江苏纸机厂房结构安全性鉴定与分析

　　一、 工程概况

　　厂房位于江苏省南通市经济技术开发区，建于2009年，为钢筋混凝土框排架结构和轻钢屋面结构体系。厂房平面布置不规则，主体部分呈矩形，局部有附属的单跨厂房。厂房南北方向长533.2m，东西方向最大宽度90.5m，厂房室内外地坪高差为0.30m，檐口高度26.4m，占地面积32352.3m2，建筑面积约71594.4m2。厂房首层主要为设备用房和会议室、食堂、淋浴室、更衣室、贮藏室等辅助用房;二层为钢筋混凝土楼面，主要为生产车间和设备操作控制室。厂房内布置有90T的桥式吊车2台、110T的桥式吊车1台、120T的桥式吊车2台。厂房为整体二层局部四层的钢筋混凝土框排架结构，屋面为轻钢桁架屋面结构;厂房抗震设防烈度为6度，结构安全等级为二级;基础采用预应力管桩基础。

　　二、 现场检测结果

　　1、 房屋建筑、结构图复核

　　现场对建筑、结构布置进行了调查，结果表明，受检厂房建于2009年，为钢筋混凝土框排架结构和轻钢屋面结构体系，共二层;厂房自建成后未发生火灾、使用功能改变和使用荷载过大等情况。

　　2、结构轴线尺寸复核

　　采用DISTO TM A8激光测距仪对厂房主要轴线尺寸进行了检测。检测结果表明，考虑到结构构件粉刷层影响，房屋主要轴线尺寸与原设计图纸基本相符。

　　3、主要受力构件几何尺寸复核

　　结合现场检测条件，采用5m钢卷尺、200mm游标卡尺等仪器对纸机厂房主体内混凝土柱、混凝土梁、钢支撑的几何尺寸进行抽测复核。检测结果表明，厂房构件尺寸基本符合设计要求。

　　4、主体结构材料强度检测

　　根据受检厂房现场实际情况，采用ZC3-A型混凝土回弹仪，参照《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》(JGJ/T23- 2011)对厂房的钢筋混凝土排架柱进行现场抽样检测。检测结果表明，抽样混凝土构件强度达到设计强度。

　　5、 层高复核

　　结合现场检测条件，采用DISTO TM A8手持式激光测距仪对受检厂房层高进行测量。测量结果表明，厂房层高基本符合设计要求。

　　6、 厂房完损状况检测

　　为明确受检厂房的损伤状况，现场对被检测的厂房建筑结构进行了损伤检测。检测结果表明，被检测的厂房梁、柱等主体结构基本完好，厂房梁柱节点、主次梁节点基本完好未见明显变形等不良现象;厂房二层南侧抗风柱锈蚀严重，这主要是由于钢结构暴露于高温、高腐蚀的环境下造成的;所有的柱间支撑高强螺栓孔开孔不规范，不符合《钢结构施工质量验算规范》GB50205-2001的要求，对支撑轴力的传递有一定的影响;厂房外墙局部立面出现倾斜裂缝，这类损伤主要是由材料收缩、温度变化以及结构老化等原因导致的，不影响主体结构安全。

　　7 、 钢筋混凝土排架柱垂直度检测

　　现场使用TCR1202+R400全站仪，对受检厂房钢筋混凝土排架柱垂直度进行了现场抽样测量，测量结果表明，钢筋混凝土排架柱垂直度变形小于《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB50204-2015)中关于“柱不垂直度小于H/1000且<=30mm”(H为柱全高)的限值要求。

　　8 、 吊车梁挠度检测

　　现场使用TCR1202+R400全站仪，对受检厂房钢吊车梁挠度进行了现场抽样测量，测量结果表明，钢吊车梁跨中垂直上拱值基本满足《钢结构施工质量验收规范》GB50205-2001附录表E.0.2中“垂直上拱值不超过10mm”的要求，个别构件的上拱值略超过规范允许值要求。

　　9、 屋面钢桁架挠度检测

　　按钢结构设计总说明和《钢结构施工质量验收规范》GB50205-2001的要求，屋面钢桁架按跨度的1/500起拱，起拱值的允许偏差在跨度的1/5000。测量结果表明，屋面钢桁架跨中起拱值不满足钢结构设计总说明和《钢结构施工质量验收规范》GB50205-2001的要求，个别构件跨中向下挠曲变形。

　　三、正常使用状态下厂房承载力验算

　　验算按照《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012)、《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)、《钢结构设计规范》(GB50017-2003)等现行国家标准;以伸缩缝(兼做抗震缝)为界限，从中选取一典型的独立结构单元进行验算。

　　上部轻钢桁架屋面、钢筋混凝土排架柱采用国际通用大型结构有限元分析程序MIDAS GEN 800进行结构验算。

　　吊车梁的承载力验算采用同济大学钢结构设计软件3D3S V12.0工具箱进行验算。

　　二层钢筋混凝土梁、楼板承载力验算采用中国建筑科学研究院的PKPM进行验算。

　　1、 轻钢桁架屋面、钢筋混凝土排架柱承载力验算

　　钢结构构件的应力比均小于1，个别构件应力比达到0.91，其余构件应力比都在0.8以下，钢结构的承载力满足《钢结构设计规范》GB50017-2003的要求。

　　钢筋混凝土排架柱承载力验算结果

　　计算结果表明：受检厂房钢筋混凝土排架柱的承载力基本满足要求。

　　2 、钢吊车梁承载力验算

　　(1) 吊车梁DCL1承载力验算结果

　　吊车梁DCL1截面为BH1000×500×14×16(22)，材质Q345B，跨度7.0m;DCL1上作用有A6级重级工作制吊车，吊车额定起重量120T，跨度27.6m，吊车最大轮压500kN，小车重量10.5T。

