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摘要：粉礦倉(cāng)是選礦廠重要的構(gòu)筑物之一，隨著我國(guó)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范對(duì)可靠度設(shè)置水平的提高，對(duì)既有工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行可靠性鑒定，并對(duì)存在的缺陷和損傷提出安全適用、經(jīng)濟(jì)合理的處理措施十分必要。本文通過(guò)對(duì)某選礦廠粉礦倉(cāng)進(jìn)行調(diào)查與檢測(cè)，隨后進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析與校核，進(jìn)而做出可靠性鑒定評(píng)級(jí)，最后提出安全適用、經(jīng)濟(jì)合理的維修加固建議。...

 某選礦廠粉礦倉(cāng)可靠性鑒定及加固建議

楊景明

（金堆城鉬業(yè)股份有限公司，陜西 西安 710077）

    一、工程概況

    某有色金屬選礦廠于1972年建成投產(chǎn)，至今已使用40余年。該選礦廠磨浮車(chē)間粉礦倉(cāng)共6個(gè)，分兩次建成。初建1-4號(hào)粉礦倉(cāng)，后擴(kuò)建了5-6號(hào)粉礦倉(cāng)。單個(gè)粉礦倉(cāng)呈圓筒狀，外徑11m，筒壁厚250mm，倉(cāng)頂標(biāo)高22.87m，倉(cāng)底標(biāo)高9.37m。礦倉(cāng)底部由9根柱支撐，每個(gè)礦倉(cāng)底部設(shè)有4個(gè)出料口。倉(cāng)頂布置皮帶機(jī)，由布料機(jī)從皮帶兩側(cè)向礦倉(cāng)送料，皮帶通廊作為礦倉(cāng)附屬建筑物，采用砌體結(jié)構(gòu)和鋼木屋蓋，檐口標(biāo)高27.47m。

    粉礦倉(cāng)為鋼筋混凝土筒倉(cāng)，上部為圓型混凝土筒，下部為鋼筋混凝土框架，柱下設(shè)獨(dú)立基礎(chǔ)，埋深-2.5m。混凝土強(qiáng)度等級(jí)：筒壁為C20，平臺(tái)板為C15，柱為C25，獨(dú)立基礎(chǔ)為C15，所有混凝土均為現(xiàn)澆。筒倉(cāng)頂部皮帶通廊寬6m，長(zhǎng)72m，維護(hù)結(jié)構(gòu)為240mm磚墻。1-4號(hào)粉礦倉(cāng)通廊屋架為三角形豪式木屋架，5-6號(hào)粉礦倉(cāng)通廊屋架為三角形鋼屋架，屋面原設(shè)計(jì)為塑料瓦，現(xiàn)已更換為壓型鋼板屋面。

    二、調(diào)查與檢測(cè)

    根據(jù)《工業(yè)建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》GB50144-2008和現(xiàn)行國(guó)家有關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范的要求，查閱設(shè)計(jì)圖、竣工資料、歷次加固和改造圖紙，現(xiàn)場(chǎng)考察構(gòu)筑物的實(shí)際狀況、適用條件、內(nèi)外環(huán)境調(diào)查各類(lèi)荷載及使用環(huán)境，檢查結(jié)構(gòu)構(gòu)造、支撐系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)構(gòu)件存在的缺陷和損傷。本次調(diào)查僅針對(duì)倉(cāng)體與支承結(jié)構(gòu)、倉(cāng)頂建筑進(jìn)行，具體如下：

    1、倉(cāng)體與支承結(jié)構(gòu)

   （1）支承結(jié)構(gòu)調(diào)查與檢測(cè)情況

    筒倉(cāng)支承結(jié)構(gòu)主要為混凝土柱，每個(gè)筒倉(cāng)側(cè)壁底部布置8個(gè)柱子，柱截面尺寸為600×600mm，筒倉(cāng)中心底部布置1個(gè)截面為1000×1000mm柱，柱頂為無(wú)梁樓蓋，柱頂設(shè)有柱帽。現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，柱子的實(shí)際施工位置與設(shè)計(jì)偏差較大，柱帽處底板鋼筋外露嚴(yán)重、開(kāi)裂、滲水（見(jiàn)圖1、圖2）。現(xiàn)場(chǎng)采用回彈法抽檢柱混凝土實(shí)際強(qiáng)度，經(jīng)檢測(cè)混凝土實(shí)際強(qiáng)度滿(mǎn)足原設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求。

