1某鋼鐵廠1號(hào)高爐出鐵場(chǎng)主廠房是80年代末建成投入使用,主廠房為單層單跨排架結(jié)構(gòu),主廠房排架柱是鋼筋混凝土工字形截面,屋架,天窗架,支撐,檁條均為鋼結(jié)構(gòu),吊車梁為預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。無(wú)圍護(hù)結(jié)構(gòu),局部有雨遮?，F(xiàn)因環(huán)保除塵要求,需將1號(hào)高爐出鐵主廠房封閉和安裝除塵設(shè)備。
2現(xiàn)場(chǎng)勘察
現(xiàn)有建筑物的抗力取決于材料性能、幾何參數(shù)和計(jì)算模型。它隨著時(shí)間推移而衰退,其主要原因是混凝土老化、鋼筋銹蝕導(dǎo)致截面減小和鋼筋與混凝土握裹力的下降而引起結(jié)構(gòu)抗力下降,結(jié)構(gòu)承受持續(xù)震動(dòng)荷載而產(chǎn)生的疲勞損傷逐步發(fā)展而導(dǎo)致抗力下降。因此要準(zhǔn)確計(jì)算既有建筑物抗力,就必須以結(jié)構(gòu)的現(xiàn)有條件為基礎(chǔ)?，F(xiàn)以有代表性的排架柱(PZ4)為對(duì)象,分析其承載能力。
(1)依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙,廠房排架柱為預(yù)制工字形柱,混凝土等級(jí)為300號(hào)(相當(dāng)于C28) ,受力鋼筋為25M nSi(相當(dāng)于鋼)。
(2)截面尺寸測(cè)量和鋼筋位置探測(cè)經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量,排架柱截面尺寸基本滿足設(shè)計(jì)要求(具體尺寸見圖1)。鋼筋探測(cè)無(wú)損檢測(cè)方法是一種新的檢測(cè)技術(shù)。
目前主要有兩種鋼筋檢測(cè)方法:一是利用電磁波波動(dòng)原理的檢測(cè),二是利用電磁感應(yīng)原理的鋼筋檢測(cè)儀檢測(cè)。前一種方法由于設(shè)備較為昂貴、定量性較差,應(yīng)用面較小,目前國(guó)內(nèi)外廣泛使用電磁感應(yīng)原理進(jìn)行檢測(cè)。儀器通過(guò)傳感器在被測(cè)結(jié)構(gòu)內(nèi)部局部范圍發(fā)射電磁場(chǎng),同時(shí)接收在發(fā)射電磁場(chǎng)內(nèi)金屬介質(zhì)產(chǎn)生的感應(yīng)電磁場(chǎng),并轉(zhuǎn)換為電信號(hào),主機(jī)系統(tǒng)實(shí)時(shí)分析處理數(shù)字化的電信號(hào),從而判定鋼筋位置、保護(hù)層厚度和鋼筋直徑。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè),并結(jié)合圖紙,略去由于施工因素的影響,為研究問題的方便,取保護(hù)層厚度為30 mm。
3材料強(qiáng)度檢測(cè)
考慮到混凝土鉆芯檢測(cè)對(duì)結(jié)構(gòu)有所損傷,且混凝土齡期已超過(guò)1000天,按一般回彈法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度已不適用。所以排架柱采用回彈超聲綜合法無(wú)損檢測(cè)方法檢測(cè)混凝土材料的強(qiáng)度。
3. 1超聲波檢測(cè)
采用超聲波檢測(cè)混凝土質(zhì)量,一般是根據(jù)構(gòu)件或結(jié)構(gòu)的幾何形狀、所處環(huán)境、尺寸大小以及所能提供的測(cè)試表面等條件,選用不同的測(cè)試方法。一般常用的檢測(cè)方法有以下幾種:
(1)對(duì)測(cè)法當(dāng)混凝土被測(cè)部位能提供一對(duì)相互平行的測(cè)試表面時(shí),可采用對(duì)測(cè)法檢測(cè)。即將一對(duì)厚度振動(dòng)式換能器(發(fā)射簡(jiǎn)稱F換能器,接收簡(jiǎn)稱S換能器) ,分別耦合于被測(cè)構(gòu)件同一測(cè)區(qū)兩個(gè)相互平行的表面逐點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試, F、S換能器的軸線始終位于同一直線上; (2)角測(cè)法當(dāng)混凝土被測(cè)部位只能提供2個(gè)相鄰表面時(shí),無(wú)法進(jìn)行對(duì)測(cè),可以采用丁角方法檢測(cè)。即將一對(duì)F、S換能器分別耦合于被測(cè)構(gòu)件的2個(gè)相鄰表面進(jìn)行逐點(diǎn)測(cè)試,兩個(gè)換能器的軸線形成90度夾角; (3)平測(cè)法當(dāng)混凝土被測(cè)部位只能提供一個(gè)測(cè)試表面時(shí),可采用平測(cè)法檢測(cè)。將一對(duì)F、S換能器置于被測(cè)結(jié)構(gòu)同一個(gè)表面,以一定測(cè)試距離進(jìn)行逐點(diǎn)檢測(cè)。由于排架柱截面為工字形截面,為了能夠準(zhǔn)確的檢測(cè)混凝土的強(qiáng)度,在工字形的腹板處采用對(duì)測(cè)方面,在翼緣處采用對(duì)測(cè)和平測(cè)2種方法。

