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某混凝土柱-钢屋架单层工业厂房的鉴定与加固方案
发布时间:2012-5-18 阅读:3949次  
1 工程概况
某厂房位于广东省深圳市,于90年代初期建成,为单层厂房,采用钢筋混凝土柱和三角形轻型钢屋架,跨度24m(图1),基础形式为柱下独立基础。随着时代的发展,深圳市区的厂房多已迁出至周边地区,甲方计划将此厂房改造为大型艺术工作室。由于原设计图纸和施工资料已遗失,为保证安全,甲方要求对该建筑物进行检测鉴定,并对所发现的问题采取相应措施进行处理。
本文着重介绍根据该厂房的特点,对钢屋架进行的几何形式、截面尺寸、整体构造、挠度、材质、焊接质量、锈蚀等多方面的检测结果,并有针对性地进行加固设计的方案,供类似工程参考。
图1 厂房结构平面图
2 对主体结构的检测鉴定
2.1混凝土柱的检测
对柱混凝土表面进行回弹,并用钻芯法进行修
正,得到表1所示强度检测结果;柱截面尺寸及钢筋配置检测结果见表2。
表 1 混凝土强度检测结果
柱编号
强度推定值(MPa)
柱编号
强度推定值(MPa)
3-A
19.2
9-C
20.3
4-A
18.2
9-D
22.0
5-A
24.9
3-F
19.5
7-A
22.9
6-F
23.4
8-A
25.8
8-F
21.3
表2 柱截面尺寸及钢筋配置检测
构件编号
测试面主筋根数
加密区箍筋规格和
间距实测平均值
(mm)
实测截面尺寸
(mm)
1-D
2Φ20(短边)
φ8@235
250×550
4-A
2Φ20(短边)
φ8@320
250×600
6-A
2Φ20(短边)
φ8@230
250×600
6-F
2Φ20(短边)
φ8@205
250×600
9-C
2Φ20(短边)
φ8@165
250×550
备注:箍筋未加密,部分柱箍筋间距过大。
2.2 屋面三角形轻型钢屋架检测
(1)屋架挠度的检测 采用日本产宾得R-122全站仪对一榀屋架的挠度进行检测,沿长度方向分布五个点(梁的两个端点、中点及两个加密点),位置分布图见图2。检测时,先测其五个点相对选取参考点的高差值,然后以测点①和⑤为直线,计算出测点②、③和④的相对于该直线的高差值来评定桁架的挠度,其检测结果见表3。
图2 钢屋架挠度检测点
表 3 屋面桁架五个测点的测量结果
测点
4轴屋架
0.000
0.004
0.056
0.011
0.000
0.000
0.005
0.056
0.009
0.000
备注:屋面桁架有起拱值(单位均为m)
(2)屋面桁架角钢的检测 角钢力学性能的测试结果见表4。同时,重点对该厂房屋面桁架的角钢焊缝进行了抽检。经检测发现,桁架存在气孔、咬边、未焊满等缺陷,不符合《钢结构工程施工及验收规范》(GB 50205-95)的要求,其焊接接头不合格,检测结果详见表5。
表4 现场抽检角钢的力学性能试验结果
角钢
规格
试件尺寸
(mm)
屈服
强度
(MPa)
抗拉
强度
(MPa)
伸长率
δ(%)
冷弯
结果
评定
1
Q235
9.80
24.20
285
400
21.5
La完好
合格
2
Q235
5.00
22.50
315
435
20.0
La完好
合格
表 5 角钢焊缝的检测结果
焊缝编号
缺陷情况
评定级别
评定结论
J1
气孔
不合格
J2
咬边
不合格
J3
咬边、未焊满
不合格
J4
气孔、未焊满
不合格
J5
未焊满
不合格
J6
未焊满
不合格
J7
气孔、未焊满
不合格
J8
咬边、未焊满
不合格
J9
未焊满
不合格
2.3填充墙砌筑砂浆强度检测
对于填充墙,主要检测其砌筑砂浆的强度,检测结果见表6。
表6 填充墙砌筑砂浆强度
构件编号
砂浆强度实测值
(MPa)
构件编号
砂浆强度实测值
(MPa)
1-B-C
0.4
1-D-E
0.4
1-C-D
0.6
1-E-F
0.6
A-1-2
0.7
A-4-5
0.6
2.4检测鉴定结论
(1)该结构中的柱混凝土强度尚可,但主筋配置较少,箍筋间距过大,经计算,不满足要求,应进行加固处理。
(2)钢屋架所用钢材(主要为角钢)的力学性能满足要求,但焊接质量差,多数焊缝不合格。此外,经过计算,发现部分杆件承载力或稳定性未达到要求。因此,应对钢屋架进行加固处理。
(3)该建筑的填充墙砂浆强度过低,与规范的****要求(M2.5)相差甚远,也应予以加固处理。
综上所述,该结构的重要组成部分均不同程度的存在问题,结合该建筑物没有设计图纸和施工资料的情况,怀疑其未经正规的设计和施工。甲方应引起重视,并尽快进行加固处理。
3 结构加固设计
3.1加固设计依据
对该工程的加固设计,主要依据《钢结构设计规范》(GBJ 17-88),《建筑结构荷载规范》(GB 50009-2001)《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2002),《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2001),《钢结构加固技术规范》(CECS 77:96),《混凝土结构加固技术规范》(CECS 25:90),《建筑抗震加固技术规程》(JGJ 116-98),《钢结构工程施工及验收规范》(GB50205-200)和《轻型屋面钢屋架》标准图集(G517-1~5)等规范、规程和标准。
3.2 钢屋架结构加固设计
根据检测结果,针对钢屋架存在的问题,采取相应的加固方法,图3为钢屋架加固简图。

