四级炉渣危房的监控使用

熊 娟 陈绍元

（1.武汉钢铁集团金属资源有限责任公司冶金渣分公司 湖北 武汉：430080；2.武汉工程职业技术学院 湖北 武汉：430080）

1 厂房概况

某钢厂热泼渣车间炉渣间厂房位于主厂房北侧，系冶金工业部武汉钢铁设计研究院1992年设计，由第一冶金建设公司工业安装工程公司负责施工，于1995年建成并投入使用。该厂房的主要功能是对炼钢厂输出的废钢渣进行水处理。该厂房建筑面积约8980m2。其平面布置示意见图1所示。

图1 厂房平面图

热泼渣车间炉渣间为单层单跨大柱距工业厂房，基本柱距24m，延伸段（01～1.14轴线）柱距21m，主跨（Z1～Z2跨）跨度27m，附跨（Z0～Z1跨）跨度6m，全长261m；主跨屋檐标高27.00m，附跨屋檐标高14.78m。厂房为全钢结构，其主要结构构件屋架及天窗架、托架、吊车梁均采用钢结构，屋面及墙皮等围护设施采用压型钢板；Z0轴线柱采用型钢柱，Z1、Z2轴线柱采用钢结构阶型柱。厂房各列柱基采用钢筋混凝土挖孔灌注桩，Z0轴线柱下设一根桩，桩长10m～15m不等；Z1轴线柱下设两根桩，桩长10m～18m不等；Z2轴线柱下设两根桩，桩长12m～20.5m不等。

厂房内设有三台100／32t重级工作制电动桥式吊车，吊车轨道顶面标高18m。在4.05～5.02、5.02～5.26及5.26～6.23轴线间设有三条渣车轨道，通过吊车作业将渣车送出的三炼钢废钢渣倒入靠近Z1轴线柱列一侧的8个倒渣池进行处理。

2 厂房损坏情况与评级

2.1 厂房损坏情况

热泼渣车间炉渣间厂房，所处环境恶劣，因热渣水处理工艺的原因，厂房长期处于潮湿、粉尘环境，且热泼渣水汽中含有大量SO2，致使钢结构构件的腐蚀成为本热泼渣厂房的一个突出问题。依所处的环境位置，不同部位的钢构件均有不同程度的腐蚀。生产繁重的厂房中部较两端腐蚀严重，屋盖系统较吊车梁、厂房柱系统腐蚀严重。钢结构腐蚀不仅使其耐久性不能满足下一目标使用期的要求，而且使材质劣化、削弱结构承载能力；如此严重的锈蚀损坏，造成了整个结构系统承载力严重不足，以致有随时发生严重倒塌事故的危险。

2.2 厂房鉴定评级

西安建筑科技大学间建（构）筑物检测鉴定站，按照《工业建筑可靠性鉴定标准》（GB50144－2008）的要求，于2010年9月对炉渣间厂房进行综合鉴定。评定按承重结构体系、结构布置和支撑系统、围护结构系统三个组合项目，以承重结构体系为主，并考虑结构的重要性、耐久性和使用状况等因素，该厂房的综合鉴定评级为四级。

国家现行《工业建筑可靠性鉴定标准》（GB50144－2008）将工业建筑鉴定单元综合评级分为四级；被评定为四级建筑后，整个厂房应立即停止生产，进入重大隐患整改期或者推倒重建，这是检测鉴定后最常规的处理方法。但这样处理结果是，炼钢出来钢渣没有地方处理，热泼渣厂房的停产整顿，势必要影响到炼钢生产乃至停产。

3 解决方法与处理措施

3.1 解决方法

厂房经可靠性检测鉴定结果表明，厂房结构可靠性等级为四级，厂房的可靠性严重不足，但经仔细分析报告与现场详细调查可知，厂房结构可靠性等级被评定为四级的主要原因基于两大部分，一是厂房的上部承重结构承载力严重不足，即屋架、天窗架与挡风支架承载力严重不足，相应支撑系统连接失效，被评定为D级；见图2。