　　采用同济大学钢结构设计软件3D3S V12.0中的钢结构设计工具箱对该吊车梁承载力和疲劳进行验算。吊车梁DCL1的强度、稳定、刚度及疲劳验算的应力比均小于1.0，满足《钢结构设计规范》GB50017-2003的要求。

　　(2)吊车梁DCL2承载力验算结果

　　吊车梁DCL2截面为BH2100×500×16×25(30)，材质Q345B，跨度14.0m;DCL2上作用有A6级重级工作制吊车，吊车额定起重量120T，跨度27.6m，吊车最大轮压500kN，小车重量10.5T。

　　采用同济大学钢结构设计软件3D3S V12.0中的钢结构设计工具箱对该吊车梁承载力和疲劳进行验算。

　　计算结果表明，吊车梁DCL1的强度、稳定、刚度及疲劳验算的应力比均小于1.0，满足《钢结构设计规范》GB50017-2003的要求。

　　3、 二层钢筋混凝土梁承载力验算

　　计算结果表明：受检厂房二层钢筋混凝土梁的承载力基本满足要求。

　　4、 二层钢筋混凝土楼板承载力验算

　　计算结果表明：受检厂房二层钢筋混凝土楼板的承载力基本满足要求。

　　四、 厂房安全性能鉴定

　　受检厂房位于江苏省南通市经济技术开发区，建于2009年，为钢筋混凝土框排架结构和轻钢桁架屋面结构系统。厂房设计单位和施工单位均不详。

　　厂房平面不规则，主体部分呈矩形，局部有附属的单跨厂房。厂房东西方向长533.2m，南北方向最大宽度90.5m，占地面积32352.3m2，建筑面积约71594.4m2。厂房为二层，沿纵向共设9条伸缩缝(兼抗震缝)，横向设1条伸缩缝(兼抗震缝)。

　　现场检测表明：厂房结构布置基本与设计图纸一致，钢筋混凝土排架柱的不垂直度较小且在规范允许的范围内。厂房梁、柱等主体结构基本完好，梁柱节点、主次梁节点基本完好未见明显变形等不良现象;厂房局部钢构件受高温高腐蚀环境影响锈蚀严重;所有的柱间支撑高强螺栓孔开孔不规范，对支撑轴力的传递有一定的影响;厂房外墙局部立面出现倾斜裂缝，这类损伤主要是由材料收缩、温度变化以及结构老化等原因导致的，不影响主体结构安全。

　　正常使用状态下的厂房结构验算结果表明，在不考虑地震作用的情况下，厂房结构构件的承载力均满足正常使用要求。

　　五、检测结论与建议

　　1、 检测结论

　　(1)经检测，厂房主要受力体系布置基本符合设计要求，抽样构件的截面尺寸与设计图纸基本一致，二层楼面标高抽样复核尺寸与设计图纸基本一致。

　　(2)经检测，受检厂房混凝土强度达到设计要求。

　　(3)经检测，受检厂房钢筋混凝土排架柱的不垂直度很小，小于《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB50204-2015)中关于“柱不垂直度小于H/1000且<=30mm”(H为柱全高)的限值要求。

　　(5)经检测，钢吊车梁跨中垂直上拱值基本满足《钢结构施工质量验收规范》GB50205-2001附录表E.0.2中“垂直上拱值不超过10mm”的要求，个别构件的上拱值略超过规范允许值要求。

　　(6)经检测，屋面钢桁架跨中起拱值不满足钢结构设计总说明和《钢结构施工质量验收规范》GB50205-2001的要求，个别构件跨中向下挠曲变形。

　　(5)损伤检测结果表明，厂房梁、柱等主体结构基本完好，梁柱节点、主次梁节点基本完好未见明显变形等不良现象;厂房局部钢构件受高温高腐蚀环境影响锈蚀严重;所有的柱间支撑高强螺栓孔开孔不规范，对支撑轴力的传递有一定的影响;厂房外墙局部立面出现倾斜裂缝，这类损伤主要是由材料收缩、温度变化以及结构老化等原因导致的，不影响主体结构安全。

　　(6)正常使用状态下的厂房结构验算结果表明，在不考虑地震作用的的情况下，厂房结构构件的承载力均满足正常使用要求。

　　2、 建议

　　(1)建议对锈蚀严重的抗风柱进行防腐处理。

　　(2)厂房首层结构长期处于高温高腐蚀环境，钢结构构件受腐蚀的情况会非常严重，建议定期对重要受力部位的钢结构构件进行检查。如发现有构件锈蚀严重或螺栓松动的情况，应立即作加固或更换处理。

　　(3)二层楼面负荷较大，建议加强监测，如发现有受荷过大造成楼板开裂的情况，应立即作加固修复处理。

　　(4)二层楼面钢筋混凝土排架柱上设有多台重级工作制吊车，吊车梁和排架柱是主要的受力构件，对整个结构的安全至关重要，建议加强监测。吊车梁主要的破坏形式是疲劳破坏，应重点加强如下部位的焊缝裂纹监测：

　　1)下翼缘与腹板连接焊缝

　　2)横向加劲肋下端的主体金属

　　3)下翼缘焊缝处的主体金属

　　4)下翼缘螺栓孔连接处的主体金属

　　5)钢筋混凝土排架柱应重点加强牛腿根部的裂缝监测。