某鋼廠筒倉結構檢測鑒定

胡利強 唐漾 王珂 呂柳笛 嚴華峰

【關鍵詞】筒倉;缺陷;結構;檢測鑒定

【中圖分類號】TU375 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2021）09-0086-03

0 引言

某濱海鋼廠礦渣粉生產線的1～4號礦粉庫由4座鋼筋混凝土筒倉組成，該工程于2008年6月開工建設，2009年4月竣工并投產。礦粉庫投產3年后發現，部分混凝土筒倉質量存在問題，為了保證礦粉庫的安全使用，對4座鋼筋混凝土筒倉進行檢測鑒定。

1～4號礦粉庫的4座筒倉結構相同，高度為56 m，筒倉內徑為18 m，底部筒壁厚800 mm，上部筒壁厚400 mm;筒倉底為錐殼，筒壁下設鋼筋混凝土環梁，環梁下設樁基礎。筒倉壁混凝土設計強度等級為C35，筒倉壁內配鋼筋規格為HRB335。

1 筒倉現狀檢測

1.1 結構外觀損傷檢查

現場檢測采用目測及尺量的方法對筒倉外壁的水跡、銹跡、酥松、剝落等損傷情況進行觀測，采用裂縫寬度觀測儀和裂縫測深儀對裂縫寬度和深度進行檢測。經過現場檢測發現，筒倉外壁多處存在水平裂縫、蜂窩麻面、表面混凝土脫落、鋼筋銹蝕等問題;其中，水平裂縫最寬達1.4 mm，最深達67 mm（如圖1至圖3所示）。一些經過修補的破損部位，新舊混凝土結合面已經開裂，局部表面混凝土已經剝落（如圖4所示）。

通過對當時施工過程的調查發現，產生筒倉外壁水平裂縫的主要原因是筒壁滑模施工時混凝土未連續澆筑，出現施工縫且未嚴格按規范要求預留和處理施工縫。

1.2 混凝土強度檢測

選取不同部位，采用鉆芯法對筒倉混凝土強度進行檢測;芯樣按標準要求處理后進行抗壓檢測，所得數據按照《建筑結構檢測技術標準》（GB/T 50344—2004）中的方法推定混凝土抗壓強度;檢測結果見表1。

檢測結果表明：4座筒倉的混凝土抗壓強度均不符合設計要求。結合結構外觀檢查情況可以看出，筒倉混凝土施工質量較差。

1.3 其他檢測

1.3.1 主要結構截面尺寸復核

現場采用激光測距儀、鋼卷尺等試驗設備對主要結構截面尺寸進行了抽查復核;主要結構尺寸符合設計要求。

1.3.2 垂直度檢測

使用DJD2-C型電子經緯儀和鋼卷尺對筒倉垂直度進行測量;檢測結果表明：筒倉頂部偏移量為10～20 mm;結構傾斜均小于0.002，滿足《工業建筑可靠性鑒定標準》（GB 50144—2008）中的相關要求。

1.3.3 鋼筋間距和保護層厚度檢測

通過電磁感應法檢測鋼筋保護層厚度和鋼筋間距，檢測結果表明：鋼筋間距基本符合設計要求、鋼筋保護層厚度基本滿足規范要求，局部有露筋現象。

1.3.4 鋼筋銹蝕檢測

選取外觀基本完好的部位，使用鋼筋銹蝕儀檢測內部鋼筋銹蝕情況，并局部剔鑿驗證;檢測結果表明：所檢部位內部鋼筋基本無銹蝕。

1.3.5 混凝土碳化深度檢測

選取不同位置測試混凝土碳化深度，檢測結果表明：混凝土碳化深度為17～26 mm，尚未超過鋼筋保護層厚度。

1.3.6 混凝土中氯離子含量和堿含量檢測

對現場所取的芯樣進行氯離子含量和堿含量檢測，檢測結果見表2。

檢測結果表明：混凝土中氯離子含量和堿含量均符合《混凝土結構設計規范》（GB 50010—2010）相關要求。

1.3.7 地基基礎狀態

礦粉庫投產使用以來，上部結構構件無明顯不均勻沉降導致的開裂、變形、傾斜等現象，表明地基基礎工作狀態基本正常。

2 結構分析與鑒定

2.1 結構分析

1～4號礦粉庫為筒壁與柱聯合支承的筒倉，整體結構分析采用空間有限元分析軟件，結構空間計算模型如圖5所示;倉體結構（筒倉倉壁、倉底錐殼）采用筒倉專用軟件進行復核。結構分析的主要參數如下。

