1某鋼鐵廠1號高爐出鐵場主廠房是80年代末建成投入使用,主廠房為單層單跨排架結(jié)構(gòu),主廠房排架柱是鋼筋混凝土工字形截面,屋架,天窗架,支撐,檁條均為鋼結(jié)構(gòu),吊車梁為預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。無圍護結(jié)構(gòu),局部有雨遮。現(xiàn)因環(huán)保除塵要求,需將1號高爐出鐵主廠房封閉和安裝除塵設(shè)備。
2現(xiàn)場勘察
現(xiàn)有建筑物的抗力取決于材料性能、幾何參數(shù)和計算模型。它隨著時間推移而衰退,其主要原因是混凝土老化、鋼筋銹蝕導(dǎo)致截面減小和鋼筋與混凝土握裹力的下降而引起結(jié)構(gòu)抗力下降,結(jié)構(gòu)承受持續(xù)震動荷載而產(chǎn)生的疲勞損傷逐步發(fā)展而導(dǎo)致抗力下降。因此要準確計算既有建筑物抗力,就必須以結(jié)構(gòu)的現(xiàn)有條件為基礎(chǔ)。現(xiàn)以有代表性的排架柱(PZ4)為對象,分析其承載能力。
(1)依據(jù)設(shè)計圖紙,廠房排架柱為預(yù)制工字形柱,混凝土等級為300號(相當(dāng)于C28) ,受力鋼筋為25M nSi(相當(dāng)于鋼)。
(2)截面尺寸測量和鋼筋位置探測經(jīng)現(xiàn)場測量,排架柱截面尺寸基本滿足設(shè)計要求(具體尺寸見圖1)。鋼筋探測無損檢測方法是一種新的檢測技術(shù)。
目前主要有兩種鋼筋檢測方法:一是利用電磁波波動原理的檢測,二是利用電磁感應(yīng)原理的鋼筋檢測儀檢測。前一種方法由于設(shè)備較為昂貴、定量性較差,應(yīng)用面較小,目前國內(nèi)外廣泛使用電磁感應(yīng)原理進行檢測。儀器通過傳感器在被測結(jié)構(gòu)內(nèi)部局部范圍發(fā)射電磁場,同時接收在發(fā)射電磁場內(nèi)金屬介質(zhì)產(chǎn)生的感應(yīng)電磁場,并轉(zhuǎn)換為電信號,主機系統(tǒng)實時分析處理數(shù)字化的電信號,從而判定鋼筋位置、保護層厚度和鋼筋直徑。經(jīng)現(xiàn)場檢測,并結(jié)合圖紙,略去由于施工因素的影響,為研究問題的方便,取保護層厚度為30 mm。
3材料強度檢測
考慮到混凝土鉆芯檢測對結(jié)構(gòu)有所損傷,且混凝土齡期已超過1000天,按一般回彈法檢測混凝土強度已不適用。所以排架柱采用回彈超聲綜合法無損檢測方法檢測混凝土材料的強度。
3. 1超聲波檢測
采用超聲波檢測混凝土質(zhì)量,一般是根據(jù)構(gòu)件或結(jié)構(gòu)的幾何形狀、所處環(huán)境、尺寸大小以及所能提供的測試表面等條件,選用不同的測試方法。一般常用的檢測方法有以下幾種:
(1)對測法當(dāng)混凝土被測部位能提供一對相互平行的測試表面時,可采用對測法檢測。即將一對厚度振動式換能器(發(fā)射簡稱F換能器,接收簡稱S換能器) ,分別耦合于被測構(gòu)件同一測區(qū)兩個相互平行的表面逐點進行測試, F、S換能器的軸線始終位于同一直線上; (2)角測法當(dāng)混凝土被測部位只能提供2個相鄰表面時,無法進行對測,可以采用丁角方法檢測。即將一對F、S換能器分別耦合于被測構(gòu)件的2個相鄰表面進行逐點測試,兩個換能器的軸線形成90度夾角; (3)平測法當(dāng)混凝土被測部位只能提供一個測試表面時,可采用平測法檢測。將一對F、S換能器置于被測結(jié)構(gòu)同一個表面,以一定測試距離進行逐點檢測。由于排架柱截面為工字形截面,為了能夠準確的檢測混凝土的強度,在工字形的腹板處采用對測方面,在翼緣處采用對測和平測2種方法。

需要進行檢測： 1、對于既有鋼結(jié)構(gòu)建筑物和構(gòu)筑物： （1）建（構(gòu)）筑物擬改變用途、改變使用條件和使用要求； （2）擬對建（構(gòu)）筑物進行擴建、加層、插層、較大規(guī)模維修或其他形式結(jié)構(gòu)改造； （3）擬對建（構(gòu)）筑物進行整移； （4）鋼結(jié)構(gòu)本身出現(xiàn)明顯的結(jié)構(gòu)功能退化現(xiàn)象或有明顯的變形； （5）鋼結(jié)構(gòu)受到災(zāi)害、事故等作用影響，并產(chǎn)生明顯損傷； （6）對鋼結(jié)構(gòu)的抗力產(chǎn)生有根據(jù)的懷疑； （7）出于保護要求，需要了解歷史建筑的工作現(xiàn)狀以及在目標使用期內(nèi)的可靠性； （8）對建（構(gòu)）筑物超過設(shè)計使用年限，擬延長建（構(gòu)）筑物使用年限； （9）擬對建（構(gòu)）筑物進行抗震加固； （10）在既有鋼結(jié)構(gòu)附近進行有關(guān)活動而可能對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生損傷時，活動方與被影響方雙方協(xié)議需要檢測與； （11）對重要建筑及大型公共建筑的鋼結(jié)構(gòu)按規(guī)定進行定期檢測與； （12）其他需要了解結(jié)構(gòu)可靠性的情形
常用的既有房屋分析:
傳統(tǒng)經(jīng)驗法:傳統(tǒng)經(jīng)驗法房屋檢測主要以原設(shè)計規(guī)范或規(guī)程為依據(jù),按個人目視觀察及規(guī)范定值計算結(jié)果來評定結(jié)構(gòu)與實際差異的一種經(jīng)驗評定法。
傳統(tǒng)經(jīng)驗法的特點是荷載汁算以實際調(diào)查為準,材料強度取值一般按經(jīng)驗評定,圖紙規(guī)定的材質(zhì)數(shù)據(jù)僅僅作為參考,對原設(shè)計中采用的規(guī)范依據(jù)、理式、汁算圖形,主要看是否與實際結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)相符;否則,按照實際狀況進行修改。這種程序,花費人力物力少。所以對于那些受力簡單、傳力路線明確、較易分析的一般性建筑物和構(gòu)筑物的,經(jīng)驗法仍是一種可行的。經(jīng)驗法的程序如下圖所示:
傳統(tǒng)經(jīng)驗法一般不使用檢測設(shè)備和儀器,主要憑個人經(jīng)驗,受個人主觀因素影響較大。這樣,即使是人員技術(shù)水準較高,也未必判斷準確。例如,某筑物頂層墻體部位發(fā)生裂縫,材料可能判定為建筑材料因干縮或溫度作用引起的,屬于材料問題;結(jié)構(gòu)可能判定為荷載作用下結(jié)構(gòu)抗力不足,屬于結(jié)構(gòu)受力問題,地基可能判定為地基基礎(chǔ)沉降作用引起,屬于地基基礎(chǔ)問題;結(jié)構(gòu)檢測則可能判定為墻體材料內(nèi)部缺陷作用引起,屬于內(nèi)部隱患問題。不同背景的人員很容易受個人特長的制約,可能判斷錯誤。 經(jīng)驗法的程序主要以個人的經(jīng)驗為前提,調(diào)查過于簡單,準確數(shù)據(jù),故在工程處理上多偏于保守。但傳統(tǒng)經(jīng)驗法在工程實踐中不斷發(fā)展,經(jīng)驗在不斷豐富,若結(jié)合進行一定的、觀察和驗證,便可大大工作的可靠程度.

撓度的檢驗：撓度是樓板在荷載作用下抵抗變形的能力，檢驗樓板的撓度不僅是為了在正常使用短期荷載檢驗值作用下判斷撓度指標是否合格，還可以根據(jù)撓度增長的快慢判定樓板是否開裂。撓度的計算公式已在《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收方法》(GB 50204-2002)中給出，即a0t=a0q＋a0g……
(1)，但在實際檢驗中因個人理解的差異將樓板的自重和加荷設(shè)備重量引起的撓度a0g往往忽略不計，而直接將在第5級荷載作用下樓板跨中撓度實測值a0q計算為在標準荷載檢驗值QS作用下樓板跨中短期撓度實測值a0t，導(dǎo)致a0t比實測值要小。a0q可根據(jù)樓板在正常使用短期荷載檢驗值作用下的跨中實測位移值求出，即第5級荷載作用下樓板跨中撓度實測值a0q，而a0g在均布增加荷載時通過下列公式(2)計算a0g =GK/Qb×a0b……
(2)　　GK—樓板的自重和加荷設(shè)備重量(N)；　　
Qb—樓板開裂前一級的外加荷載值(N)；　　
a0b—樓板開裂前一級的外加荷載產(chǎn)生的跨中撓度實測值(N)
