某單層排架廠房結構檢測與鑒定

陳業群 張永勝

0 引言

單層排架結構的廠房是二十世紀我國工廠主要采用的結構之一，由于使用年代久遠，這種廠房在使用的過程中結構性能逐漸退化，安全性問題不斷顯現。

近年來業內對此類結構的安全性與抗震性能進行了檢測鑒定，其方法各有異同，本文結合某單層排架廠房結構檢測鑒定的實例，介紹了該類工程檢測鑒定的方法。

1 工程概況

某單層鋼筋混凝土排架結構廠房，排架柱網軸線尺寸為6 m，柱間跨度為15 m，建筑面積1029.1 m2。該廠房建于20世紀80年代，使用至今已有20余年，建成初期，其圍護磚墻出現多條斜裂縫并不斷發展，針對此情況業主曾對其地基進行了加固，并采用型鋼加固了開裂墻體，墻體裂縫得到了一定的控制，但近年廠房工人反映時?？陕牭綇S房屋面出現異常響動，并懷疑廠房主體結構已經出現變形，現場觀測發現該結構墻體裂縫至今仍有發展的跡象。

廠房柱網平面布置見圖1。

圖1 柱網平面布置圖

2 現場檢測內容及結果

2.1 場地及地基基礎情況調查

該工房建于溝底，建設場地為Ⅰ級非自重濕陷性黃土，地基處理采用3∶7灰土處理，條基處理深度為500 mm，每邊寬處基礎底300 mm，杯形基礎處理深度1000 mm，每邊寬處基礎400 mm，要求灰土干容重大于1.6 g/cm3。柱基礎采用鋼筋混凝土杯形基礎，混凝土強度等級為150號，墊層用75號素混凝土。1993年曾對該廠房北側室外散水及路面進行修整，當時中部吊車附近室外路面層出現約70 m2的凹陷，凹陷深度為30 cm。目前室外硬化地面可見通長地面開裂。

2.2 結構變形現狀檢測

2.2.1 排架柱變形現狀檢測

采用全站儀對排架柱垂直度進行檢測，柱平面外傾斜量的限值H/750=10.33 mm(H=7750 mm為柱高)，大部分柱的傾斜量已超過該限值，該部分柱子按混凝土構件評級應評為C級構件，其中16個柱子柱平面外傾斜量超過H/500=15.5 mm的限值，該部分柱子按混凝土構件變形應評為D級。整體看來，工房排架結構呈扭曲狀，且柱傾斜值較大，已經對排架結構受力產生較大不利影響。

2.2.2 屋面梁構件變形現狀觀測

采用全站儀對該廠房內屋面梁的梁兩端高差、豎向撓度進行了觀測，其中每個梁構件布置3個測點。根據觀測結果，該工房混凝土屋架梁的最大撓度值為1/500均未超過表中允許撓度變形限值1/450，目前屋架下撓情況不影響其正常使用。從總體觀測，目前廠房屋架南端梁底標高普遍高于北端梁底標高，表現出一定的整體規律性。

2.2.3 圍護墻體整體側移觀測

采用全站儀對該工房圍護墻體整體側向傾斜進行了觀測。經計算，發現該結構墻體頂點最大側移值為66.2 mm，見圖2。該結構墻體傾斜量已經超過D級限值60 mm。

圖2 墻體頂點側移觀測結果（單位：mm）

2.2.4 圍護墻體沉降觀測

采用全站儀對該工房圍護墻體沉降進行了觀測。觀測過程以窗戶過梁底面(即該結構圈梁底面)為測試水平線，由觀測結果知，該結構北邊墻體沉降差值較大，最大差值達到105 mm，同時相鄰測點最大沉降差達到39 mm，局部沉降差值過大，見圖3。

圖3 南北墻體各測點沉降差示意圖（單位：mm）

2.3 材料強度檢測

2.3.1 混凝土材料強度檢測

現場對排架柱結構混凝土實際強度進行檢測，依據設計圖紙，排架柱混凝土設計強度等級為250號。采用滿足現場客觀條件的回彈法檢測排架結構混凝土實際強度。由檢測結果知混凝土強度試驗值最大為33.1 MPa，最小為26.6 MPa，回彈法測抗壓強度試驗結果較為均勻。由于構件碳化深度大，為使排架結構承載力校核計算結果更加安全可靠，故以本次鑒定在計算時將排架柱混凝土強度等級按C20取值。

2.3.2 圍護墻砌筑砂漿強度

采用貫入法檢測、評定該工房圍護墻砌筑砂漿的實際抗壓強度?，F場在該工房內部隨機共抽取6個測區，依據檢測結果，該工房圍護墻體砌筑砂漿的實際檢測強度可評定為0.75 MPa，砂漿強度較低，砌筑質量差，部分砂漿呈粉末狀。

3 結構安全性及結構抗震鑒定

依據GB 50144-2008工業建筑可靠性鑒定標準、GB 50223-2008建筑工程抗震設防分類標準、GB 50023-2009建筑抗震鑒定標準等的有關規范條文對該廠房現有結構進行鑒定。

