某化工厂房结构检测鉴定与加固设计

金居高 丁子文 张 杰 赵鹏举

(1.浙江大学建筑设计研究院有限公司，浙江 杭州 310027； 2.杭州得固建筑特种工程技术有限公司，浙江 杭州 310000)

某化工厂房结构检测鉴定与加固设计

金居高1丁子文1张 杰1赵鹏举2

(1.浙江大学建筑设计研究院有限公司，浙江 杭州 310027； 2.杭州得固建筑特种工程技术有限公司，浙江 杭州 310000)

以某三层混凝土框架结构化工厂房为例，针对厂房结构构件钢筋锈蚀膨胀、混凝土开裂的情况，对其进行了检测鉴定，并评定了其可靠性等级，根据现场检测及结构计算结果，提出了相应的加固设计方案，同时对已有混凝土结构钢筋进行了阻锈处理，指出加固交付使用后，结构性能良好，表明了该加固设计的合理性。

混凝土框架结构，检测鉴定，加固设计，钢筋阻锈

1 工程概况

某化工厂房为地上3层混凝土框架结构，该厂房长60.4 m，宽21.8 m，1层层高4.8 m，2层、3层层高3.6 m，总建筑面积约2 830 m2。基础形式为柱下独立基础。于1992年6月设计建造。该厂房投入使用已有20余年，由于结构长期处在带有腐蚀性的生产环境下，钢筋锈蚀膨胀，混凝土开裂，保护层脱落。从现场查看，局部构件已进行过加固处理，加固部位也有锈蚀的情况。因此需要对该结构进行全面的检测，并根据检测鉴定结果和《混凝土结构加固设计规范》对该厂房进行加固设计。2层结构平面图见图1。

2 现有结构检测及安全性评定

现有结构检测需要从构件尺寸、承重构件混凝土实际强度、混凝土裂缝、钢筋锈蚀等情况进行全面的测试及分析。现场检查发现除个别梁柱因混凝土保护层剥落，尺寸减小外，大部分构件尺寸与原设计基本一致。根据《钻芯法检测混凝土强度技术规程》CECS 03:2007，对建筑中柱混凝土抗压强度进行抽样检测，测得芯样强度为31.6 MPa，混凝土构件强度满足原设计要求。构件钢筋数量满足原设计要求，因锈蚀钢筋直径明显减小，不满足原设计强度的要求。本工程参照GB 50144—2008工业建筑可靠性鉴定标准，对厂房的结构构件、结构系统分别进行等级评定。结构构件评定如下：部分结构构件表面完好，无破损、无锈蚀，属于a级；部分构件表面保护层有轻微破损，锈蚀率小于5%，属于b级；多数构件因为钢筋锈蚀膨胀，混凝土开裂，钢筋平均锈蚀率5%～30%，属于c级(见图2)；有两处构件混凝土梁开裂，钢筋断裂，锈蚀率大于30%，属于d级(见图3)。因此，承重结构结构系统的评定等级为c级：不符合国家现行标准规范的安全性要求，影响整体安全，应采取措施，且可能有极少数构件必须立即采取措施。

根据现场基础沉降观测，相邻柱基最大沉降差8.3 cm，最小沉降差4.6 cm，地基基础沉降满足GB 50007—2011建筑地基基础设计规范要求，地基基础结构系统的评定等级为B级：略低于国家现行标准规范的安全性要求，仍能满足结构安全性的下限水平要求，尚不明显影响整体安全。

检查发现，砖砌墙体与梁交接处局部有脱裂，墙体稳定性较差，围护结构结构系统的评定等级为c级。

综合上述情况，该厂房的综合评定等级为三级：不符合国家现行标准规范的可靠性要求，影响整体安全，在目标使用年限内明显影响结构整体正常使用，应采取有效措施，且有极少数构件必须立即采取措施。

3 结构加固设计

3.1 加固方案

由检测结果可知，构件开裂，截面减小，钢筋锈蚀严重，部分构件承载力不满足原设计要求。经与业主商定加固后结构的使用年限为30年。因厂房处于设计基本地震加速值小于0.5g地区，故本工程不考虑抗震设防，不考虑抗震鉴定及抗震加固。按照现有构件截面尺寸、混凝土强度、使用荷载，对框架结构进行整体计算和局部分析，对照检测鉴定结果，考虑以下几种加固处理措施：

评定等级为a级的构件，构件表面完好，无破损、锈蚀情况，不加固，混凝土构件阻锈处理。评定等级为b级的构件，构件局部混凝土开裂，加固方式：1)凿除开裂部位混凝土保护层，钢筋除锈后清洗干净，采用阻锈剂涂刷钢筋表面进行保护；2)采用改性环氧树脂砂浆修补混凝土保护层；3)根据承载力复核情况采用粘贴碳纤维加固法或粘贴钢板加固法。评定等级为c级的构件，构件混凝土开裂，钢筋裸露，锈蚀严重，加固方式：1)凿除混凝土保护层，露出原钢筋，钢筋除锈后清洗干净，采用阻锈剂涂刷钢筋表面进行保护；2)支模回浇自流平灌浆料做保护层；3)根据承载力复核情况采用粘贴碳纤维加固法或粘贴钢板加固法。评定等级为d级的构件，构件混凝土开裂，钢筋断裂，加固方式：1)凿除开裂混凝土，露出原钢筋除锈，除锈后新加短钢筋与断裂钢筋焊接，采用阻锈剂涂刷钢筋表面进行保护；2)支模回浇自流平灌浆料做保护层；3)根据承载力复核情况采用粘贴钢板加固法或外粘型钢加固法。