房屋承重安全性檢測主要為調(diào)查房屋的使用歷史和結(jié)構(gòu)體系；測量房屋的傾斜和不均勻沉降情況；采用文字、圖紙、照片或錄像等方法，記錄房屋主體結(jié)構(gòu)和承重構(gòu)件損 壞部位、范圍和程度。房屋結(jié)構(gòu)材料力學(xué)性能的檢測項目，應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)承載力驗算的需要確定，必要時應(yīng)根據(jù)房屋結(jié)構(gòu)特點，建立驗算模型，按房屋結(jié)構(gòu)材料力學(xué)性 能和使用荷載的實際狀況，根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范驗算房屋結(jié)構(gòu)的安全儲備。分析房屋損壞的原因，綜合判斷房屋結(jié)構(gòu)損壞狀況，確定房屋危險程度，房屋安全檢測應(yīng)按《危 險房屋標準》CJ13執(zhí)行。對工業(yè)廠房進行安全檢測時，尚應(yīng)符合《工業(yè)廠房可靠性標準》GBJ144－90等相關(guān)標準的規(guī)定。

混凝土構(gòu)件強度的檢測可以使用鉆芯法或者回彈法。
回彈法是利用回彈儀對混凝土表面強度進行測定，以推算混凝土整體的強度，是在混凝土結(jié)構(gòu)的現(xiàn)場檢測過程中，常用的非破損檢測方法。此方法的優(yōu)點是簡便靈活，然而在實際的應(yīng)用中有著很多的影響因素，如混凝土原材料的構(gòu)成、成型、養(yǎng)護的方法、外加劑的種類數(shù)量等都會對檢測結(jié)果造成一定的影響。混凝土的構(gòu)件都有著相關(guān)的技術(shù)規(guī)定，在使用回彈法進行混凝土強度的檢測時，必須對技術(shù)規(guī)定予以遵守。鉆芯法的檢測過程是采用水冷式鉆機在混凝土的構(gòu)件上鉆取芯樣試件，來進行實驗室中的抗壓強度測試，從而對混凝土的強度及內(nèi)部缺陷進行檢測。鉆芯法是一種較為可靠和直接的檢測方法，然而對建筑的混凝土結(jié)構(gòu)會造成一定的損傷，因此在沒有征求到委托方的同意、或者可能產(chǎn)生嚴重的安全事故的情況下，好不要使用鉆芯法來進行檢測。
一、現(xiàn)場宜檢查建筑物使用工況與設(shè)計要求的符合程度，施工質(zhì)量觀感和實體的變形、開裂等。
二、現(xiàn)場檢測宜優(yōu)先采用無損檢測方法，當(dāng)必須采用半破損或破損檢測方法時，應(yīng)選在非主要受力部位。
三、選用有相應(yīng)標準的檢測方法時，應(yīng)遵守下列規(guī)定：
1對于通用的檢測項目，應(yīng)選用標準或行業(yè)標準；
2對于有地區(qū)特點的檢測項目，可選用地方標準；
3對同一種方法，地方標準與標準或行業(yè)標準不一致時，有地區(qū)特點的部分應(yīng)按地方標準執(zhí)行，檢測的基本原則和基本操作要求應(yīng)按標準或行業(yè)標準執(zhí)行。
4當(dāng)標準、行業(yè)標準或地方標準的規(guī)定與實際情況確有差異或存在明顯不適用問題時，可對相應(yīng)規(guī)定作適當(dāng)調(diào)整或修正，但調(diào)整與修正應(yīng)有充分的依據(jù)；調(diào)整與修正的內(nèi)容應(yīng)在檢測方案中予以說明，必要時應(yīng)向委托方提供調(diào)整與修正的檢測細則。
四、既有建筑物的結(jié)構(gòu)檢測抽樣宜根據(jù)受檢建筑物的資料情況進行分類：
1 A類：基建程序齊備、結(jié)構(gòu)圖紙齊全且真實有效，施工質(zhì)保資料基本齊全且真實有效。
2 B類：基建程序齊備、結(jié)構(gòu)圖紙不齊全但真實有效，施工質(zhì)保資料缺失或部分缺失。
五、建筑結(jié)構(gòu)的抽樣檢測方案，可根據(jù)檢測項目的特點按下列原則選擇：
1材料、強度、幾何尺寸、配筋等應(yīng)隨機抽樣，抽撿數(shù)量應(yīng)滿足本標準的要求。
2結(jié)構(gòu)損傷宜采用全數(shù)普查、重點抽查的方法。
3結(jié)構(gòu)連接構(gòu)造的檢測，應(yīng)選擇對結(jié)構(gòu)影響大的部位進行抽樣。
4對結(jié)構(gòu)構(gòu)件進行現(xiàn)場載荷試驗時，對于同類構(gòu)件宜選取受力較大、自身現(xiàn)狀較差、所處環(huán)境惡劣、缺陷暴露較多的構(gòu)件進行。
六、當(dāng)沒有足夠的依據(jù)原材料性能達到設(shè)計要求時，原材料性能宜在結(jié)構(gòu)實體中抽查驗證。
七、現(xiàn)場檢查與檢測應(yīng)做好相應(yīng)的安全防護措施。
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