需要進(jìn)行檢測(cè)： 1、對(duì)于既有鋼結(jié)構(gòu)建筑物和構(gòu)筑物： （1）建（構(gòu)）筑物擬改變用途、改變使用條件和使用要求； （2）擬對(duì)建（構(gòu)）筑物進(jìn)行擴(kuò)建、加層、插層、較大規(guī)模維修或其他形式結(jié)構(gòu)改造； （3）擬對(duì)建（構(gòu)）筑物進(jìn)行整移； （4）鋼結(jié)構(gòu)本身出現(xiàn)明顯的結(jié)構(gòu)功能退化現(xiàn)象或有明顯的變形； （5）鋼結(jié)構(gòu)受到災(zāi)害、事故等作用影響，并產(chǎn)生明顯損傷； （6）對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的抗力產(chǎn)生有根據(jù)的懷疑； （7）出于保護(hù)要求，需要了解歷史建筑的工作現(xiàn)狀以及在目標(biāo)使用期內(nèi)的可靠性； （8）對(duì)建（構(gòu)）筑物超過(guò)設(shè)計(jì)使用年限，擬延長(zhǎng)建（構(gòu)）筑物使用年限； （9）擬對(duì)建（構(gòu)）筑物進(jìn)行抗震加固； （10）在既有鋼結(jié)構(gòu)附近進(jìn)行有關(guān)活動(dòng)而可能對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生損傷時(shí)，活動(dòng)方與被影響方雙方協(xié)議需要檢測(cè)與； （11）對(duì)重要建筑及大型公共建筑的鋼結(jié)構(gòu)按規(guī)定進(jìn)行定期檢測(cè)與； （12）其他需要了解結(jié)構(gòu)可靠性的情形
常用的既有房屋分析:
傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)法:傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)法房屋檢測(cè)主要以原設(shè)計(jì)規(guī)范或規(guī)程為依據(jù),按個(gè)人目視觀察及規(guī)范定值計(jì)算結(jié)果來(lái)評(píng)定結(jié)構(gòu)與實(shí)際差異的一種經(jīng)驗(yàn)評(píng)定法。
傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)法的特點(diǎn)是荷載汁算以實(shí)際調(diào)查為準(zhǔn),材料強(qiáng)度取值一般按經(jīng)驗(yàn)評(píng)定,圖紙規(guī)定的材質(zhì)數(shù)據(jù)僅僅作為參考,對(duì)原設(shè)計(jì)中采用的規(guī)范依據(jù)、理式、汁算圖形,主要看是否與實(shí)際結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)相符;否則,按照實(shí)際狀況進(jìn)行修改。這種程序,花費(fèi)人力物力少。所以對(duì)于那些受力簡(jiǎn)單、傳力路線明確、較易分析的一般性建筑物和構(gòu)筑物的,經(jīng)驗(yàn)法仍是一種可行的。經(jīng)驗(yàn)法的程序如下圖所示:
傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)法一般不使用檢測(cè)設(shè)備和儀器,主要憑個(gè)人經(jīng)驗(yàn),受個(gè)人主觀因素影響較大。這樣,即使是人員技術(shù)水準(zhǔn)較高,也未必判斷準(zhǔn)確。例如,某筑物頂層墻體部位發(fā)生裂縫,材料可能判定為建筑材料因干縮或溫度作用引起的,屬于材料問題;結(jié)構(gòu)可能判定為荷載作用下結(jié)構(gòu)抗力不足,屬于結(jié)構(gòu)受力問題,地基可能判定為地基基礎(chǔ)沉降作用引起,屬于地基基礎(chǔ)問題;結(jié)構(gòu)檢測(cè)則可能判定為墻體材料內(nèi)部缺陷作用引起,屬于內(nèi)部隱患問題。不同背景的人員很容易受個(gè)人特長(zhǎng)的制約,可能判斷錯(cuò)誤。 經(jīng)驗(yàn)法的程序主要以個(gè)人的經(jīng)驗(yàn)為前提,調(diào)查過(guò)于簡(jiǎn)單,準(zhǔn)確數(shù)據(jù),故在工程處理上多偏于保守。但傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)法在工程實(shí)踐中不斷發(fā)展,經(jīng)驗(yàn)在不斷豐富,若結(jié)合進(jìn)行一定的、觀察和驗(yàn)證,便可大大工作的可靠程度.

