用相應屋面板不拆除的情況下對屋架進行檢驗，因此，應按照現行《建筑結構荷載規范》(GB5009-2001)及廠房實際屋面的構造計算出屋架當前的受力狀況為：

    ①現屋面荷載標準：

    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點受力進行分配后

    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行節點加載。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行了壓力讀數與輸出力值關系的標定，確保檢驗過程中加載力值的準確。

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

    2.9檢驗最終標志

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

    ④屋架外加荷載加至方案要求荷載即l00％標準荷重后，屋架最大撓度應不大于跨度的1／1000，受拉腹桿最大裂縫寬度不大于0.2mm且下弦不應出現裂縫。

    ②加荷試驗中，屋架出現裂縫，且寬度達0.2mm時即停止試驗。

    ③加荷試驗中，屋架桿件出現砼受壓破壞跡象停止試驗。

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

    2.10屋架檢驗結果

    在屋架結構性能檢驗前，先對相應屋架的外觀質量進行了檢查，未發現屋架的上下弦桿及腹桿有裂縫。當屋架所加荷載達到檢驗荷載時，受拉腹桿及下弦桿均未出現裂縫，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系。通過對屋架在現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為4.7mm，因此檢驗荷載下屋架實測撓度增量2.3mm小于相應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．小于相應荷載下的計算撓度9.3mm。因此，根據本次屋架加載檢驗結果，認為該混凝土屋架可滿足原設計屋面荷載的承載力要求。

    2.11屋架可靠性評定

    根據本次屋架檢測結果，所檢屋架可滿足原設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度不滿足設計要求．腹桿碳化深度相對較大，因此按照《工業廠房可靠性鑒定標準》(GBJl44—90)的有關規定，該廠房預應力鋼筋混凝士屋架可靠性應評為b級，即略低于國家現行標準規范要求，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，但根據改造需要，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，考慮生產工藝的允許，對天窗進行拆除后改用采光板，保證了屋架在增設通風管道改造后的結構安全。

3.結語

    通過以上屋架檢測鑒定的實例表明，屋架的檢測鑒定應考慮以下因素：

    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根據屋架的鑒定目的，確定屋架的檢測內容。當對屋架的結構性能進行檢測時，應按照廠房實際狀況，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屋架的評定應以標準規范為準則，全面考慮，綜合分析；處理建議力求安全可靠、經濟合理，便于實施。

    ④檢測方法的科學合理和鑒定結果的客觀準確是屋架后期安全使用的基本保證。

(本文來源：陜西省土木建筑學會  文徑網絡：尚雯瀟 尹維維 編輯  文徑 審核)

 

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