淺議單層工業(yè)廠房可靠性鑒定與加固

徐燕橋 景衛(wèi)岐 吳燦彬

單層工業(yè)廠房是很多企業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)可選擇的主要廠房形式之一，由于歷史原因有很多無報(bào)建手續(xù)、無施工許可證、無正規(guī)設(shè)計(jì)、無正規(guī)施工的單層工業(yè)廠房正在使用，存在極大的結(jié)構(gòu)安全隱患，甚至出現(xiàn)廠房因支撐系統(tǒng)的缺失而整體垮塌的嚴(yán)重后果。近年來開展對這類廠房的可靠性鑒定工作，發(fā)現(xiàn)此類廠房存在諸多結(jié)構(gòu)安全問題，根據(jù)鑒定結(jié)果進(jìn)行加固，確保了廠房的安全使用。

1 進(jìn)行單層工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)可靠性鑒定的主要方法

我單位進(jìn)行單層工業(yè)廠房可靠性鑒定采用實(shí)用鑒定法，在傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)法的基礎(chǔ)上，以建筑結(jié)構(gòu)的現(xiàn)有調(diào)查資料為依據(jù)，綜合未來使用年限及使用條件，以相關(guān)的鑒定標(biāo)準(zhǔn)GB 50292-1999民用建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)、JGJ 125-99危險(xiǎn)房屋鑒定標(biāo)準(zhǔn)和GB 50144-2008工業(yè)廠房可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)為指導(dǎo)，并結(jié)合專家及鑒定人員的個(gè)人經(jīng)驗(yàn)來進(jìn)行的。

首先到達(dá)現(xiàn)場，有圖紙的對照圖紙、沒圖紙憑工程經(jīng)驗(yàn)對廠房整體結(jié)構(gòu)布置和概況進(jìn)行詳細(xì)勘查，查看房屋所采用結(jié)構(gòu)形式是否符合設(shè)計(jì)圖紙及國家規(guī)范規(guī)程，傳力路線是否明確，結(jié)構(gòu)布置是否合理，吊車及吊車梁系統(tǒng)運(yùn)行是否使用正常，支撐系統(tǒng)是否完整等等。

其次根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)形式采取不同的現(xiàn)代測試技術(shù)獲取必要的結(jié)構(gòu)功能參數(shù)指標(biāo)，如排架柱為鋼筋混凝土柱時(shí)采用鉆芯法、回彈法、回彈法加鉆芯強(qiáng)度修正的方法檢測混凝土抗壓強(qiáng)度;采用高精度全站儀對排架柱、房屋四角的傾斜量進(jìn)行量測以判斷結(jié)構(gòu)變形情況;對屋架下弦撓度量測判斷房屋屋架的變形狀況;必要時(shí)對房屋進(jìn)行沉降觀測以判斷基礎(chǔ)是否穩(wěn)定。檢測中所依據(jù)國家規(guī)范規(guī)程有GB/T 50344-2004建筑結(jié)構(gòu)檢測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、CECS 03∶2007鉆芯法檢測混凝土強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程、JGJ/T 23-2001回彈法檢測混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程、JGJ 8-2007建筑物變形測量規(guī)范及相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范等等。

最后根據(jù)現(xiàn)場勘查及檢測結(jié)果，應(yīng)用電算手段，對功能指標(biāo)進(jìn)行分析，對廠房結(jié)構(gòu)承載力進(jìn)行驗(yàn)算，根據(jù)功能指標(biāo)差異程度，按照國家相關(guān)鑒定標(biāo)準(zhǔn)評定出結(jié)構(gòu)的可靠性等級，并得出鑒定結(jié)論，需要加固的提出加固意見。

這種鑒定方法的優(yōu)點(diǎn)是準(zhǔn)確可靠，缺點(diǎn)是工作量較大，適用于大型工程，在一些原則性的規(guī)定和具體條款上鑒定標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)引入了可靠度鑒定法(概率鑒定法)的思想。

2 單層工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)存在的主要問題

1)廠房結(jié)構(gòu)布置混亂，房屋端部應(yīng)設(shè)屋架或屋面梁，建設(shè)方為降低造價(jià)或施工方偷工減料而未設(shè)，直接采用山墻承重。

GB 50011-2001建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范第9.1.1.7條規(guī)定[2]:廠房的同一結(jié)構(gòu)單元內(nèi)，不應(yīng)采用不同的結(jié)構(gòu)形式;廠房端部應(yīng)設(shè)屋架或屋面梁，不應(yīng)采用山墻承重;廠房單元內(nèi)不應(yīng)采用橫墻和排架混合承重。筆者所處的無錫市抗震設(shè)防烈度為6度，廠房端開間屋蓋采用山墻承重而其他處采用排架承重不符合規(guī)范規(guī)定。典型案例見圖1，圖1為無錫線橋某企業(yè)車間端部未設(shè)屋面鋼梁直接采用山墻承重。