撓度的檢驗(yàn)：撓度是樓板在荷載作用下抵抗變形的能力，檢驗(yàn)樓板的撓度不僅是為了在正常使用短期荷載檢驗(yàn)值作用下判斷撓度指標(biāo)是否合格，還可以根據(jù)撓度增長(zhǎng)的快慢判定樓板是否開裂。撓度的計(jì)算公式已在《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收方法》(GB 50204-2002)中給出，即a0t=a0q＋a0g……
(1)，但在實(shí)際檢驗(yàn)中因個(gè)人理解的差異將樓板的自重和加荷設(shè)備重量引起的撓度a0g往往忽略不計(jì)，而直接將在第5級(jí)荷載作用下樓板跨中撓度實(shí)測(cè)值a0q計(jì)算為在標(biāo)準(zhǔn)荷載檢驗(yàn)值QS作用下樓板跨中短期撓度實(shí)測(cè)值a0t，導(dǎo)致a0t比實(shí)測(cè)值要小。a0q可根據(jù)樓板在正常使用短期荷載檢驗(yàn)值作用下的跨中實(shí)測(cè)位移值求出，即第5級(jí)荷載作用下樓板跨中撓度實(shí)測(cè)值a0q，而a0g在均布增加荷載時(shí)通過(guò)下列公式(2)計(jì)算a0g =GK/Qb×a0b……
(2)　　GK—樓板的自重和加荷設(shè)備重量(N)；　　
Qb—樓板開裂前一級(jí)的外加荷載值(N)；　　
a0b—樓板開裂前一級(jí)的外加荷載產(chǎn)生的跨中撓度實(shí)測(cè)值(N)
房屋承重安全性檢測(cè)主要為調(diào)查房屋的使用歷史和結(jié)構(gòu)體系；測(cè)量房屋的傾斜和不均勻沉降情況；采用文字、圖紙、照片或錄像等方法，記錄房屋主體結(jié)構(gòu)和承重構(gòu)件損 壞部位、范圍和程度。房屋結(jié)構(gòu)材料力學(xué)性能的檢測(cè)項(xiàng)目，應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)承載力驗(yàn)算的需要確定，必要時(shí)應(yīng)根據(jù)房屋結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，建立驗(yàn)算模型，按房屋結(jié)構(gòu)材料力學(xué)性 能和使用荷載的實(shí)際狀況，根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范驗(yàn)算房屋結(jié)構(gòu)的安全儲(chǔ)備。分析房屋損壞的原因，綜合判斷房屋結(jié)構(gòu)損壞狀況，確定房屋危險(xiǎn)程度，房屋安全檢測(cè)應(yīng)按《危 險(xiǎn)房屋標(biāo)準(zhǔn)》CJ13執(zhí)行。對(duì)工業(yè)廠房進(jìn)行安全檢測(cè)時(shí)，尚應(yīng)符合《工業(yè)廠房可靠性標(biāo)準(zhǔn)》GBJ144－90等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

混凝土構(gòu)件強(qiáng)度的檢測(cè)可以使用鉆芯法或者回彈法。
回彈法是利用回彈儀對(duì)混凝土表面強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)定，以推算混凝土整體的強(qiáng)度，是在混凝土結(jié)構(gòu)的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)過(guò)程中，常用的非破損檢測(cè)方法。此方法的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)便靈活，然而在實(shí)際的應(yīng)用中有著很多的影響因素，如混凝土原材料的構(gòu)成、成型、養(yǎng)護(hù)的方法、外加劑的種類數(shù)量等都會(huì)對(duì)檢測(cè)結(jié)果造成一定的影響?；炷恋臉?gòu)件都有著相關(guān)的技術(shù)規(guī)定，在使用回彈法進(jìn)行混凝土強(qiáng)度的檢測(cè)時(shí)，必須對(duì)技術(shù)規(guī)定予以遵守。鉆芯法的檢測(cè)過(guò)程是采用水冷式鉆機(jī)在混凝土的構(gòu)件上鉆取芯樣試件，來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室中的抗壓強(qiáng)度測(cè)試，從而對(duì)混凝土的強(qiáng)度及內(nèi)部缺陷進(jìn)行檢測(cè)。鉆芯法是一種較為可靠和直接的檢測(cè)方法，然而對(duì)建筑的混凝土結(jié)構(gòu)會(huì)造成一定的損傷，因此在沒有征求到委托方的同意、或者可能產(chǎn)生嚴(yán)重的安全事故的情況下，好不要使用鉆芯法來(lái)進(jìn)行檢測(cè)。