图3 钢屋架加固图

对于钢屋架的加固施工,具体要求如下:
(1)为保证施工过程的安全,对钢屋架采取临时支撑措施(见图4);
图4 临时支撑布置图
(2)针对焊缝质量差的问题,对于重要部位的节点焊缝,要求予以补焊;
(3)将计算节点板尺寸与计算焊缝长度结合考虑,与实际情况相对照,如果不能满足焊缝长度要求,则加大节点板;
(4)针对部分杆件承载力不足的问题,采取增大截面的方法,将L形的角钢用钢板封闭成三角形截面(见图3);
(5)针对部分杆件稳定性不足等问题,考虑到存在此问题的都是腹杆,且都为单肢角钢,结合此情况,决定采用增加一角钢,焊在两端节点板上,形成双肢角钢(见图3)。
(6)现场焊接时应特别注意次序和方法,因为这是正在承载的钢结构,积聚的热量会使原结构角钢产生变形,造成附加的应力。要求焊接时从中间向两端进行,每次施焊时间不宜过长。
3.3混凝土柱加固设计
(1)针对混凝土柱的主筋和箍筋均配置不足的情况,采用柱包钢围套,即四角包角钢,并用钢缀板连接的方法(见图5);
(2)角钢难以直接伸入基础,因此采用植筋,并将钢筋焊在角钢上,以解决角钢的锚固问题。


图5 柱加固设计图

3.4填充墙的加固
检测发现填充墙的砌筑砂浆强度很低,故采取沿灰缝将原砂浆部分剔除,深度约为20mm,并用1∶2.5水泥砂浆勾缝的方案进行处理,可有效提高砌体强度。
4 结 语
钢结构的检测,应从材质、变形、焊缝、锈蚀等方面着手进行,当没有图纸时,应抽取有代表性的构件全面检查其几何形式、截面尺寸、焊缝长度、荷载情况,以确保计算结果的可靠。对其进行加固时,应充分考虑所采用的加固手段(如焊接)对原结构的附加作用,并在设计时明确所采取的防范措施,避免造成不利影响。
该工程于2003年竣工并投入使用,目前状况良好。
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