1某鋼鐵廠1號高爐出鐵場主廠房是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)。無圍護(hù)結(jié)構(gòu),局部有雨遮。現(xiàn)因環(huán)保除塵要求,需將1號高爐出鐵主廠房封閉和安裝除塵設(shè)備。
2現(xiàn)場勘察
現(xiàn)有建筑物的抗力取決于材料性能、幾何參數(shù)和計算模型。它隨著時間推移而衰退,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)。現(xiàn)以有代表性的排架柱(PZ4)為對象,分析其承載能力。
(1)依據(jù)設(shè)計圖紙,廠房排架柱為預(yù)制工字形柱,混凝土等級為300號(相當(dāng)于C28) ,受力鋼筋為25M nSi(相當(dāng)于鋼)。
(2)截面尺寸測量和鋼筋位置探測經(jīng)現(xiàn)場測量,排架柱截面尺寸基本滿足設(shè)計要求(具體尺寸見圖1)。鋼筋探測無損檢測方法是一種新的檢測技術(shù)。
目前主要有兩種鋼筋檢測方法:一是利用電磁波波動原理的檢測,二是利用電磁感應(yīng)原理的鋼筋檢測儀檢測。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,目前國內(nèi)外廣泛使用電磁感應(yīng)原理進(jìn)行檢測。儀器通過傳感器在被測結(jié)構(gòu)內(nèi)部局部范圍發(fā)射電磁場,同時接收在發(fā)射電磁場內(nèi)金屬介質(zhì)產(chǎn)生的感應(yīng)電磁場,并轉(zhuǎn)換為電信號,主機(jī)系統(tǒng)實時分析處理數(shù)字化的電信號,從而判定鋼筋位置、保護(hù)層厚度和鋼筋直徑。經(jīng)現(xiàn)場檢測,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
考慮到混凝土鉆芯檢測對結(jié)構(gòu)有所損傷,且混凝土齡期已超過1000天,按一般回彈法檢測混凝土強(qiáng)度已不適用。所以排架柱采用回彈超聲綜合法無損檢測方法檢測混凝土材料的強(qiáng)度。
3. 1超聲波檢測
采用超聲波檢測混凝土質(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試表面等條件,選用不同的測試方法。一般常用的檢測方法有以下幾種:
(1)對測法當(dāng)混凝土被測部位能提供一對相互平行的測試表面時,可采用對測法檢測。即將一對厚度振動式換能器(發(fā)射簡稱F換能器,接收簡稱S換能器) ,分別耦合于被測構(gòu)件同一測區(qū)兩個相互平行的表面逐點進(jìn)行測試, F、S換能器的軸線始終位于同一直線上; (2)角測法當(dāng)混凝土被測部位只能提供2個相鄰表面時,無法進(jìn)行對測,可以采用丁角方法檢測。即將一對F、S換能器分別耦合于被測構(gòu)件的2個相鄰表面進(jìn)行逐點測試,兩個換能器的軸線形成90度夾角; (3)平測法當(dāng)混凝土被測部位只能提供一個測試表面時,可采用平測法檢測。將一對F、S換能器置于被測結(jié)構(gòu)同一個表面,以一定測試距離進(jìn)行逐點檢測。由于排架柱截面為工字形截面,為了能夠準(zhǔn)確的檢測混凝土的強(qiáng)度,在工字形的腹板處采用對測方面,在翼緣處采用對測和平測2種方法。

現(xiàn)場查勘與檢查工作的要點與要求：
對建筑外部進(jìn)行檢查時，需要調(diào)查和查明以下內(nèi)容：建筑的結(jié)構(gòu)體系及其高度、寬度和層數(shù)；建筑的傾斜、變形；場地類別及地基基礎(chǔ)的變形情況；建筑外觀損傷和破壞情況；建筑附屬物的設(shè)置情況及其損傷與破壞現(xiàn)狀；建筑疏散出口及其周邊的情況；建筑局部坍塌情況及其相鄰部分已外露的結(jié)構(gòu)、構(gòu)件損傷情況。
