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某混凝土柱-鋼屋架單層工業廠房的鑒定與加固方案
發布時間:2012-5-18 閱讀:3936次  
1 工程概況
某廠房位于廣東省深圳市,于90年代初期建成,為單層廠房,采用鋼筋混凝土柱和三角形輕型鋼屋架,跨度24m(圖1),基礎形式為柱下獨立基礎。隨著時代的發展,深圳市區的廠房多已遷出至周邊地區,甲方計劃將此廠房改造為大型藝術工作室。由于原設計圖紙和施工資料已遺失,為保證安全,甲方要求對該建筑物進行檢測鑒定,并對所發現的問題采取相應措施進行處理。
本文著重介紹根據該廠房的特點,對鋼屋架進行的幾何形式、截面尺寸、整體構造、撓度、材質、焊接質量、銹蝕等多方面的檢測結果,并有針對性地進行加固設計的方案,供類似工程參考。
圖1 廠房結構平面圖
2 對主體結構的檢測鑒定
2.1混凝土柱的檢測
對柱混凝土表面進行回彈,并用鉆芯法進行修
正,得到表1所示強度檢測結果;柱截面尺寸及鋼筋配置檢測結果見表2。
表 1 混凝土強度檢測結果
柱編號
強度推定值(MPa)
柱編號
強度推定值(MPa)
3-A
19.2
9-C
20.3
4-A
18.2
9-D
22.0
5-A
24.9
3-F
19.5
7-A
22.9
6-F
23.4
8-A
25.8
8-F
21.3
表2 柱截面尺寸及鋼筋配置檢測
構件編號
測試面主筋根數
加密區箍筋規格和
間距實測平均值
(mm)
實測截面尺寸
(mm)
1-D
2Φ20(短邊)
φ8@235
250×550
4-A
2Φ20(短邊)
φ8@320
250×600
6-A
2Φ20(短邊)
φ8@230
250×600
6-F
2Φ20(短邊)
φ8@205
250×600
9-C
2Φ20(短邊)
φ8@165
250×550
備注:箍筋未加密,部分柱箍筋間距過大。
2.2 屋面三角形輕型鋼屋架檢測
(1)屋架撓度的檢測 采用日本產賓得R-122全站儀對一榀屋架的撓度進行檢測,沿長度方向分布五個點(梁的兩個端點、中點及兩個加密點),位置分布圖見圖2。檢測時,先測其五個點相對選取參考點的高差值,然后以測點①和⑤為直線,計算出測點②、③和④的相對于該直線的高差值來評定桁架的撓度,其檢測結果見表3。
圖2 鋼屋架撓度檢測點
表 3 屋面桁架五個測點的測量結果
測點
4軸屋架
0.000
0.004
0.056
0.011
0.000
0.000
0.005
0.056
0.009
0.000
備注:屋面桁架有起拱值(單位均為m)
(2)屋面桁架角鋼的檢測 角鋼力學性能的測試結果見表4。同時,重點對該廠房屋面桁架的角鋼焊縫進行了抽檢。經檢測發現,桁架存在氣孔、咬邊、未焊滿等缺陷,不符合《鋼結構工程施工及驗收規范》(GB 50205-95)的要求,其焊接接頭不合格,檢測結果詳見表5。
表4 現場抽檢角鋼的力學性能試驗結果
角鋼
規格
試件尺寸
(mm)
屈服
強度
(MPa)
抗拉
強度
(MPa)
伸長率
δ(%)
冷彎
結果
評定
1
Q235
9.80
24.20
285
400
21.5
La完好
合格
2
Q235
5.00
22.50
315
435
20.0
La完好
合格
表 5 角鋼焊縫的檢測結果
焊縫編號
缺陷情況
評定級別
評定結論
J1
氣孔
不合格
J2
咬邊
不合格
J3
咬邊、未焊滿
不合格
J4
氣孔、未焊滿
不合格
J5
未焊滿
不合格
J6
未焊滿
不合格
J7
氣孔、未焊滿
不合格
J8
咬邊、未焊滿
不合格
J9
未焊滿
不合格
2.3填充墻砌筑砂漿強度檢測
對于填充墻,主要檢測其砌筑砂漿的強度,檢測結果見表6。
表6 填充墻砌筑砂漿強度
構件編號
砂漿強度實測值
(MPa)
構件編號
砂漿強度實測值
(MPa)
1-B-C
0.4
1-D-E
0.4
1-C-D
0.6
1-E-F
0.6
A-1-2
0.7
A-4-5
0.6
2.4檢測鑒定結論
(1)該結構中的柱混凝土強度尚可,但主筋配置較少,箍筋間距過大,經計算,不滿足要求,應進行加固處理。
(2)鋼屋架所用鋼材(主要為角鋼)的力學性能滿足要求,但焊接質量差,多數焊縫不合格。此外,經過計算,發現部分桿件承載力或穩定性未達到要求。因此,應對鋼屋架進行加固處理。
(3)該建筑的填充墻砂漿強度過低,與規范的****要求(M2.5)相差甚遠,也應予以加固處理。
綜上所述,該結構的重要組成部分均不同程度的存在問題,結合該建筑物沒有設計圖紙和施工資料的情況,懷疑其未經正規的設計和施工。甲方應引起重視,并盡快進行加固處理。
3 結構加固設計
3.1加固設計依據
對該工程的加固設計,主要依據《鋼結構設計規范》(GBJ 17-88),《建筑結構荷載規范》(GB 50009-2001)《混凝土結構設計規范》(GB 50010-2002),《建筑抗震設計規范》(GB 50011-2001),《鋼結構加固技術規范》(CECS 77:96),《混凝土結構加固技術規范》(CECS 25:90),《建筑抗震加固技術規程》(JGJ 116-98),《鋼結構工程施工及驗收規范》(GB50205-200)和《輕型屋面鋼屋架》標準圖集(G517-1~5)等規范、規程和標準。
3.2 鋼屋架結構加固設計
根據檢測結果,針對鋼屋架存在的問題,采取相應的加固方法,圖3為鋼屋架加固簡圖。

