除尘器框架结构检测与抗震鉴定实例分析

王 瑞，张险峰，姜思佳，左岩鹏

（1.建研院检测中心有限公司，北京 100013；2.北京城建八建设发展有限责任公司，北京 100107）

0 引言

随着城市的发展、产业结构的升级调整，许多工厂的工业建筑失去了原有作用和用途、部分厂区内的厂房处于闲置状态、随着保护历史和文化的意识不断增强，越来越多的老厂房被改造，迭代更新被赋予新的使命。建筑物在原使用环境和自然环境的双重作用下，其结构功能会出现不同程度的退化和劣化，建筑物本身存在安全隐患。因此在改造之前需要对旧工业厂房进行详细的检测、鉴定。

1 工程概况

某转运站东侧除尘器框架结构建筑高度 6.96 m，抗震设防烈度 8 度，本工程为四层结构，一二层为钢筋混凝土框架结构，三四层为钢结构无围护结构。主体结构为钢筋混凝土框架和钢结构框架混合体系，第一层高 3.8 m，第二层高 3.16 m。在两层框架顶部安装有除尘设备，主要承重构件为四行四列工字钢柱。除尘器框架外立面图如图 1 所示。结构平面布置图如图 2、图 3 所示。

图1 结构外立面图片

图2 1 层平面布置图（单位：mm）

图3 2 层平面布置图（单位：mm）

图4 3、4 层平面布置图（单位：mm）

2 结构检测［1，2］

2.1 构件混凝土强度推定

采用回弹结合芯样验证的方法对该结构构件的混凝土抗压强度进行抽样检测。柱混凝土强度检测结果如图 4 所示，梁混凝土强度检测结果如图 5 所示。

图4 柱构件混凝土强度检测结果

图5 梁构件混凝土强度检测结果

经计算，所抽检的混凝土柱按批计算的混凝土抗压强度推定区间为 32.1～33.5 MPa，所抽检的混凝土梁按批计算的混凝土抗压强度推定区间为 29.9 ～ 31.4 MPa，混凝土抗压强度达到 C30 混凝土强度等级。

图6 钢材抗拉强度抽检结果

图7 钢构件涂层厚度抽检结果

2.2 钢材强度等级

采用表面硬度法对钢材的强度进行抽样检测，钢材的强度检测结果如图 6 所示。

所抽检钢构件钢材抗拉强度在 395～427 MPa，建议按照 Q235 牌号钢材使用。

2.3 钢结构涂层厚度检测

根据现场情况，取涂层较完整部位采用涂层测厚仪检测桁架等构件的涂层厚度，每个构件检测 5 处，每处以 3 个相距≥50 mm 测点的平均值作为该处涂层厚度的代表值。以构件上所有测点的平均值作为该构件涂层厚度的代表值。

结果表明钢结构构件表面涂层大面积脱落且钢材部分锈蚀，涂层已失去原有的保护作用。涂层较完整部位的涂层厚度检测结果如图 7 所示。

2.4 外观质量及损伤全面检查

外观质量及损伤检查结果：混凝土部分楼板存在裂缝，混凝土部分梁柱节点处存在蜂窝、裂缝；钢结构部分梁、柱、楼板存在锈蚀现象且锈蚀严重；屋面设备存在锈蚀（见图 8～图 11）。

2.5 钢架倾斜值检测

用全站仪对该混凝土框架柱倾斜值进行检测，检测工作遵守 JGJ 8－2016《建筑变形测量规范》的相关规定，根据现场条件，对钢框架柱的倾斜值进行检测，具体检测结果如表 1 所示。

表1 倾斜值测量结果

图8 1 层 2-3/A-B 楼板渗水、露筋

图9 2 层 4-D 梁柱节点处构件蜂窝

图10 钢结构部分锈蚀严重

图11 屋面设备钢架锈蚀

注：H为钢框架结构顶点高度，H=6.96 m，规范限值为H/500=14 mm。

钢框架柱向东最大偏差 12 m m，倾斜值满足GB 50144－2008《工业建筑可靠性鉴定标准》要求。

3 安全性鉴定评级

3.1 构件安全性鉴定评级

3.1.1 承载能力评定

下部设备底座框架柱（框架结构）经分析验算可知，配筋面积满足相关规范要求。整体评定为 a 级。

下部设备底座框架梁（框架结构）承载能力计算结果满足国家规范要求，整体评定为 a 级。

3.1.2 构造和连接评定

下部设备底座框架柱构造和连接基本满足国家规范要求，整体评定为 b 级。

下部设备底座框架梁基本构造合理，整体评定为 b 级。

混凝土板构造和连接基本满足规范要求，整体评定为 b 级。

3.1.3 构件安全性鉴定评级

依据 GB 50144－2008《工业建筑可靠性鉴定标准》第 6.2.1 条，混凝土柱安全性等级为 b 级；混凝土梁安全性等级为 b 级；混凝土板安全性等级为 b 级。