对现场已加固处理过的构件，按评定等级不同，采用相应的处理方式。

本工程基础无明显不均匀沉降，且经现场局部开挖查明，基础混凝土完好，无破损，开裂等情况，因此基础工程可不加固处理。厂房局部砖砌隔墙与梁交界处有脱离，因数量不多，且梁柱加固施工时，均需先拆除部分砖墙，以便施工操作，故待混凝土结构加固施工完成后，重新砌筑隔墙，所有墙身的顶部用砌块嵌紧斜砌密实，不得与上面的梁板脱空。

3.2 加固计算与节点设计

因厂房设备不可能拆卸后重装，故混凝土梁正截面加固均考虑二次受力影响，按构件加固前的初始受力情况，确定加固碳纤维和加固钢板的滞后应变。受弯构件加固后的相对界限受压高度严格按照GB 50367—2006混凝土结构加固设计规范控制，加固后，其正截面受弯承载力提高幅度不超过40%，并验算受剪承载力，以保证“强剪弱弯”的设计原则。粘贴在梁底受拉面的加固材料均伸至支座边缘，并在端部设置U形加强箍，形成可靠的锚固。

混凝土柱采用外粘型钢加固，可有效地提高柱因钢筋锈蚀而导致承载能力的损失。外粘型钢下端锚固在原有基础上，做法见图4，中间楼层穿越楼板，做法见图5，上端伸至上层板底或屋面板底，使外粘型钢两端均有可靠的连接和锚固。

3.3 结构构件的防锈与阻锈

已加固构件，钢材表面进行除锈和清洁处理后，涂刷防锈漆两道，采用40 mm厚C35纤维混凝土层防护；碳纤维加固表面采用40 mm厚C35纤维混凝土层防护。纤维混凝土能有效的提高加固构件的耐酸耐碱能力，并具有较强的韧性和抗裂性。

未加固构件、部位，先将混凝土表面清洗干净，凿除受污染的混凝土，并修补完整。采用具有较强的渗透性和附着力的阻锈剂喷涂在混凝土表面，对混凝土构件中的钢筋进行阻锈处理。阻锈剂能有效的置换出钢筋表面的氯离子，并形成保护膜，从而防止钢筋进一步锈蚀。

4 结语

1)加固设计前，对现有结构进行全面的检测、鉴定是十分必要的，是加固设计的基本依据。2)根据检测结论，对加固方案的可靠性，经济性，可操作性等诸多因素进行综合考虑，制定合理的加固方案，同时依据现行规范，使加固计算准确，构造合理。3)对加固构件进行表面保护，能有效地发挥加固作用；对未加固构件喷涂阻锈剂，扼制钢筋进一步锈蚀。4)加固竣工后，应对结构进行观察检测。经本次加固后，化工厂房重新投入使用已近两年，未发现异常现象，说明本次加固设计是合理可靠的。5)对类似使用环境下的建筑，结构在设计时，应采取必要的保护措施，如采用阻锈剂、环氧树脂涂层钢筋，增加混凝土强度，增加保护层厚度等措施，可有效地提高结构的安全性和耐久性。

[1] GB 50144—2008，工业建筑可靠性鉴定标准[S].

[2] GB 50023—2009，建筑抗震鉴定标准[S].

[3] GB 50367—2006，混凝土结构加固设计规范[S].

[4] GB 50046—2008，工业建筑防腐蚀设计规范[S].

[5] 李玲玲，郑七振，王 东，等.某框架结构抗震鉴定与加层加固改造设计[J].工程抗震与加固改造，2012，34(1)：108-111.

[6] 卜良桃，周锡全.工程结构可靠性鉴定与加固[M].北京：中国建筑工业出版社，2009.

The detecting identification and reinforcement design of a chemical plant structure

Jin Jugao1Ding Ziwen1Zhang Jie1Zhao Pengju2

(1.ZhejiangUniversityArchitecturalDesignInstituteLimitedCompany,Hangzhou310027,China;2.HangzhouDeguConstructionSpecialEngineeringTechnologyLimitedCompany,Hangzhou310000,China)

Taking a three stories concrete frame structure chemical plant as an example, according to the plant structure member reinforcement corrosion expansion, concrete cracks situation made detection and identification, assessment of its reliability level, according to the field testing and structure calculation results, proposed corresponding reinforcement design scheme, made rust process to existing reinforced concrete structure, pointed out that after reinforcement delivered for use, had good structural performance, showed that the rationality of this reinforcement design.

reinforced concrete frame structure, detection identification, reinforcement design, re-bar rust

2014-11-29

金居高(1981- )，男，工程师，一级注册结构工程师； 丁子文(1980- )，男，工程师，一级注册结构工程师； 张 杰(1964- )，男，高级工程师，一级注册结构工程师； 赵鹏举(1982- )，男，工程师

1009-6825(2015)04-0028-03

TU317

A