1某鋼鐵廠1號(hào)高爐出鐵場(chǎng)主廠房是80年代末建成投入使用,主廠房為單層單跨排架結(jié)構(gòu),主廠房排架柱是鋼筋混凝土工字形截面,屋架,天窗架,支撐,檁條均為鋼結(jié)構(gòu),吊車(chē)梁為預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。無(wú)圍護(hù)結(jié)構(gòu),局部有雨遮。現(xiàn)因環(huán)保除塵要求,需將1號(hào)高爐出鐵主廠房封閉和安裝除塵設(shè)備。
2現(xiàn)場(chǎng)勘察
現(xiàn)有建筑物的抗力取決于材料性能、幾何參數(shù)和計(jì)算模型。它隨著時(shí)間推移而衰退,其主要原因是混凝土老化、鋼筋銹蝕導(dǎo)致截面減小和鋼筋與混凝土握裹力的下降而引起結(jié)構(gòu)抗力下降,結(jié)構(gòu)承受持續(xù)震動(dòng)荷載而產(chǎn)生的疲勞損傷逐步發(fā)展而導(dǎo)致抗力下降。因此要準(zhǔn)確計(jì)算既有建筑物抗力,就必須以結(jié)構(gòu)的現(xiàn)有條件為基礎(chǔ)。現(xiàn)以有代表性的排架柱(PZ4)為對(duì)象,分析其承載能力。
(1)依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙,廠房排架柱為預(yù)制工字形柱,混凝土等級(jí)為300號(hào)(相當(dāng)于C28) ,受力鋼筋為25M nSi(相當(dāng)于鋼)。
(2)截面尺寸測(cè)量和鋼筋位置探測(cè)經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量,排架柱截面尺寸基本滿足設(shè)計(jì)要求(具體尺寸見(jiàn)圖1)。鋼筋探測(cè)無(wú)損檢測(cè)方法是一種新的檢測(cè)技術(shù)。
目前主要有兩種鋼筋檢測(cè)方法:一是利用電磁波波動(dòng)原理的檢測(cè),二是利用電磁感應(yīng)原理的鋼筋檢測(cè)儀檢測(cè)。前一種方法由于設(shè)備較為昂貴、定量性較差,應(yīng)用面較小,目前國(guó)內(nèi)外廣泛使用電磁感應(yīng)原理進(jìn)行檢測(cè)。儀器通過(guò)傳感器在被測(cè)結(jié)構(gòu)內(nèi)部局部范圍發(fā)射電磁場(chǎng),同時(shí)接收在發(fā)射電磁場(chǎng)內(nèi)金屬介質(zhì)產(chǎn)生的感應(yīng)電磁場(chǎng),并轉(zhuǎn)換為電信號(hào),主機(jī)系統(tǒng)實(shí)時(shí)分析處理數(shù)字化的電信號(hào),從而判定鋼筋位置、保護(hù)層厚度和鋼筋直徑。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè),并結(jié)合圖紙,略去由于施工因素的影響,為研究問(wèn)題的方便,取保護(hù)層厚度為30 mm。
3材料強(qiáng)度檢測(cè)
考慮到混凝土鉆芯檢測(cè)對(duì)結(jié)構(gòu)有所損傷,且混凝土齡期已超過(guò)1000天,按一般回彈法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度已不適用。所以排架柱采用回彈超聲綜合法無(wú)損檢測(cè)方法檢測(cè)混凝土材料的強(qiáng)度。
3. 1超聲波檢測(cè)
采用超聲波檢測(cè)混凝土質(zhì)量,一般是根據(jù)構(gòu)件或結(jié)構(gòu)的幾何形狀、所處環(huán)境、尺寸大小以及所能提供的測(cè)試表面等條件,選用不同的測(cè)試方法。一般常用的檢測(cè)方法有以下幾種:
(1)對(duì)測(cè)法當(dāng)混凝土被測(cè)部位能提供一對(duì)相互平行的測(cè)試表面時(shí),可采用對(duì)測(cè)法檢測(cè)。即將一對(duì)厚度振動(dòng)式換能器(發(fā)射簡(jiǎn)稱F換能器,接收簡(jiǎn)稱S換能器) ,分別耦合于被測(cè)構(gòu)件同一測(cè)區(qū)兩個(gè)相互平行的表面逐點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試, F、S換能器的軸線始終位于同一直線上; (2)角測(cè)法當(dāng)混凝土被測(cè)部位只能提供2個(gè)相鄰表面時(shí),無(wú)法進(jìn)行對(duì)測(cè),可以采用丁角方法檢測(cè)。即將一對(duì)F、S換能器分別耦合于被測(cè)構(gòu)件的2個(gè)相鄰表面進(jìn)行逐點(diǎn)測(cè)試,兩個(gè)換能器的軸線形成90度夾角; (3)平測(cè)法當(dāng)混凝土被測(cè)部位只能提供一個(gè)測(cè)試表面時(shí),可采用平測(cè)法檢測(cè)。將一對(duì)F、S換能器置于被測(cè)結(jié)構(gòu)同一個(gè)表面,以一定測(cè)試距離進(jìn)行逐點(diǎn)檢測(cè)。由于排架柱截面為工字形截面,為了能夠準(zhǔn)確的檢測(cè)混凝土的強(qiáng)度,在工字形的腹板處采用對(duì)測(cè)方面,在翼緣處采用對(duì)測(cè)和平測(cè)2種方法。