3.1 場地、地基和基礎

按地基變形觀測資料或上部結構反映的檢查結果對地基安全性進行評級。根據上部結構現狀結果，該結構圍護墻體出現與地基基礎不均勻沉降有關的整體側移，該結構地基基礎安全性等級為Cu級。該結構屬于8度設防時的乙類建筑，根據上部結構整體垂直度、沉降現狀及墻體裂縫現狀的檢測結果，可判斷該建筑地基基礎現狀無嚴重靜載缺陷。

依據GB 50023-2009:地基主要受力層范圍內不存在軟弱土、飽和沙土和飽和粉土或嚴重不均勻土層的乙類、丙類建筑，可不進行地基基礎的抗震鑒定。

3.2 上部結構鑒定

上部承重結構子單元的安全性鑒定評級，應按結構整體性和承載功能兩個項目進行評定，并取其中較低的評定等級作為上部承重結構子單元的安全性等級。對乙類建筑應按設防烈度9度對結構抗震措施進行核查。

1)結構整體性的評定應根據結構布置和構造、支撐系統兩個項目中的較低等級作為結構整體性的評價等級。

根據上述結構布置和構造、支撐系統兩方面級評級結果，依據GB 50144-2008，上部承重結構子單元的安全性等級按構件的整體性等級評為Bu級。

2)按結構承載功能的等級進行評級。

根據現場檢測結果，采用PKPM對該工房現有結構分別進行建模計算，依據《工業建筑可靠性鑒定標準》，將上部結構分為12榀框架平面計算單元，考慮到排架結構的相同性，故只選擇其中的一榀框架進行計算。

對軸線③上的排架柱配筋進行計算，計算簡圖和配筋包絡圖分別見圖4，圖5;計算結果見表1，顯示排架柱各個控制截面中的實際配筋面積均大于計算所得鋼筋面積，即現結構排架柱可滿足承載力需求。

圖4 計算簡圖

圖5 配筋包絡圖

通過PKPM輸出的結果可知各節點位移，見表2。

可知結構頂點位移最大值為15.7 mm滿足《工業建筑可靠性鑒定標準》規定的C級限值大于H/750。

經計算可知，一榀框架中重要構件符合承載力要求，依據《工業建筑可靠性鑒定標準》可知每榀框架的安全性等級為Bu級。但頂點側移過大，應將上部承重結構的承載功能評級定為Cu級。

表1 計算結果 mm2

表2 各結構節點變位 mm

3)上部結構抗震鑒定。

廠房跨度為15 m，柱距為6 m，場地類別為Ⅲ類，屋蓋采用鋼筋混凝土屋面梁，不符合GB 50023-2009第8.3.1條3規定的按9度設防時屋架宜為鋼屋架的要求。廠房屋蓋采用15 m跨度薄腹梁無檁屋蓋，未在廠房單元兩端設置豎向支撐，不符合GB 50023-2009第8.3.3條2規定的“8度～9度時跨度不大于15 m的薄腹梁無檁屋蓋，屋架支撐系統布置和構造可僅在廠房單元兩端各有豎向支撐一道”要求。

9度時屋面梁與柱子連接宜用螺栓;屋面梁端部支承墊板的厚度不宜小于16 mm，9度時柱頂預埋件的錨筋4φ16(As=803.8 mm2)，有柱間支撐的柱子，柱頂預埋件還應有抗剪鋼板;柱間支撐與柱連接點預埋件的錨件，9度宜采用角鋼加端板。而該廠房屋面梁與柱子采用2根φ20螺栓連接，支承墊板厚度僅為8 mm，錨筋為6φ12(As=678.2 mm2)。不符合GB 50023-2009的相關要求。

柱間支撐的有關連接部位柱頂預埋件有抗剪鋼板，抗剪鋼板采用螺栓連接，但螺栓錨固不緊，故廠房結構構件現有連接不符合規范要求，需采取相應的加強措施。

依據圖紙可知，粘土磚圍護墻(縱墻及山墻)沿柱高每隔625 mm設置2φ6鋼筋與柱拉結，不符合GB 50023-2009第8.3.7條1規定的拉筋間距不應大于500 mm的要求。

綜上所述，該廠房在排架的構造與配筋、廠房結構現有的連接構件、圍護結構的連接構造等方面不滿足GB 50023-2009建筑抗震鑒定標準相關抗震鑒定要求，應評為結構綜合抗震性能不滿足抗震鑒定要求。

4 結構鑒定結論及建議

4.1 不考慮抗震設防時的結構靜力安全性鑒定結論

該廠房現有結構安全性等級均評為三級，在不考慮抗震設防時的結構靜力狀態下，該工房不滿足日常安全使用要求，需做必要的加固處理。

4.2 考慮抗震設防時的結構抗震鑒定結論

該廠房現有結構的綜合抗震性能不滿足抗震鑒定要求，達不到該地區設防烈度(8度0.20g)的抗震設防要求，不具備充分抵御地震災害的功能。建議對廠房現有結構采取抗震加固措施，以提高結構抗震防災能力，避免嚴重震害對生命財產造成損失。

[1]GB 50144-2008，工業建筑可靠性鑒定標準[S].

[2]GB 50223-2008，建筑工程抗震設防分類標準[S].

[3]GB 50023-2009，建筑抗震鑒定標準[S].

[4]GB/T 50344-2004，建筑結構檢測技術標準[S].

[5]JGJ 8-2007，建筑變形測量規程[S].