工业厂房主体结构鉴定分析

吴果梅

(代县建筑工程质量监督站，山西代县 034200)

0 引言

随着我国建筑行业的快速发展，作为工业生产基础设施的工业厂房也得到了大规模快速的建设和发展，其中一些建设年代较早的厂房，从工业建筑寿命上讲已经进入了老年期。伴随着各种结构构件的自然老化、破损，以及受到外界高温、高湿、酸碱性气体和各种人为因素影响，这类工业厂房结构可靠性及安全性已严重降低。因此有必要对已有工业厂房的主体结构承载力进行客观的验算，以对厂房的后续使用提供可靠的建议。

1 工程概况

西山煤电集团物资供应公司设备库建设于20世纪80年代，该建筑长97 m，宽36 m，总建筑面积为3 492 m2，建筑总高度为12.54 m;该结构采用两跨等高单层钢筋混凝土排架结构，柱距6.0 m，跨度18.0 m，设置十字交叉柱间钢支撑;屋面承重体系采用焊接球节点单元网架结构，尺寸为18.0 m×12 m，共16个网架;围护墙体为240 mm厚普通烧结砖墙，基础为柱下独立钢筋混凝土基础。设备库结构平面布置图见图1，设备库立面现状和设备库网架结构现状见图2和图3［1］。

图1 设备库结构平面布置图

图2 设备库立面现状

图3 设备库网架结构现状

2 整体结构校核计算分析

以实际检测结果为依据，结合原设计图纸等相关资料，按照实际的荷载条件及材料性能，对该设备库主要结构构件的承载力进行建模验算。

2.1 网架结构承载力计算

根据现场检测结果，结合现场测绘图纸，采用MIDAS Gen结构设计软件对该网架结构建模并进行承载能力分析。MIDAS Gen软件是一款主要面向建筑结构分析与设计的通用有限元分析软件，目前在世界各地的大中型工程项目中已经应用多年。设备库顶部网架由16个小网架组成，各网架相互独立且杆件布置及规格尺寸相同。

网架的结构计算模型见图4。

图4 网架计算模型

模型中结构自重由软件自动计算，荷载及计算参数的选取依据原设计图纸，结合现有结构做法和GB 50009-2012建筑结构荷载规范，GB 50017-2003钢结构设计规范，JGJ 7-2010空间网格结构技术规程，详细参数见表1。

表1 荷载及结构设计参数选取

经计算，该网架上弦杆件、下弦杆件和腹杆的强度验算应力比，整体稳定验算应力比及杆件长细比均满足规范要求。网架杆件承载力计算结果见图5。

图5 网架杆件应力计算结果

根据上述验算结果，依据GB 50144-2008工业建筑可靠性鉴定标准第6.3.3条的有关规定，对网架构件的承载能力等级进行鉴定评级，详细结果见表2。

表2 网架构件的安全性等级评定结果

2.2 排架柱承载力计算

根据现场检测结果，结合原结构设计图纸，采用PKPM结构设计软件对该排架结构的承载能力进行建模验算。为了简化计算，本次验算假设屋面网架只充当水平系杆的作用，不提供抗弯刚度(模型中简化为100×100虚梁)，排架结构计算简图见图6。模型中结构自重由软件自动计算，荷载及计算参数依据原设计图纸及《建筑结构荷载规范》《钢结构设计规范》《空间网格结构技术规程》选取，其中屋面荷载按照网架支座反力施加于排架柱顶，其他荷载参数及模型参数分别见表3。

图6 中跨网架计算模型

表3 荷载及结构设计参数选取

经过计算，该设备库排架柱静力安全满足国家现行设计规范要求(本次计算未考虑排架柱损伤对构件承载力的影响，对于存在严重外观质量缺陷的排架柱应直接判定承载力不满足规范要求，例如检测中所发现的有孔洞或主筋裸露缺陷的排架柱以及吊车梁的安全性等级应直接定为c级)，柱子配筋验算结果如图7和表4所示。

图7 排架柱配筋包络图

表4 排架柱配筋校核表

该设备库排架柱混凝土强度等级推定值为C25，目前该设备库部分排架柱存在一般和严重外观质量缺陷，且其中少部分柱子严重缺陷已经对构件承载力构成危害;该结构柱间支撑设置不满足GB 50023-2009建筑抗震鉴定标准的有关要求;现有围护砖墙体砌筑砂浆强度仅为0.5 MPa，在地震作用下极易发生松散塌落，对主体结构造成严重震害，该设备库原设计抗震设防烈度为7度，随着现行抗震规范对结构抗震设防标准的提高，当时的抗震设防构造措施不满足现行规范要求。综上所述设备库排架柱的抗震承载力不满足GB 50011-2010建筑抗震设计规范的有关要求。

3 结论及建议

该设备库建于20世纪80年代，自投入使用至今已有30余年，受建设时设计、施工、经济水平的限制以及使用过程中各种外界环境因素的作用(温度作用、风荷载、雪荷载、环境腐蚀、生产影响等)，目前该结构的整体性能状况较差，按照GB 50144-2008工业建筑可靠性鉴定标准的有关规定，该设备库结构的可靠性等级为三级，属于较低级别。为了确保结构正常使用安全，针对设备库排架柱的抗震承载力不满足GB 50011-2010建筑抗震设计规范的有关要求，建议尽快采取可靠措施对以下缺陷进行修复。

1)针对存在严重蜂窝、孔洞、露筋或大面积碰伤的混凝土排架柱和吊车梁，建议采用C30级细石混凝土对损伤部位进行置换或修补;另外该设备库中部分吊车梁轨道安装螺栓存在松动或缺失现象，建议全面检修。

2)针对开裂、风化及疏松的围护砖墙体，建议采取可靠措施进行修复，以保证围护墙体的安全性能。

3)针对存在锈蚀的网架杆件、球节点和支座，建议尽快进行除锈防腐处理，以保证网架结构的耐久性。

4)该结构整体抗震性能不满足太原地区8度0.2g的抗震设防要求，建议在条件许可的情况下对结构进行抗震加固，以避免严重震害对人员生命及财产安全造成危害。

［1］GB 50009-2012，建筑结构荷载规范［S］.

［2］GB 50017-2003，钢结构设计规范［S］.

［3］JGJ 7-2010，空间网格结构技术规程［S］.

［4］GB 50023-2009，建筑抗震鉴定标准［S］.

［5］GB 50011-2010，建筑抗震设计规范［S］.

［6］虞 强.某厂原料跨厂房结构可靠性鉴定与加固［J］.山西建筑，2012，38(5):68-69.