一、現(xiàn)場(chǎng)宜檢查建筑物使用工況與設(shè)計(jì)要求的符合程度，施工質(zhì)量觀感和實(shí)體的變形、開裂等。
二、現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)宜優(yōu)先采用無(wú)損檢測(cè)方法，當(dāng)必須采用半破損或破損檢測(cè)方法時(shí)，應(yīng)選在非主要受力部位。
三、選用有相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的檢測(cè)方法時(shí)，應(yīng)遵守下列規(guī)定：
1對(duì)于通用的檢測(cè)項(xiàng)目，應(yīng)選用標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；
2對(duì)于有地區(qū)特點(diǎn)的檢測(cè)項(xiàng)目，可選用地方標(biāo)準(zhǔn)；
3對(duì)同一種方法，地方標(biāo)準(zhǔn)與標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)不一致時(shí)，有地區(qū)特點(diǎn)的部分應(yīng)按地方標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，檢測(cè)的基本原則和基本操作要求應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。
4當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或地方標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定與實(shí)際情況確有差異或存在明顯不適用問題時(shí)，可對(duì)相應(yīng)規(guī)定作適當(dāng)調(diào)整或修正，但調(diào)整與修正應(yīng)有充分的依據(jù)；調(diào)整與修正的內(nèi)容應(yīng)在檢測(cè)方案中予以說(shuō)明，必要時(shí)應(yīng)向委托方提供調(diào)整與修正的檢測(cè)細(xì)則。
四、既有建筑物的結(jié)構(gòu)檢測(cè)抽樣宜根據(jù)受檢建筑物的資料情況進(jìn)行分類：
1 A類：基建程序齊備、結(jié)構(gòu)圖紙齊全且真實(shí)有效，施工質(zhì)保資料基本齊全且真實(shí)有效。
2 B類：基建程序齊備、結(jié)構(gòu)圖紙不齊全但真實(shí)有效，施工質(zhì)保資料缺失或部分缺失。
五、建筑結(jié)構(gòu)的抽樣檢測(cè)方案，可根據(jù)檢測(cè)項(xiàng)目的特點(diǎn)按下列原則選擇：
1材料、強(qiáng)度、幾何尺寸、配筋等應(yīng)隨機(jī)抽樣，抽撿數(shù)量應(yīng)滿足本標(biāo)準(zhǔn)的要求。
2結(jié)構(gòu)損傷宜采用全數(shù)普查、重點(diǎn)抽查的方法。
3結(jié)構(gòu)連接構(gòu)造的檢測(cè)，應(yīng)選擇對(duì)結(jié)構(gòu)影響大的部位進(jìn)行抽樣。
4對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)載荷試驗(yàn)時(shí)，對(duì)于同類構(gòu)件宜選取受力較大、自身現(xiàn)狀較差、所處環(huán)境惡劣、缺陷暴露較多的構(gòu)件進(jìn)行。
六、當(dāng)沒有足夠的依據(jù)原材料性能達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí)，原材料性能宜在結(jié)構(gòu)實(shí)體中抽查驗(yàn)證。
七、現(xiàn)場(chǎng)檢查與檢測(cè)應(yīng)做好相應(yīng)的安全防護(hù)措施。
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