图2 支撑系统连接失效

二是厂房维护结构系统与吊车梁走道板功能丧失，即屋面板、挡风板与墙板功能丧失，吊车梁走道板腐蚀严重被评定为D级，见图3。因此，消除结构隐患的关键在于对这两大部分的结构治理。如前所述，该厂房虽是钢厂生产后续处理部分，但也是生产关键部位，若采取屋架、天窗架与挡风支架承重系统全部拆除方案，整个钢厂炼钢生产将在一段时间内瘫痪，影响太大，从全部拆除重建周期较长，从立项、审批、设计、施工到竣工验收使用，至少需一年时间。若采用全部加固方案，根据该厂房生产的特殊性，整个热泼渣处理个过程中产生大量水蒸汽与腐蚀气体，以往多次加固，但加固连接效果很差，不到几个月，加固件又脱落，见图4。

根据厂房可靠性检测鉴定结果和屋架、天窗架与挡风支架以及屋面板、挡风板与墙板实际情况，考虑到厂方尽量少停产或不停产要求，以及以往处理其他结构的经验，提出了厂房监控使用，发现问题局部应急加固处理，在保证安全的前提下，尽量争取到炼钢厂大修期间采用上部承重结构的大部分更换与局部加固处理相结合的方法进行治理。

3.2 监控处理措施

3.2.1 监控方案制定

虽然厂房结构评定为四级，但严重危及厂房结构安全的首要问题是厂房上部屋架、天窗架与挡风支架，它们有随时垮塌的危险，其次是天窗与屋面瓦大部分锈烂，可能产生雨水下落到钢渣上引起爆炸，影响生产。因此，监控方案的制定重点放在厂房上部承重结构。监控时间，考虑到上部承重结构拆除重建，由常规设计申请、施工到竣工验收，暂定为一年；考虑到腐蚀的特殊性，监控方案制定时监控周期较短，常规情况下10天为一个周期，考虑到极端天气对厂房结构的影响，大风、大雨以及降雪天气必须到现场进行监控，以防意外事故发生。因为D级构件的可靠性已大大降低，随时有垮塌可能。为了确保厂房的安全，对所有D级构件的屋架、天窗架与挡风支架列表进行跟踪监控，记录锈蚀、变形以及目前承载力状况，对结构安全的影响等进行描述。同时，进行为期一年的厂房结构的变形观测。

在严格监控的同时，尽量排除外界因素对厂房结构的干扰，要求生产车间控制吊车运行速度，严禁吊车重载情况下纵、横向急刹车避免对厂房产生过大的冲击力。严禁生产过程中有撞罐现象（矿渣到不干净时，采用的一种两罐相碰撞去除残渣的方法）。这些措施制定，对保证厂房结构安全，有一定的作用。

3.2.2 监控实施

从2010年12月开始，按照监控方案对热泼渣炉渣间厂房进行监控，监控过程从2010年12月至今，每隔10天监控一次，监控过程详细记录了各构件状况，对危及生产以及安全事件，监控过程中作了3次应急加固处理：

（1）第一次应急加固处理，2010年12月发现厂房中间区段Z1列，2.08到8.20轴144米范围内屋面瓦严重锈烂，大部分垮塌，影响生产安全，已于2010年12月及时通知厂方进行更换。同时对Z1列，Z2列部分挡风支架间垮塌的墙梁，进行等截面加固焊接恢复。对Z1列、Z2列，部分锈穿挡风支架下弦水平支撑杆进行局部加固处理。同时为了减轻屋面荷载，要求分别清除Z1列、Z2列施工遗留构件与积灰。加固构件要求小电流、小直径焊条，分层分段施焊，且不允许出现与杆件受力方向相垂直的焊缝出现。

（2）第二次应急加固处理，2011年4月发现厂房中间区段Z1列Z2列，5.26～6.23轴原抽风管道垮塌，危及人身设备安全，已于2011年4月及时通知厂方进拆除。同时对Z1列，Z2列部分又锈穿挡风支架下弦水平支撑进行加固处理。同时对Z1列，Z2列部分再次垮塌的墙梁等截面加固焊接恢复。同时清除Z1、Z2列，部分区间被风刮掉屋面瓦与墙瓦，并再次对此区间施工遗留构件、屋面杂物、与积灰进行彻底清理，以减轻屋面荷载。