（1）材料強度：根據本次材料性能檢測結果，結構混凝土強度未達到原設計要求，在驗算分析中，混凝土的強度值按檢測推定值進行;鋼筋按HRB335。

（2）礦粉庫貯料容重為16 kN/m2，內摩擦角為33°，摩擦系數為0.55。

（3）地震基本烈度為7°，地震動峰值加速度為0.10 g，設計地震分組為第三組，場地特征周期為0.45 s，建筑場地土類別為Ⅱ類;基底土無液化層。

（4）風荷載：基本風壓采用0.40 N/m2，地面粗糙度等級為A類。

（5）基本雪壓：0.35 kN/m2。

（6）積灰荷載：0.50 kN/m2。

（7）樓面活荷載：2.0 kN/m2;屋面活荷載：2.0 kN/m2。

（8）結構抗震等級為二級，結構抗震構造措施為二級。

（9）結構自重由程序自動計算，設備荷載按照工藝條件確定。

2.2 結構分析結果

2.2.1 筒倉支承結構

筒倉支承結構驗算結果表明：該筒倉支承結構的筒壁、柱R/γ0S≥1（其中，R為結構或構件的抗力，S為結構或構件作用效應;γ0為結構重要性系數），即承載力滿足安全使用要求。在地震作用下，由于混凝土強度低，所以支承柱軸壓比超出規范限值。

2.2.2 倉體結構

倉體結構驗算結果如下。

（1）該筒倉倉底錐殼R/γ0S<0.82，即筒倉倉底錐殼承載力不滿足安全使用要求。

（2）該筒倉倉壁R/γ0S≥1，即筒倉倉壁承載力滿足安全使用要求;但在正常使用極限狀態下，其最大裂縫寬度超過規范允許值。

（3）該筒倉倉頂鋼梁均R/γ0S≥0.95，即筒倉倉頂鋼梁承載力滿足或基本滿足安全使用要求。

（4）該筒倉頂板均R/γ0S≥0.95，即筒倉頂板承載力滿足或基本滿足安全使用要求。

2.3 可靠性鑒定評級

根據現場檢測結果和結構分析結果，按照《工業建筑可靠性鑒定標準》（GB 50144—2008）對渣廠1～4號礦粉庫進行可靠性鑒定。1～4號礦粉庫各作為一個鑒定單元進行可靠性鑒定。

筒倉的可靠性鑒定，分為地基基礎、倉體與支承結構、附屬設施3個結構系統進行評定。地基基礎、倉體與支承結構為主要結構系統。

以1號礦粉庫為例（其余類似），鑒定評級結果如下。

（1）地基基礎：1號礦粉庫上部結構未發現因地基基礎不均勻沉降引起的裂縫或變形，表明該筒倉的地基基礎工作基本正常;因此，地基基礎可靠性等級為B級。

（2）倉體與支承結構：倉體與支承結構的可靠性等級按安全性等級和使用性等級中較低等級確定。安全性等級按結構整體性和承載能力兩個項目評定等級中較低等級確定;使用性等級按使用狀況和整體側移（傾斜）兩個項目評定等級中較低等級確定。①安全性等級評定。整體性：結構布置合理，由于混凝土強度低，導致整體性構造和連接不符合國家標準規范的規定，影響安全;結構整體性等級為c級。承載功能：1號礦粉庫部分構件（倉底錐殼等）不符合國家標準規范的安全性要求，影響整體安全，應采取措施;結構承載功能等級為c級。因此，安全性等級評為C級。②使用性等級評定。使用狀況按變形和損傷、裂縫兩個項目評定等級中較低等級確定。變形和損傷：筒倉外壁局部混凝土剝落;該項目評為b級。裂縫：經驗算，筒倉倉壁在正常使用極限狀態下，其最大裂縫寬度超過規范允許值且筒倉外壁多處出現寬度>0.2 mm的裂縫;該項目評為c級。整體側移（傾斜）：1號礦粉庫傾斜未超過0.002;該項目評為a級。因此，使用性等級評為C級。根據安全性等級和使用性等級評定結果，倉體與支承結構可靠性等級為C級。