撓度的檢驗(yàn)：撓度是樓板在荷載作用下抵抗變形的能力，檢驗(yàn)樓板的撓度不僅是為了在正常使用短期荷載檢驗(yàn)值作用下判斷撓度指標(biāo)是否合格，還可以根據(jù)撓度增長(zhǎng)的快慢判定樓板是否開(kāi)裂。撓度的計(jì)算公式已在《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收方法》(GB 50204-2002)中給出，即a0t=a0q＋a0g……
(1)，但在實(shí)際檢驗(yàn)中因個(gè)人理解的差異將樓板的自重和加荷設(shè)備重量引起的撓度a0g往往忽略不計(jì)，而直接將在第5級(jí)荷載作用下樓板跨中撓度實(shí)測(cè)值a0q計(jì)算為在標(biāo)準(zhǔn)荷載檢驗(yàn)值QS作用下樓板跨中短期撓度實(shí)測(cè)值a0t，導(dǎo)致a0t比實(shí)測(cè)值要小。a0q可根據(jù)樓板在正常使用短期荷載檢驗(yàn)值作用下的跨中實(shí)測(cè)位移值求出，即第5級(jí)荷載作用下樓板跨中撓度實(shí)測(cè)值a0q，而a0g在均布增加荷載時(shí)通過(guò)下列公式(2)計(jì)算a0g =GK/Qb×a0b……
(2)　　GK—樓板的自重和加荷設(shè)備重量(N)；　　
Qb—樓板開(kāi)裂前一級(jí)的外加荷載值(N)；　　
a0b—樓板開(kāi)裂前一級(jí)的外加荷載產(chǎn)生的跨中撓度實(shí)測(cè)值(N)
房屋承重安全性檢測(cè)主要為調(diào)查房屋的使用歷史和結(jié)構(gòu)體系；測(cè)量房屋的傾斜和不均勻沉降情況；采用文字、圖紙、照片或錄像等方法，記錄房屋主體結(jié)構(gòu)和承重構(gòu)件損 壞部位、范圍和程度。房屋結(jié)構(gòu)材料力學(xué)性能的檢測(cè)項(xiàng)目，應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)承載力驗(yàn)算的需要確定，必要時(shí)應(yīng)根據(jù)房屋結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，建立驗(yàn)算模型，按房屋結(jié)構(gòu)材料力學(xué)性 能和使用荷載的實(shí)際狀況，根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范驗(yàn)算房屋結(jié)構(gòu)的安全儲(chǔ)備。分析房屋損壞的原因，綜合判斷房屋結(jié)構(gòu)損壞狀況，確定房屋危險(xiǎn)程度，房屋安全檢測(cè)應(yīng)按《危 險(xiǎn)房屋標(biāo)準(zhǔn)》CJ13執(zhí)行。對(duì)工業(yè)廠房進(jìn)行安全檢測(cè)時(shí)，尚應(yīng)符合《工業(yè)廠房可靠性標(biāo)準(zhǔn)》GBJ144－90等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

（一）對(duì)房屋裂縫的分析與檢測(cè)
房屋裂縫產(chǎn)生的原因主要由混凝土結(jié)構(gòu)造成。大體積混凝土內(nèi)外溫度失衡是導(dǎo)致墻面或基體出現(xiàn)裂縫的主要原因。大體積混凝土在澆筑的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生水化熱現(xiàn)象，內(nèi)部溫度高于外部溫度。當(dāng)內(nèi)部溫度與外部溫度的差值達(dá)到一定的程度時(shí)，處于里層的混凝土?xí)a(chǎn)生壓應(yīng)力，處于外層的混凝土由于散熱較快或受自然界氣溫的影響產(chǎn)生拉應(yīng)力，混凝土墻面由于受到內(nèi)部的壓應(yīng)力和外部拉應(yīng)力的影響出現(xiàn)裂縫。此外，混凝土墻面水分散失也是導(dǎo)致墻體裂縫的原因。由于大體積混凝土施工完成后未及時(shí)加蓋保護(hù)膜，混凝土內(nèi)部的水分散失速度超過(guò)墻體凝固的速度，墻體產(chǎn)生拉應(yīng)力出現(xiàn)收縮裂縫。裂縫問(wèn)題不僅影響建筑物外觀的審美價(jià)值，更在一定程度上對(duì)建筑物的使用壽命產(chǎn)生影響，輕者造成經(jīng)濟(jì)損失，重者危及人們的生命安全。