 圖1 柱帽處混凝土滲水               圖2 柱帽處底板鋼筋外露

   （2）倉(cāng)體調(diào)查與檢測(cè)情況

    倉(cāng)體由筒壁、倉(cāng)底、倉(cāng)頂三部分組成。倉(cāng)底混凝土板厚度1200mm，倉(cāng)壁厚度250mm，倉(cāng)頂進(jìn)料口兩側(cè)設(shè)置縱向梁。現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，筒倉(cāng)底板底部鋼筋銹蝕、外漏、滲水（見(jiàn)圖3、圖4）；兩筒倉(cāng)之間接縫處漏水，挑板因堆礦料太多而導(dǎo)致板下?lián)蠂?yán)重。

                    圖3 筒倉(cāng)底板滲水                   圖4 筒倉(cāng)底板鋼筋外露

    筒壁混凝土外側(cè)受環(huán)境影響大，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)外表層起砂，局部鋼筋外露銹蝕。另外，筒壁內(nèi)側(cè)存在磨損現(xiàn)象，磨損后的筒壁鋼筋顯露（見(jiàn)圖5、圖6）。筒壁內(nèi)側(cè)原設(shè)計(jì)混凝土保護(hù)層厚度為25mm，經(jīng)檢測(cè)實(shí)際情況為局部筒壁磨損已經(jīng)超過(guò)保護(hù)層厚度。

   

                      圖5 筒壁內(nèi)側(cè)混凝土磨損          圖6 筒壁內(nèi)側(cè)局部鋼筋外露

    現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)還發(fā)現(xiàn)，礦石對(duì)倉(cāng)頂縱向梁的磨損也相當(dāng)嚴(yán)重，初建的1-4號(hào)粉礦倉(cāng)進(jìn)料口兩側(cè)梁的側(cè)面被磨掉約50mm，側(cè)面箍筋磨損、磨斷，梁底部受力鋼筋外露，局部磨損嚴(yán)重（見(jiàn)圖7、圖8）。

                    圖7梁箍筋磨損情況               圖8梁底部受力鋼筋磨損情況

    2、倉(cāng)頂建筑調(diào)查與檢測(cè)情況

    粉礦倉(cāng)頂部為皮帶通廊，布料機(jī)架設(shè)在已經(jīng)磨損的倉(cāng)頂梁上，皮帶通廊兩側(cè)圍護(hù)采用240mm磚墻，并每間隔3m設(shè)置370mm×370mm磚壁柱。現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，磚墻根部損傷較大，磚風(fēng)化剝落，砂漿粉化流失（見(jiàn)圖9）。造成墻根破損的主要原因是屋面漏水，雨雪滲漏侵蝕與凍融作用。另外局部墻頂也因雨水滲漏腐蝕，表面剝落（見(jiàn)圖10）。

                    圖9 磚墻根部損傷                    圖10 磚墻頂部損傷

     三、結(jié)構(gòu)分析與校核

     根據(jù)《工業(yè)建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》（GB50144-2008）、《鋼筋混凝土筒倉(cāng)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50077-2003）等資料，對(duì)筒倉(cāng)結(jié)構(gòu)按承載能力極限狀態(tài)進(jìn)行校核。材料強(qiáng)度取值時(shí)，當(dāng)實(shí)測(cè)強(qiáng)度符合原設(shè)計(jì)要求時(shí)，按原設(shè)計(jì)值取；當(dāng)實(shí)測(cè)強(qiáng)度與原設(shè)計(jì)不符或顯著退化時(shí)，根據(jù)實(shí)測(cè)強(qiáng)度取值。因此，在計(jì)算構(gòu)件承載力時(shí)應(yīng)考慮混凝土破損、鋼筋銹蝕對(duì)承載力的影響。