對建筑內(nèi)部進(jìn)行檢查時，應(yīng)對所有可見的構(gòu)件進(jìn)行外觀損傷及破壞情況的檢查，并著重區(qū)分抹灰層等裝飾層的損壞與結(jié)構(gòu)的損壞、震前已有的損壞與震后的損壞；對重要部位、關(guān)鍵構(gòu)件及連接，應(yīng)剔除其表面裝飾層或障礙物進(jìn)行核查。
其中，對多層砌體建筑和磚混民房進(jìn)行震害檢查時，應(yīng)著重檢查承重墻、樓、屋蓋與樓梯間墻體構(gòu)件及墻體交接處的連接構(gòu)造；砌體結(jié)構(gòu)的整體牢固性（包括縱橫墻拉結(jié)、圈梁與構(gòu)造柱設(shè)置的完整性和全閉合性、樓板與墻、梁聯(lián)系的牢固性）；圈梁、構(gòu)造柱的設(shè)置與連接構(gòu)造；承重（包括自承重）構(gòu)件的損壞與非承重構(gòu)件的損壞以及沿灰縫發(fā)展的裂縫與沿塊材斷裂、貫通的裂縫等，并注意檢查非承重墻和容易倒塌的附屬構(gòu)件。
對鋼筋砼框架房屋進(jìn)行檢查時，應(yīng)著重檢查框架柱、框架梁和樓板以及框架填充墻和圍護(hù)墻。檢查時，應(yīng)著重區(qū)分主要承重構(gòu)件及抗側(cè)向作用構(gòu)件的損壞與非承重構(gòu)件及非抗側(cè)向作用構(gòu)件的損壞；一般裂縫與剪切裂縫、有剝落或壓碎前兆的裂縫、粘結(jié)滑移的裂縫及搭接區(qū)的劈裂裂縫等。
對高層鋼筋砼結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢查時，應(yīng)著重檢查框架柱、梁、抗震墻和連梁，并檢查樓、屋蓋梁、板及框架填充墻和圍護(hù)墻，以及突出屋面的結(jié)構(gòu)構(gòu)件和設(shè)施。
對底部框架砌體房屋進(jìn)行檢查時，應(yīng)著重檢查底部抗震墻和底部框架柱，并檢查框架梁和上部磚墻以及容易倒塌的附屬構(gòu)件；同時應(yīng)檢查兩種結(jié)構(gòu)結(jié)合部及框架托墻梁的損壞。檢查時，應(yīng)區(qū)分底部抗震墻的損壞與填充墻的損壞。
對多層內(nèi)框架砌體房屋進(jìn)行檢查時，應(yīng)著重檢查其結(jié)構(gòu)體系、承重墻體、頂層墻體，并檢查內(nèi)框架柱、梁及柱頭、梁端的損壞；支承處墻體開裂等，以及非承重墻包括縱向外墻（墻垛）的損壞狀況。
對單層鋼筋混凝土柱廠房進(jìn)行檢查時，應(yīng)著重檢查屋蓋與屋架支撐、柱頂與屋架連接，并檢查天窗架，柱間支撐和墻體（圍護(hù)墻），并注意檢查高低跨封墻、山墻頂部、女兒墻封檐墻等的狀況。
對單層砌體柱廠房進(jìn)行檢查時，應(yīng)著重檢查砌體柱（墻垛）、縱墻和山墻，并檢查屋蓋及其與柱的連接。
對單層空曠房屋進(jìn)行檢查時，應(yīng)著重檢查山墻、大廳與前、后廳連接處和大廳與前、后廳的承重墻及舞臺口大梁等；若為影劇院和大會堂，尚應(yīng)檢查舞臺口的懸墻、屋蓋等。
對傳統(tǒng)簡易結(jié)構(gòu)民房進(jìn)行檢查時，應(yīng)著重檢查木柱、磚、石柱、磚、石過梁、承重磚、石墻和木屋蓋，以及其相互間錨固、拉結(jié)情況，并檢查非承重墻和附屬構(gòu)件。

混凝土裂縫種類：
1、外荷載引起的裂縫： 外荷載作用下產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)裂縫一般具有很強(qiáng)的規(guī)律性，通過計算分析就可以讀出正確的結(jié)論。如：矩形樓板板面裂縫成環(huán)狀，沿框架梁分布，板底裂縫成十字或米字集中于跨中；轉(zhuǎn)角陽臺或挑檐板裂縫位于板面起始于墻板交界以角點為中心成米字形向外延伸。受力裂縫，其裂縫與荷載有關(guān)，預(yù)示結(jié)構(gòu)承載力可能不足或存在嚴(yán)重問題。
