除塵器框架結構檢測與抗震鑒定實例分析

王 瑞，張險峰，姜思佳，左巖鵬

（1.建研院檢測中心有限公司，北京 100013；2.北京城建八建設發展有限責任公司，北京 100107）

0 引言

隨著城市的發展、產業結構的升級調整，許多工廠的工業建筑失去了原有作用和用途、部分廠區內的廠房處于閑置狀態、隨著保護歷史和文化的意識不斷增強，越來越多的老廠房被改造，迭代更新被賦予新的使命。建筑物在原使用環境和自然環境的雙重作用下，其結構功能會出現不同程度的退化和劣化，建筑物本身存在安全隱患。因此在改造之前需要對舊工業廠房進行詳細的檢測、鑒定。

1 工程概況

某轉運站東側除塵器框架結構建筑高度 6.96 m，抗震設防烈度 8 度，本工程為四層結構，一二層為鋼筋混凝土框架結構，三四層為鋼結構無圍護結構。主體結構為鋼筋混凝土框架和鋼結構框架混合體系，第一層高 3.8 m，第二層高 3.16 m。在兩層框架頂部安裝有除塵設備，主要承重構件為四行四列工字鋼柱。除塵器框架外立面圖如圖 1 所示。結構平面布置圖如圖 2、圖 3 所示。

圖1 結構外立面圖片

圖2 1 層平面布置圖（單位：mm）

圖3 2 層平面布置圖（單位：mm）

圖4 3、4 層平面布置圖（單位：mm）

2 結構檢測［1，2］

2.1 構件混凝土強度推定

采用回彈結合芯樣驗證的方法對該結構構件的混凝土抗壓強度進行抽樣檢測。柱混凝土強度檢測結果如圖 4 所示，梁混凝土強度檢測結果如圖 5 所示。

圖4 柱構件混凝土強度檢測結果

圖5 梁構件混凝土強度檢測結果

經計算，所抽檢的混凝土柱按批計算的混凝土抗壓強度推定區間為 32.1～33.5 MPa，所抽檢的混凝土梁按批計算的混凝土抗壓強度推定區間為 29.9 ～ 31.4 MPa，混凝土抗壓強度達到 C30 混凝土強度等級。

圖6 鋼材抗拉強度抽檢結果

圖7 鋼構件涂層厚度抽檢結果

2.2 鋼材強度等級

采用表面硬度法對鋼材的強度進行抽樣檢測，鋼材的強度檢測結果如圖 6 所示。

所抽檢鋼構件鋼材抗拉強度在 395～427 MPa，建議按照 Q235 牌號鋼材使用。

2.3 鋼結構涂層厚度檢測

根據現場情況，取涂層較完整部位采用涂層測厚儀檢測桁架等構件的涂層厚度，每個構件檢測 5 處，每處以 3 個相距≥50 mm 測點的平均值作為該處涂層厚度的代表值。以構件上所有測點的平均值作為該構件涂層厚度的代表值。

結果表明鋼結構構件表面涂層大面積脫落且鋼材部分銹蝕，涂層已失去原有的保護作用。涂層較完整部位的涂層厚度檢測結果如圖 7 所示。

2.4 外觀質量及損傷全面檢查

外觀質量及損傷檢查結果：混凝土部分樓板存在裂縫，混凝土部分梁柱節點處存在蜂窩、裂縫；鋼結構部分梁、柱、樓板存在銹蝕現象且銹蝕嚴重；屋面設備存在銹蝕（見圖 8～圖 11）。

2.5 鋼架傾斜值檢測

用全站儀對該混凝土框架柱傾斜值進行檢測，檢測工作遵守 JGJ 8－2016《建筑變形測量規范》的相關規定，根據現場條件，對鋼框架柱的傾斜值進行檢測，具體檢測結果如表 1 所示。

表1 傾斜值測量結果

圖8 1 層 2-3/A-B 樓板滲水、露筋

圖9 2 層 4-D 梁柱節點處構件蜂窩

圖10 鋼結構部分銹蝕嚴重

圖11 屋面設備鋼架銹蝕

注：H為鋼框架結構頂點高度，H=6.96 m，規范限值為H/500=14 mm。

鋼框架柱向東最大偏差 12 m m，傾斜值滿足GB 50144－2008《工業建筑可靠性鑒定標準》要求。

3 安全性鑒定評級

3.1 構件安全性鑒定評級

3.1.1 承載能力評定

下部設備底座框架柱（框架結構）經分析驗算可知，配筋面積滿足相關規范要求。整體評定為 a 級。

下部設備底座框架梁（框架結構）承載能力計算結果滿足國家規范要求，整體評定為 a 級。

3.1.2 構造和連接評定

下部設備底座框架柱構造和連接基本滿足國家規范要求，整體評定為 b 級。

下部設備底座框架梁基本構造合理，整體評定為 b 級。

混凝土板構造和連接基本滿足規范要求，整體評定為 b 級。

3.1.3 構件安全性鑒定評級

依據 GB 50144－2008《工業建筑可靠性鑒定標準》第 6.2.1 條，混凝土柱安全性等級為 b 級；混凝土梁安全性等級為 b 級；混凝土板安全性等級為 b 級。