（3）附屬設施：1號礦粉庫附屬設施基本完好，該項目評為B級。

（4）綜合鑒定評級：由于倉體與支承結構可靠性等級為C級，1號礦粉庫可靠性等級為三級，即不符合國家現行標準規范的可靠性要求，影響整體安全，應采取措施。

2.4 抗震性能鑒定

按照《構筑物抗震設計規范》（GB 50191—2012）、《工業構筑物抗震鑒定標準》（GBJ 117—88）中的相關規定，對渣廠1～4號礦粉庫進行抗震性能鑒定。結構抗震性能鑒定結果表明：結構布置、連接構造合理，符合規范要求;由于混凝土強度低，所以1～4號礦粉庫支承柱軸壓比均超出規范限值;此外，2號礦粉庫混凝土抗壓強度推定值為19.0 MPa，不符合構件混凝土強度等級不應低于C20的要求。可見，1～4號礦粉庫結構抗震性能均不滿足7度抗震設防要求。

2.5 鑒定結論

1～4號礦粉庫可靠性等級為三級，即不符合國家現行標準規范的可靠性要求，影響整體安全，應采取措施。1～4號礦粉庫的可靠性不符合要求，主要是混凝土強度低導致結構承載能力不滿足要求、倉壁在正常使用極限狀態下的最大裂縫寬度超過規范允許值。

1～4號礦粉庫支承柱軸壓比超出規范限值，結構抗震性能不滿足7°抗震設防要求。

3 處理建議

根據1～4號礦粉庫的鑒定結論和現狀，結合筒倉結構的特點，處理建議如下。

（1）對筒倉外表面修補處理，將疏松混凝土剔除，清理干凈，直至完全露出堅實層為止，遇銹蝕鋼筋應徹底除銹，采用水泥基灌漿材料或加固用聚合物砂漿內配鋼絲網進行修補。

（2）對筒倉裂縫進行封閉、修補;寬度為0.2 mm以上裂縫采用壓力注漿法、裂縫寬度為0.2 mm以下采用表面封閉法。

（3）對筒倉鋼筋進行阻銹處理。

（4）采用環向粘貼碳纖維方法對倉壁進行加固，以提高其抗裂性。

（5）對承載能力不滿足要求的1～4號礦粉庫倉底錐殼進行更換。

（6）對支承柱進行抗震加固。

（7）定期對筒倉進行檢測和維護。

此外，不能進行全面結構加固時，可適當降低筒倉儲料荷載，并縮短后續使用年限。

4 結語

筒倉結構中混凝土強度低，不僅對結構承載能力有影響，而且對結構的正常使用和耐久性有很大的影響;尤其在濱海環境，筒倉倉壁出現裂縫后，極易引起內部鋼筋銹蝕，導致鋼筋應力增大、裂縫加寬;加固處理應采取針對性措施。

參 考 文 獻

[1]張有才.建筑物的檢測、鑒定、加固與改造[M].北京：冶金工業出版社，1997.

[2]GB 50144—2008，工業建筑可靠性鑒定標準[S].

[3]GB/T 50344—2004，建筑結構檢測技術標準[S].

[4]GB 50077—2003，鋼筋混凝土筒倉設計規范[S].

[5]GBJ 117—88，工業構筑物抗震鑒定標準[S].

[6]GB 50010—2010，混凝土結構設計規范[S].

[7]GB 50191—2012，構筑物抗震設計規范[S].

[8]GB 50009—2012，建筑結構荷載規范[S].

[9]GB 50068—2001，建筑結構可靠度設計統一標準[S].

[10]《貯倉結構設計手冊》編寫組.貯倉結構設計手冊[M].北京：中國建筑工業出版社，1999.