2、溫度收縮裂縫：溫度收縮裂縫是一種建筑常見的裂縫，主要是由于結(jié)構(gòu)的溫度變形及材料的收縮變形受阻及應(yīng)力超標(biāo)所致?，F(xiàn)澆板收縮裂縫主要集中在房屋的中部和房屋四周陽角處，裂縫成棗核狀止于梁邊。房屋四周陽角處的房間在離開陽角１米左右，即在樓板的分離式配筋的負(fù)彎矩筋以及角部放射筋未端或外側(cè)發(fā)生４５度左右的樓地面斜角裂縫。其原因主要是砼的收縮特性和溫差雙重作用所引起的，并且愈靠近屋面處的樓層裂縫往往愈大。從設(shè)計角度看，現(xiàn)行設(shè)計規(guī)范側(cè)重于按強(qiáng)度考慮，未充分按溫差和混凝土收縮特性等多種因素作綜合考慮，配筋量因而達(dá)不到要求。而房屋的四周陽角由于受到縱、橫二個方向剪力墻或剛度相對較大的樓面梁約束，限制了樓面板砼的自由變形，因此在溫差和砼收縮變化時，板面在配筋薄弱處（即在分離式配筋的負(fù)彎矩筋和放射筋的未端結(jié)束處）首先開裂，產(chǎn)生４５度左右的斜角裂縫。雖然樓地面斜角裂縫對結(jié)構(gòu)安全使用沒有影響，但在有水的情況下會發(fā)生滲漏，影響正常使用。
3、地基不均勻沉降產(chǎn)生的裂縫：由于地基沉降不均勻使上部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生附加應(yīng)力，導(dǎo)致樓板裂縫。不均勻沉降產(chǎn)生的裂縫多屬貫穿性裂縫，其走向與沉降情況有關(guān)。
4、使用商品混凝土引起的收縮裂縫：商品混凝土由于采用泵送，混凝土的流動性要好，因此一般商品混凝土的坍落度都較大，水灰比較大，如保證水灰比則要增加水泥用量，這樣就使混凝土在硬化階段出現(xiàn)收縮裂縫。裂縫的產(chǎn)生大多在砼澆筑初期，即澆搗后4～6小時左右，裂縫形狀不規(guī)則且長短不一，互不連貫，產(chǎn)生裂縫部分大多為水泥浮漿層和砂漿層。有于砼坍落度偏大，表面經(jīng)過振搗形成一層水泥含量較多，收縮性較大的水泥浮漿層及砂漿層一方面由于砼初凝時表面游離水分蒸發(fā)過快產(chǎn)生急劇的體積收縮，而此時砼早期強(qiáng)度較低(面層為砂漿層 強(qiáng)度更低)，不能抵抗這種變形應(yīng)力而導(dǎo)致砼表面開裂，另一方面由于面層浮漿或砂漿的收縮值比基層砼大許多，而造成變形值不同導(dǎo)致面層開裂。
5、預(yù)埋管線引起的樓板裂縫：預(yù)埋線管處沿管線方向出現(xiàn)表面裂縫；局部出現(xiàn)呈發(fā)散狀或龜裂狀的不規(guī)則裂縫。預(yù)埋線管，特別是多根線管的集散處是截面砼受到較多削弱，從而引起應(yīng)力集中，容易導(dǎo)致裂縫發(fā)生的薄弱部位。當(dāng)預(yù)理線管的直徑較小，并且房屋的開間寬度也較小，同時線管的敷設(shè)走向又不垂直于砼的收縮和受拉方向時，一般不會發(fā)生樓面裂縫。反之，當(dāng)預(yù)埋線管的直徑較大，開間寬度也較大，并且線管的敷設(shè)走向又垂直于砼的收縮和受拉力向時，就很容易發(fā)生樓面裂縫。因此對于較粗的管線或多根線管的集散處，應(yīng)按要求增設(shè)垂直于線管的短鋼筋網(wǎng)加強(qiáng)。
6、施工原因引起混凝土樓板裂縫：養(yǎng)護(hù)不到位，強(qiáng)制性規(guī)范要求混凝土養(yǎng)護(hù)要覆蓋并澆水，現(xiàn)在大多數(shù)不覆蓋，澆水也不能保證經(jīng)常性濕潤；施工速度過快，上荷早，特別是磚混住宅樓板，前澆筑完樓板，第二天即上磚、走車，造成早期混凝土受損；拆模過早或模板支撐系統(tǒng)剛度不夠；施工時樓板混凝土蓋筋被踩彎、踩倒，保護(hù)層過厚，承載力下降。