對(duì)房屋裂縫的檢測(cè)需要查明裂縫的各類(lèi)參數(shù)。在進(jìn)屋結(jié)構(gòu)安全的過(guò)程中，應(yīng)明確房屋的結(jié)構(gòu)性裂縫不僅對(duì)房屋的表面結(jié)構(gòu)受力狀況造成影響，更對(duì)房屋結(jié)構(gòu)的使用壽命產(chǎn)生威脅。通常情況下，房屋結(jié)構(gòu)的裂縫寬度越大，隱藏在混凝土內(nèi)部的鋼結(jié)構(gòu)越容易受到腐蝕和銹化，其砌體結(jié)構(gòu)更容易發(fā)生傾斜或倒塌，嚴(yán)重影響房屋的安全。若裂縫是橫向發(fā)展的，則會(huì)在影響房屋的美觀程度上占據(jù)較大比例，若裂縫是縱向發(fā)展的，則該裂縫在影響墻體美觀性的同時(shí)，還對(duì)墻體的使用性能造成影響。眾所周知，房屋的墻體由鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)制成，其使用性能為遮風(fēng)避雨。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)完好無(wú)損時(shí)，能對(duì)風(fēng)雨起到較好的遮蔽功能。若鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)破損情況，則會(huì)影響房屋的使用性能。
因此，對(duì)房屋結(jié)構(gòu)進(jìn)行安全的過(guò)程中，針對(duì)裂縫問(wèn)題的基礎(chǔ)檢測(cè)方案的確定分為三步：步，確定房屋結(jié)構(gòu)安全的范圍；第二步，弄清裂縫出現(xiàn)的原因；第三步，對(duì)裂縫進(jìn)行基礎(chǔ)的安全。
（二）砌體結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)變形的分析與檢測(cè)
砌體結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)在長(zhǎng)期的使用過(guò)程中，受重力因素、氣候條件和地質(zhì)地貌情況的影響，往往會(huì)出現(xiàn)較大程度的變形。鋼結(jié)構(gòu)和砌體結(jié)構(gòu)的變形會(huì)導(dǎo)致房屋應(yīng)力不平衡，繼而威脅房屋結(jié)構(gòu)的整體安全。對(duì)砌體結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)的安全應(yīng)采用鋼筋掃描儀或激光測(cè)距儀，對(duì)二者的實(shí)際情況進(jìn)行有效。其方案可以參考對(duì)裂縫的方案。

荷載計(jì)算分析：
1、均攤載荷驗(yàn)算法
該方法的原理是：
將設(shè)備的重量均攤到每一個(gè)設(shè)備的平均占地面積上，然后將該均攤的載荷與樓房的設(shè)計(jì)承重（單位面積）進(jìn)行對(duì)比，如果均攤載荷小于設(shè)計(jì)承重，則樓房是安全的，反之則是不安全的。
例：一臺(tái)設(shè)備重量
Q=1000
公斤，外形尺寸：長(zhǎng)×寬×高＝600mm×800mm×2200mm，設(shè)備四周均有走道，走道寬度均為800mm，樓房的設(shè)計(jì)承重是P=600kg/m2。Q = 1000 kg
A =（0.6＋0.8/2＋0.8/2）×（0.8＋0.8/2＋0.8/2）＝2.24 m2 設(shè)備對(duì)地面產(chǎn)生的均攤荷載q＝Q/A＝1000/2.24＝446 kg/m2由于q <＝，設(shè)備可以安全安裝。
對(duì)于我們的情況：
LVG1200
設(shè)備的重量：
Q=6800kg，平均占地面積（將過(guò)道均攤）：A=18m2，樓房設(shè)計(jì)承重：P = 1000kg/m2
設(shè)備對(duì)地面產(chǎn)生的均攤荷載q＝Q/A＝6800/18＝377 kg/m2 由于q <＝P，設(shè)備可以安全安裝。
該方法不是很準(zhǔn)確，因?yàn)樗菍⒃O(shè)備的重量均攤在總的占地面積上，它沒(méi)有考慮把設(shè)備集中一點(diǎn)放置時(shí)情況，因此不是很科學(xué)，只能作為一個(gè)簡(jiǎn)單的估算。