    結(jié)構(gòu)承載力驗(yàn)算采用中國(guó)建研院PKPM軟件建模，構(gòu)件承載力驗(yàn)算采用手算與電算結(jié)合進(jìn)行，所有驗(yàn)算結(jié)果均以抗力與荷載效應(yīng)比值R/(γ0·S)給出，其中：R表示結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗力；S表示結(jié)構(gòu)構(gòu)件的作用效應(yīng)；γ0表示結(jié)構(gòu)構(gòu)件的重要性系數(shù)，對(duì)安全等級(jí)為一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)的結(jié)構(gòu)構(gòu)件可分別取1.1、1.0、0.9，本結(jié)構(gòu)取γ0=1.0。

    經(jīng)驗(yàn)算，筒壁承載力不滿(mǎn)足要求，尤其下段的承載力明顯偏小（見(jiàn)表1）；位于筒倉(cāng)頂部的縱向梁L-3在考慮磨損后承載力不滿(mǎn)足要求（見(jiàn)表2）；按抗震設(shè)防烈度7度計(jì)算，柱的承載力驗(yàn)算指標(biāo)滿(mǎn)足要求（見(jiàn)表3）；倉(cāng)頂皮帶通廊圍護(hù)墻承載力滿(mǎn)足要求，屋架承載力滿(mǎn)足要求。

表1  筒壁R/(γ0·S)驗(yàn)算結(jié)果

表2  頂部縱向梁R/(γo·S)驗(yàn)算結(jié)果

表3  7度抗震設(shè)防柱R/(γo·S)驗(yàn)算結(jié)果

    四、可靠性鑒定評(píng)級(jí)

    根據(jù)《工業(yè)建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》（GB50144-2008），工業(yè)建筑的可靠性鑒定評(píng)級(jí)劃分為構(gòu)件、結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、鑒定單元三個(gè)層次，而工業(yè)構(gòu)筑物的可靠性鑒定可將構(gòu)筑物整體作為一個(gè)鑒定單元，并根據(jù)構(gòu)筑物的結(jié)構(gòu)布置及組成劃分為若干結(jié)構(gòu)系統(tǒng)進(jìn)行可靠性等級(jí)評(píng)定。

    構(gòu)筑物的可靠性評(píng)定等級(jí)，包括安全性等級(jí)和使用性等級(jí)評(píng)定。結(jié)合工程實(shí)際情況，僅對(duì)倉(cāng)體與支承結(jié)構(gòu)進(jìn)行可靠性鑒定評(píng)級(jí)。

 1、安全性評(píng)級(jí)

    根據(jù)《工業(yè)建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》（GB50144-2008），倉(cāng)體與支承結(jié)構(gòu)的安全性等級(jí)應(yīng)按結(jié)構(gòu)整體性和承載能力兩個(gè)項(xiàng)目評(píng)定等級(jí)中的較低等級(jí)確定，結(jié)果如下：

   （1）承載能力評(píng)級(jí)

    混凝土結(jié)構(gòu)的主要構(gòu)件承載能力評(píng)級(jí)時(shí)，當(dāng)R/(γ0·S)≥1.0時(shí)為a級(jí)，當(dāng)0.90≤R/(γ0·S)＜1.0時(shí)為b級(jí)，當(dāng)0.85≤R/(γ0·S)＜0.9時(shí)為c級(jí)，當(dāng)R/(γ0·S)＜0.85時(shí)為d級(jí)。

    根據(jù)承載力驗(yàn)算結(jié)果，筒壁為d級(jí)（極不符合現(xiàn)行規(guī)范的安全性要求，嚴(yán)重影響安全，必須及時(shí)或立即采取措施），頂部縱向梁為b級(jí)（略低于現(xiàn)行規(guī)范的安全性要求，滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)安全性下限水平要求，不影響安全，可不采取措施），柱為a級(jí)（符合國(guó)家現(xiàn)行規(guī)范的安全性要求，安全，不必采取措施）。

   （2）結(jié)構(gòu)整體性評(píng)級(jí)