3.2 结构系统的安全性鉴定评级

3.2.1 地基基础的安全性鉴定评级

经现场检查，结合倾斜值检查结果及围护墙体检查结果，地基基础的安全性评定为 B 级。

3.2.2 上部承重结构的安全性鉴定评级

1）上部承重结构安全性评定。依据 GB 50144－2008《工业建筑可靠性鉴定标准》第 7.3.4 条，混凝土柱评定为 B 级；混凝土梁评定为 B 级；混凝土板评定为 B 级；上部承重结构的安全性评定等级为 B 级。

2）上部承重结构整体性评定。依据 GB 50144－2008《工业建筑可靠性鉴定标准》第 7.3.2 条，除尘设备结构布置合理，形成完整的体系；传力路径明确，上部承重结构整体性鉴定评级为 B 级。

3）上部承重结构的安全性鉴定评级。依据 GB 50144－2008《工业建筑可靠性鉴定标准》第 7.3.1 条。上部承重结构的安全性鉴定评定为 B 级。

3.2.3 围护结构系统（含上部设备外围护）的安全性鉴定评级

1）承重围护结构的承载功能。依据 GB 50144－2008《工业建筑可靠性鉴定标准》第 7.3.4 条和第六章，承重围护结构的承载功能构件集评定为 B 级。

2）非承重围护结构的构造连接。依据 GB 50144－2008《工业建筑可靠性鉴定标准》第 7.4.1 条，并根据现场外观质量检查及结构体系核查结果，非承重围护墙体的构造评定等级为 C 级；非承重围护墙体自身连接与主体结构的连接方式基本符合国家标准，评定等级为 B 级。

3）围护结构系统的安全性鉴定评级。依据 GB 50144－2008《工业建筑可靠性鉴定标准》第 7.4.1 条，围护结构系统的安全性鉴定等级为 C 级。

根据地基基础、上部承重结构和围护结构系统的安全性等级，依据 GB 50144－2008《工业建筑可靠性鉴定标准》第 7 章的规定，该项目主厂房的安全性鉴定评级为 C 级。

4 抗震计算与鉴定

4.1 抗震分析计算结果

考虑地震作用时，根据 GB 50117－2014《构筑物抗震鉴定标准》、GB 50191－2012《构筑物抗震设计规范》的要求，混凝土框架抗震等级为二级，钢框架抗震取 B 级采用 PKPM 软件的 SATWE 模块进行计算，结果如下。

1）1～2 层柱最大轴压比为 0.17，满足 GB 50023－2009《建筑抗震鉴定标准》小于 0.8 的要求。

2）混凝土构件的钢筋配置满足相关规范的要求。3）钢结构框架最大应力比为 0.31，满足 GB 50017 －2017《钢结构设计标准》的要求。

4）上部设备层的钢结构框架和支撑构件的长细比不满足 GB 50017－2017《钢结构设计标准》的要求。

4.2 抗震鉴定原则［3］

依据 GB 50117－2014《构筑物抗震鉴定标准》，参考 GB 50023－2009《建筑抗震鉴定标准》相关规定，按抗震设防烈度为 8 度（0.2g），抗震设防分类为丙类，后续使用年限 30 年以上 50 年以内的 B 类构筑物，对该构筑物进行抗震鉴定。

4.2.1 下部的框架抗震措施鉴定

经检测，该结构为单跨混凝土框架结构，梁柱截面尺寸符合规范要求（梁宽≥200 mm，高宽比≤4；柱截面尺寸≥400 mm，柱净高与截面高度之比不宜＜4）。柱轴压比符合规范要求（≤ 0.75），构件混凝土抗压强度符合规范要求（不低于 C20）。

4.2.2 除尘器本体抗震措施鉴定

对除尘器的重点部位进行检查，下降管与除尘器的连接处，未发现严重变形和损坏。筒体支座及其连接处，存在明显锈蚀。除尘器框架和支架与支撑的连接，存在明显锈蚀。

综合上述抗震鉴定结果，该局部抗震措施设置和钢结构框架的支撑构件长细比不满足国家相关标准 GB 50117－2014《构筑物抗震鉴定标准》的抗震能力要求。

5 结语

随着保护历史和文化的意识不断增强，越来越多的老厂房被改造，迭代更新被赋予新的使命［4，5］。但原有结构在长期使用过程中，出现了不同程度的退化和劣化，因此明确建筑物现有的状态是必不可少的。经过检测和分析该除尘器框架结构现状如下。

1）所抽检的混凝土柱和梁的抗压强度推定区间分别为 32.1～33.5 MPa、29.9～31.4 MPa，达到 C30 混凝土强度等级。

2）所抽检钢构件钢材抗拉强度在 395～427 MPa，可按 Q235 牌号使用。

3）混凝土部分楼板存在裂缝，混凝土部分梁柱节点处存在蜂窝、裂缝；钢结构构件表面涂层大面积脱落且钢材部分锈蚀，涂层已失去原有的保护作用。

4）钢框架柱向东最大偏差 12 mm，倾斜值满足 GB 50144－2008《工业建筑可靠性鉴定标准》要求。

5）该局部抗震措施设置和钢结构框架的支撑构件长细比不满足国家相关标准 GB 50117－2014《构筑物抗震鉴定标准》的抗震能力要求。Q