圖3 鋼屋架加固圖

對于鋼屋架的加固施工,具體要求如下:
(1)為保證施工過程的安全,對鋼屋架采取臨時支撐措施(見圖4);
圖4 臨時支撐布置圖
(2)針對焊縫質量差的問題,對于重要部位的節點焊縫,要求予以補焊;
(3)將計算節點板尺寸與計算焊縫長度結合考慮,與實際情況相對照,如果不能滿足焊縫長度要求,則加大節點板;
(4)針對部分桿件承載力不足的問題,采取增大截面的方法,將L形的角鋼用鋼板封閉成三角形截面(見圖3);
(5)針對部分桿件穩定性不足等問題,考慮到存在此問題的都是腹桿,且都為單肢角鋼,結合此情況,決定采用增加一角鋼,焊在兩端節點板上,形成雙肢角鋼(見圖3)。
(6)現場焊接時應特別注意次序和方法,因為這是正在承載的鋼結構,積聚的熱量會使原結構角鋼產生變形,造成附加的應力。要求焊接時從中間向兩端進行,每次施焊時間不宜過長。
3.3混凝土柱加固設計
(1)針對混凝土柱的主筋和箍筋均配置不足的情況,采用柱包鋼圍套,即四角包角鋼,并用鋼綴板連接的方法(見圖5);
(2)角鋼難以直接伸入基礎,因此采用植筋,并將鋼筋焊在角鋼上,以解決角鋼的錨固問題。


圖5 柱加固設計圖

3.4填充墻的加固
檢測發現填充墻的砌筑砂漿強度很低,故采取沿灰縫將原砂漿部分剔除,深度約為20mm,并用1∶2.5水泥砂漿勾縫的方案進行處理,可有效提高砌體強度。
4 結 語
鋼結構的檢測,應從材質、變形、焊縫、銹蝕等方面著手進行,當沒有圖紙時,應抽取有代表性的構件全面檢查其幾何形式、截面尺寸、焊縫長度、荷載情況,以確保計算結果的可靠。對其進行加固時,應充分考慮所采用的加固手段(如焊接)對原結構的附加作用,并在設計時明確所采取的防范措施,避免造成不利影響。
該工程于2003年竣工并投入使用,目前狀況良好。
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