（3）第三次应急加固处理，2011年8月发现厂房中间区段Z1列Z2列，5.26～6.23轴又有抽风管道垮塌，危及人身设备安全，已于2011年8月及时通知厂方进拆除。同时对Z1Z2列，部分区间（50米范围）锈穿屋面板进行更换，确保安全生产。同时对Z1列，Z2列部分又锈穿挡风支架下弦水平支撑以及锈蚀后屈曲的支撑杆件进行加固处理。同时对Z1列，Z2列部分再次垮塌的墙梁等截面加固焊接恢复。对垮塌的屋面排水天沟进行加固处理。

在监控过程中，在确保厂房安全的同时还要考虑到费用较省，哪些构件需要临时加固哪些可暂缓加固，监控工作是根据厂房结构目前实际荷载和受力条件进行了内力分析而作出的。

检测鉴定报告将厂房结构可靠性评定为四级的另一个原因是，检测认为厂房变形未终止发展，变形是否终止发展对结构后期加固处理尤为重要；影响到后期加固处理方案的选择与加固处理投资的大小，在目前该厂经费较为紧张情况下，显得尤为重要。为了取得变形是否终止发展的第一手资料，监控计划制定了为期一年，每月一次的变形观测工作，从目前10个月10次观测结果看出，结构变形基本终止发展，仅仅是地坪由于回填矿渣的影响，有一定变形。

4 结论

从厂房被评定为四级建筑至今已经一年多了，由于多方面原因，后期屋盖系统拆除重建与部分加固处理目前还没有实施。显而易见，如果没有厂房的监控过程，管理部门是难以将四级建筑使用至今，因为四级建筑的常规处理方式是要么立即加固处理，要么推到重建，谁也不敢将危房继续使用。有效的监控与监控过程中的局部加固处理无疑为厂房后期的加固改造赢得了时间，为厂房安全生产提供了有力的保障。近一年的监控与局部加固处理得到结论是：

（1）对于难以立即处理的四级建筑，通过有效的监控措施与局部加固处理是可以继续维持生产，暂缓整改处理的。

（2）监控与应急加固处理过程中要注重轻、重、缓急，被评定为四级建筑后，诸多构件一定被评定为D级构件，虽然都是D级构件，但对结构的安全性、对生产的影响还是有所不同，是可以划分出轻重缓急的。例如对监控过程中的屋盖承重、支撑系统出现的隐患，应立即加固处理，避免垮塌；而对墙板、吊车走道板系统就可暂缓处理（因为处理后，后期的整改会将加固与更换构件拆除后重建）。同时，应急加固处理还要兼顾对生产的影响，例如屋面瓦锈烂虽然不至于引起厂房立即垮塌，但屋面瓦锈烂后雨水直接灌入托架，加剧托架腐蚀，造成承重结构严重损伤，同时雨水倒灌会引起钢渣放炮（爆炸），影响生产，锈烂一处，应立即处理一处，避免产生后患。所以监控过程中一定要抓住主要矛盾，注重轻重缓急；以达到安全、经济的目的。

（3）被评定为四级建筑后，诸多构件承载力严重不足，这就要求尽量避免荷载组合现象出现，对屋面而言，及时清理屋面杂物与积灰；严格控制吊车超载、急刹、撞罐等对结构产生不利影响的现象发生。使结构各杆件应力水平尽量降低，有利于结构处于可控状态。

［1］ 中华人民共和国国家标准GB 50144－2008.工业建筑可靠性鉴定标准［S］.

［2］ 中华人民共和国国家标准GB 50023－2009建筑抗震鉴定标准［S］.

［3］ 中华人民共和国行业标准JGJ 125－99.危险房屋鉴定标准［S］.

［4］ 中国工程建设标准化协会标准CECS 77：96.钢结构加固技术规范［S］.