2)施工質(zhì)量低劣，施工中的偷工減料，施工過程養(yǎng)護(hù)的不到位，導(dǎo)致排架柱混凝土抗壓強(qiáng)度很低。抗壓強(qiáng)度低，使結(jié)構(gòu)承載力不足，顯著影響結(jié)構(gòu)正常使用功能和抗震能力。

如對無錫新區(qū)某公司廠房鑒定時(shí)，為掌握混凝土柱的實(shí)際抗壓強(qiáng)度，現(xiàn)場對該房屋采用鉆芯法隨機(jī)抽取15根柱，每根柱鉆取1個(gè)芯樣，對其混凝土強(qiáng)度進(jìn)行檢測。

15個(gè)芯樣抗壓強(qiáng)度值范圍為 6.7 MPa～18.8 MPa，據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)檢測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》相關(guān)規(guī)定統(tǒng)計(jì)得出所測混凝土柱的樣本均值為11.57 MPa、樣本標(biāo)準(zhǔn)差為3.92 MPa、標(biāo)準(zhǔn)值推定區(qū)間的上限值為7.21 MPa、標(biāo)準(zhǔn)值推定區(qū)間的下限值為1.52 MPa。檢測表明，廠房排架柱混凝土強(qiáng)度很低，達(dá)不到C10等級，遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)要求的C25強(qiáng)度等級。GB 50010-2002混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范第4.1.2條規(guī)定:“鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度等級不應(yīng)低于C15”[1]，GB 50011-2001建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范第3.9.2.2條規(guī)定:混凝土強(qiáng)度等級，構(gòu)造柱、芯柱、圈梁和其他各類構(gòu)件不應(yīng)低于C20[2]。該廠房混凝土強(qiáng)度連國家規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的最低等級都達(dá)不到，存在極大安全隱患。

3)支撐設(shè)置不全，有的甚至缺失，影響廠房結(jié)構(gòu)的剛度和整體穩(wěn)定性，削弱排架抵抗水平荷載的能力。

GB 50144-2008工業(yè)廠房可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)第7.3.1條規(guī)定[4]:上部承重結(jié)構(gòu)的安全性等級，應(yīng)按結(jié)構(gòu)整體性和承載功能兩個(gè)項(xiàng)目評定，并取其中較低的評定等級作為上部承重結(jié)構(gòu)的安全等級，支撐系統(tǒng)作為房屋整體性評定的主要項(xiàng)目，其重要作用可見一斑。經(jīng)現(xiàn)場勘查鑒定，發(fā)現(xiàn)單層廠房支撐主要存在如下問題:a.屋架上弦支撐不全或缺失，屋面鋼梁水平支撐不全或缺失，屋架下弦通長水平系桿缺失。典型案例見圖2，圖2為某廠房端開間屋架上弦支撐缺失。b.上下柱支撐不全或缺失，或柱間支撐規(guī)格不符合設(shè)計(jì)和國家規(guī)范規(guī)定。典型案例見圖3，圖3為某廠房中間開間未設(shè)上下柱支撐。

4)鋼梁或鋼柱未按設(shè)計(jì)施工、截面尺寸偏小，或者隨意增加吊車荷載，造成廠房結(jié)構(gòu)承載力不足。

典型案例見圖4，圖4為某廠房鋼梁實(shí)際截面遠(yuǎn)小于設(shè)計(jì)截面，經(jīng)驗(yàn)算鋼梁承載力不能滿足要求。

3 單層工業(yè)廠房鑒定后的加固

加固的形式主要有:

1)針對排架結(jié)構(gòu)中排架柱混凝土強(qiáng)度低，結(jié)構(gòu)承載力不足的問題，一般采用加大截面加固法、外包鋼加固法、外貼碳纖維加固法。典型案例見圖5，圖6，圖5為某廠房采用外包鋼法對排架柱加固，圖6為某廠房采用擴(kuò)大截面法對排架柱加固。2)對支撐不全的結(jié)構(gòu)進(jìn)行補(bǔ)設(shè)或重設(shè)，提高了廠房的剛度和穩(wěn)定性。典型案例見圖7，圖8，圖7為某廠房補(bǔ)設(shè)屋架下弦水平支撐，圖8為某廠房補(bǔ)設(shè)上柱支撐。3)對鋼梁截面不足的采取另附加鋼梁的方法加固，擅自增加吊車荷載的按設(shè)計(jì)要求拆除所增加的吊車，從而保證了結(jié)構(gòu)的安全使用。

[1] GB 50010-2002，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2] GB 50011-2001，建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[3] 張 順，滕永剛，楊媛媛.單層鋼結(jié)構(gòu)廠房的改造與加固[J].山西建筑，2009，35(11):56-57.

[4] GB 50144-2008，工業(yè)廠房可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)[S].

[5] 萬 馨.單層鋼結(jié)構(gòu)體系的加固與改造[D].西安:西安建筑科技大學(xué)學(xué)位論文，2003.