3.2 結構系統的安全性鑒定評級

3.2.1 地基基礎的安全性鑒定評級

經現場檢查，結合傾斜值檢查結果及圍護墻體檢查結果，地基基礎的安全性評定為 B 級。

3.2.2 上部承重結構的安全性鑒定評級

1）上部承重結構安全性評定。依據 GB 50144－2008《工業建筑可靠性鑒定標準》第 7.3.4 條，混凝土柱評定為 B 級；混凝土梁評定為 B 級；混凝土板評定為 B 級；上部承重結構的安全性評定等級為 B 級。

2）上部承重結構整體性評定。依據 GB 50144－2008《工業建筑可靠性鑒定標準》第 7.3.2 條，除塵設備結構布置合理，形成完整的體系；傳力路徑明確，上部承重結構整體性鑒定評級為 B 級。

3）上部承重結構的安全性鑒定評級。依據 GB 50144－2008《工業建筑可靠性鑒定標準》第 7.3.1 條。上部承重結構的安全性鑒定評定為 B 級。

3.2.3 圍護結構系統（含上部設備外圍護）的安全性鑒定評級

1）承重圍護結構的承載功能。依據 GB 50144－2008《工業建筑可靠性鑒定標準》第 7.3.4 條和第六章，承重圍護結構的承載功能構件集評定為 B 級。

2）非承重圍護結構的構造連接。依據 GB 50144－2008《工業建筑可靠性鑒定標準》第 7.4.1 條，并根據現場外觀質量檢查及結構體系核查結果，非承重圍護墻體的構造評定等級為 C 級；非承重圍護墻體自身連接與主體結構的連接方式基本符合國家標準，評定等級為 B 級。

3）圍護結構系統的安全性鑒定評級。依據 GB 50144－2008《工業建筑可靠性鑒定標準》第 7.4.1 條，圍護結構系統的安全性鑒定等級為 C 級。

根據地基基礎、上部承重結構和圍護結構系統的安全性等級，依據 GB 50144－2008《工業建筑可靠性鑒定標準》第 7 章的規定，該項目主廠房的安全性鑒定評級為 C 級。

4 抗震計算與鑒定

4.1 抗震分析計算結果

考慮地震作用時，根據 GB 50117－2014《構筑物抗震鑒定標準》、GB 50191－2012《構筑物抗震設計規范》的要求，混凝土框架抗震等級為二級，鋼框架抗震取 B 級采用 PKPM 軟件的 SATWE 模塊進行計算，結果如下。

1）1～2 層柱最大軸壓比為 0.17，滿足 GB 50023－2009《建筑抗震鑒定標準》小于 0.8 的要求。

2）混凝土構件的鋼筋配置滿足相關規范的要求。3）鋼結構框架最大應力比為 0.31，滿足 GB 50017 －2017《鋼結構設計標準》的要求。

4）上部設備層的鋼結構框架和支撐構件的長細比不滿足 GB 50017－2017《鋼結構設計標準》的要求。

4.2 抗震鑒定原則［3］

依據 GB 50117－2014《構筑物抗震鑒定標準》，參考 GB 50023－2009《建筑抗震鑒定標準》相關規定，按抗震設防烈度為 8 度（0.2g），抗震設防分類為丙類，后續使用年限 30 年以上 50 年以內的 B 類構筑物，對該構筑物進行抗震鑒定。

4.2.1 下部的框架抗震措施鑒定

經檢測，該結構為單跨混凝土框架結構，梁柱截面尺寸符合規范要求（梁寬≥200 mm，高寬比≤4；柱截面尺寸≥400 mm，柱凈高與截面高度之比不宜＜4）。柱軸壓比符合規范要求（≤ 0.75），構件混凝土抗壓強度符合規范要求（不低于 C20）。

4.2.2 除塵器本體抗震措施鑒定

對除塵器的重點部位進行檢查，下降管與除塵器的連接處，未發現嚴重變形和損壞。筒體支座及其連接處，存在明顯銹蝕。除塵器框架和支架與支撐的連接，存在明顯銹蝕。

綜合上述抗震鑒定結果，該局部抗震措施設置和鋼結構框架的支撐構件長細比不滿足國家相關標準 GB 50117－2014《構筑物抗震鑒定標準》的抗震能力要求。

5 結語

隨著保護歷史和文化的意識不斷增強，越來越多的老廠房被改造，迭代更新被賦予新的使命［4，5］。但原有結構在長期使用過程中，出現了不同程度的退化和劣化，因此明確建筑物現有的狀態是必不可少的。經過檢測和分析該除塵器框架結構現狀如下。

1）所抽檢的混凝土柱和梁的抗壓強度推定區間分別為 32.1～33.5 MPa、29.9～31.4 MPa，達到 C30 混凝土強度等級。

2）所抽檢鋼構件鋼材抗拉強度在 395～427 MPa，可按 Q235 牌號使用。

3）混凝土部分樓板存在裂縫，混凝土部分梁柱節點處存在蜂窩、裂縫；鋼結構構件表面涂層大面積脫落且鋼材部分銹蝕，涂層已失去原有的保護作用。

4）鋼框架柱向東最大偏差 12 mm，傾斜值滿足 GB 50144－2008《工業建筑可靠性鑒定標準》要求。

5）該局部抗震措施設置和鋼結構框架的支撐構件長細比不滿足國家相關標準 GB 50117－2014《構筑物抗震鑒定標準》的抗震能力要求。Q