工業廠房主體結構鑒定分析

吳果梅

(代縣建筑工程質量監督站，山西代縣 034200)

0 引言

隨著我國建筑行業的快速發展，作為工業生產基礎設施的工業廠房也得到了大規模快速的建設和發展，其中一些建設年代較早的廠房，從工業建筑壽命上講已經進入了老年期。伴隨著各種結構構件的自然老化、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，這類工業廠房結構可靠性及安全性已嚴重降低。因此有必要對已有工業廠房的主體結構承載力進行客觀的驗算，以對廠房的后續使用提供可靠的建議。

1 工程概況

西山煤電集團物資供應公司設備庫建設于20世紀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;該結構采用兩跨等高單層鋼筋混凝土排架結構，柱距6.0 m，跨度18.0 m，設置十字交叉柱間鋼支撐;屋面承重體系采用焊接球節點單元網架結構，尺寸為18.0 m×12 m，共16個網架;圍護墻體為240 mm厚普通燒結磚墻，基礎為柱下獨立鋼筋混凝土基礎。設備庫結構平面布置圖見圖1，設備庫立面現狀和設備庫網架結構現狀見圖2和圖3［1］。

圖1 設備庫結構平面布置圖

圖2 設備庫立面現狀

圖3 設備庫網架結構現狀

2 整體結構校核計算分析

以實際檢測結果為依據，結合原設計圖紙等相關資料，按照實際的荷載條件及材料性能，對該設備庫主要結構構件的承載力進行建模驗算。

2.1 網架結構承載力計算

根據現場檢測結果，結合現場測繪圖紙，采用MIDAS Gen結構設計軟件對該網架結構建模并進行承載能力分析。MIDAS Gen軟件是一款主要面向建筑結構分析與設計的通用有限元分析軟件，目前在世界各地的大中型工程項目中已經應用多年。設備庫頂部網架由16個小網架組成，各網架相互獨立且桿件布置及規格尺寸相同。

網架的結構計算模型見圖4。

圖4 網架計算模型

模型中結構自重由軟件自動計算，荷載及計算參數的選取依據原設計圖紙，結合現有結構做法和GB 50009-2012建筑結構荷載規范，GB 50017-2003鋼結構設計規范，JGJ 7-2010空間網格結構技術規程，詳細參數見表1。

表1 荷載及結構設計參數選取

經計算，該網架上弦桿件、下弦桿件和腹桿的強度驗算應力比，整體穩定驗算應力比及桿件長細比均滿足規范要求。網架桿件承載力計算結果見圖5。

圖5 網架桿件應力計算結果

根據上述驗算結果，依據GB 50144-2008工業建筑可靠性鑒定標準第6.3.3條的有關規定，對網架構件的承載能力等級進行鑒定評級，詳細結果見表2。

表2 網架構件的安全性等級評定結果

2.2 排架柱承載力計算

根據現場檢測結果，結合原結構設計圖紙，采用PKPM結構設計軟件對該排架結構的承載能力進行建模驗算。為了簡化計算，本次驗算假設屋面網架只充當水平系桿的作用，不提供抗彎剛度(模型中簡化為100×100虛梁)，排架結構計算簡圖見圖6。模型中結構自重由軟件自動計算，荷載及計算參數依據原設計圖紙及《建筑結構荷載規范》《鋼結構設計規范》《空間網格結構技術規程》選取，其中屋面荷載按照網架支座反力施加于排架柱頂，其他荷載參數及模型參數分別見表3。

圖6 中跨網架計算模型

表3 荷載及結構設計參數選取

經過計算，該設備庫排架柱靜力安全滿足國家現行設計規范要求(本次計算未考慮排架柱損傷對構件承載力的影響，對于存在嚴重外觀質量缺陷的排架柱應直接判定承載力不滿足規范要求，例如檢測中所發現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直接定為c級)，柱子配筋驗算結果如圖7和表4所示。

圖7 排架柱配筋包絡圖

表4 排架柱配筋校核表

該設備庫排架柱混凝土強度等級推定值為C25，目前該設備庫部分排架柱存在一般和嚴重外觀質量缺陷，且其中少部分柱子嚴重缺陷已經對構件承載力構成危害;該結構柱間支撐設置不滿足GB 50023-2009建筑抗震鑒定標準的有關要求;現有圍護磚墻體砌筑砂漿強度僅為0.5 MPa，在地震作用下極易發生松散塌落，對主體結構造成嚴重震害，該設備庫原設計抗震設防烈度為7度，隨著現行抗震規范對結構抗震設防標準的提高，當時的抗震設防構造措施不滿足現行規范要求。綜上所述設備庫排架柱的抗震承載力不滿足GB 50011-2010建筑抗震設計規范的有關要求。

3 結論及建議

該設備庫建于20世紀80年代，自投入使用至今已有30余年，受建設時設計、施工、經濟水平的限制以及使用過程中各種外界環境因素的作用(溫度作用、風荷載、雪荷載、環境腐蝕、生產影響等)，目前該結構的整體性能狀況較差，按照GB 50144-2008工業建筑可靠性鑒定標準的有關規定，該設備庫結構的可靠性等級為三級，屬于較低級別。為了確保結構正常使用安全，針對設備庫排架柱的抗震承載力不滿足GB 50011-2010建筑抗震設計規范的有關要求，建議盡快采取可靠措施對以下缺陷進行修復。

1)針對存在嚴重蜂窩、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級細石混凝土對損傷部位進行置換或修補;另外該設備庫中部分吊車梁軌道安裝螺栓存在松動或缺失現象，建議全面檢修。

2)針對開裂、風化及疏松的圍護磚墻體，建議采取可靠措施進行修復，以保證圍護墻體的安全性能。

3)針對存在銹蝕的網架桿件、球節點和支座，建議盡快進行除銹防腐處理，以保證網架結構的耐久性。

4)該結構整體抗震性能不滿足太原地區8度0.2g的抗震設防要求，建議在條件許可的情況下對結構進行抗震加固，以避免嚴重震害對人員生命及財產安全造成危害。

［1］GB 50009-2012，建筑結構荷載規范［S］.

［2］GB 50017-2003，鋼結構設計規范［S］.

［3］JGJ 7-2010，空間網格結構技術規程［S］.

［4］GB 50023-2009，建筑抗震鑒定標準［S］.

［5］GB 50011-2010，建筑抗震設計規范［S］.

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