樓板承載力檢測可供執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)有《預(yù)應(yīng)力混凝土空心板》(GB/T 14040-2007)和《鄉(xiāng)村建設(shè)用混凝土圓孔板》(GB 12987-2008)兩個，檢驗時應(yīng)依據(jù)哪個產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行呢？根據(jù)GB/T 14040-2007和GB 12987-2008的適用范圍、03ZG401結(jié)構(gòu)圖集和96EG404設(shè)計圖集，結(jié)合《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GB 50010-2010)和房屋建筑設(shè)計規(guī)范，3層以下房屋用作建筑的樓面，可執(zhí)行GB 12987-2008、GB/T 14040-2007或現(xiàn)澆，而4層以上房屋用作建筑的樓面須執(zhí)行GB/T 14040-2007或現(xiàn)澆?！　?br/>樓板的檢驗項目　　
無論樓板執(zhí)行哪個標(biāo)準(zhǔn)，一級樓板均不允許出現(xiàn)裂縫。按照《混凝土力學(xué)性能試驗方法》(GB/T 50081-2008)和《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收方法》(GB 50204-2002)及產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)之規(guī)定，樓板主要檢驗外觀質(zhì)量、尺寸偏差、混凝土強(qiáng)度、撓度、承載力和抗裂6項指標(biāo)，而不需用檢測裂縫寬度?！　?br/>外觀質(zhì)量：主控項目不應(yīng)有露筋、孔洞和裂縫等嚴(yán)重缺陷，還應(yīng)在明顯部位標(biāo)明生產(chǎn)單位、規(guī)格型號、生產(chǎn)日期和質(zhì)量驗收標(biāo)志?！　?br/>尺寸偏差：幾何尺寸中高度(±5)、側(cè)向彎曲(l/750且<20)和主筋保護(hù)層厚度(＋5，-3)不應(yīng)有影響結(jié)構(gòu)性能和安裝、使用功能的尺寸偏差。　　
混凝土強(qiáng)度：混凝土的強(qiáng)度等級按立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值劃分。樓板的混凝土抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)不小于30MPa,檢驗依據(jù)《混凝土強(qiáng)度檢驗評定標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 50107-2010)進(jìn)行。
力學(xué)性能：樓板的力學(xué)性能只檢驗承載力、抗裂和撓度3個參數(shù)。進(jìn)行力學(xué)性能試驗必須符合以下條件：應(yīng)在0℃以上的溫度環(huán)境中進(jìn)行試驗；遠(yuǎn)離振源，場地平整，支墩基礎(chǔ)應(yīng)堅實；外觀質(zhì)量和尺寸偏差應(yīng)經(jīng)檢驗合格；嚴(yán)禁碰撞受力的樓板用于力學(xué)性能檢驗；混凝土養(yǎng)護(hù)時間達(dá)到28天。進(jìn)行力學(xué)性能的樓板是在外觀質(zhì)量檢驗和尺寸偏差檢驗合格的基礎(chǔ)上抽取3塊，1塊用于檢驗，另外2塊備檢。
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