    根據(jù)結(jié)構(gòu)布置和構(gòu)造、支撐系統(tǒng)兩個(gè)項(xiàng)目，綜合評(píng)定結(jié)構(gòu)整體性為B級(jí)（略低于現(xiàn)行規(guī)范的安全性要求，滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)安全性下限水平要求，尚不明顯影響整體安全，可能有極少數(shù)構(gòu)件應(yīng)采取措施）。

    2、使用性評(píng)級(jí)

    根據(jù)《工業(yè)建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》，混凝土構(gòu)件使用性評(píng)級(jí)是根據(jù)構(gòu)件變形、裂縫、缺陷及損傷、腐蝕四個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行評(píng)定，結(jié)果如下：

   （1）構(gòu)件使用性評(píng)定

    鑒定單元結(jié)構(gòu)構(gòu)件使用性評(píng)定為c級(jí)（不符合國(guó)家現(xiàn)行規(guī)范的正常使用要求，在目標(biāo)使用年限內(nèi)明顯影響正常使用，應(yīng)采取措施）。

   （2）結(jié)構(gòu)系統(tǒng)使用性評(píng)定

    根據(jù)上部承重結(jié)構(gòu)的使用狀況和結(jié)構(gòu)的水平位移綜合評(píng)定結(jié)果為C級(jí)（不符合國(guó)家現(xiàn)行規(guī)范的正常使用要求，在目標(biāo)使用年限內(nèi)明顯影響整體正常使用，應(yīng)采取措施）。

    3、可靠性評(píng)級(jí)

    根據(jù)鑒定單元安全性及使用性評(píng)級(jí)結(jié)果綜合評(píng)定，本鑒定單元靠性級(jí)別為四級(jí)（極不符合國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的可靠性要求，已嚴(yán)重影響整體安全，必須立即采取措施）。

    五、結(jié)論和建議

    1、結(jié)論

    經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)和結(jié)構(gòu)承載力驗(yàn)算，粉礦倉(cāng)及倉(cāng)頂皮帶通廊存在的主要問(wèn)題有：

   （1）筒內(nèi)壁有不同程度的磨損現(xiàn)象，粉礦倉(cāng)筒壁底段的環(huán)向鋼筋配置明顯偏少。

   （2）粉礦倉(cāng)頂部縱向梁磨損嚴(yán)重，按照實(shí)際截面計(jì)算的承載力不滿(mǎn)足要求。

（3）倉(cāng)頂皮帶通廊墻體根部損傷較大，影響使用。

2、建議

    針對(duì)以上結(jié)論和問(wèn)題，建議如下：

   （1）對(duì)筒壁底段采取加大截面或粘鋼補(bǔ)強(qiáng)加固。

   （2）對(duì)倉(cāng)頂磨損嚴(yán)重的縱向梁按原設(shè)計(jì)圖增補(bǔ)鋼筋，補(bǔ)強(qiáng)加固后增設(shè)防磨襯板；

   （3）對(duì)倉(cāng)頂皮帶通廊墻體根部用高強(qiáng)度等級(jí)砂漿修補(bǔ)，同時(shí)做好外墻面的防水措施。

    該構(gòu)筑物建設(shè)年代較早，結(jié)構(gòu)存在較多構(gòu)造缺陷，加之已基本接近設(shè)計(jì)使用年限，結(jié)構(gòu)磨損及其他損傷較多，存在安全隱患，必須及時(shí)采取維修加固處理措施，使其可靠度基本達(dá)到目前規(guī)范要求。根據(jù)建筑物現(xiàn)狀，進(jìn)行整體加固的施工范圍較大，若對(duì)其進(jìn)行全面的抗震加固，加固技術(shù)難度大、成本高，綜合考慮適修性、功能性，建議對(duì)該粉礦倉(cāng)進(jìn)行監(jiān)護(hù)使用，條件允許時(shí)拆除重建。

(本文來(lái)源：陜西省土木建筑學(xué)會(huì)   文徑網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)項(xiàng)目投資中心：劉紅娟 尹維維 編輯  劉真 文徑 審核)

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