厂房承载力性鉴定

工业厂房性检测鉴定

摘  要：针对某数控锻压厂房吊车改装，对改装区域进行行检测鉴定，并进行相关结构验算，根据原有的地质勘察，分析了厂房承重系统构架及现有基础状况，进而对目前结构提出了必要的结论和处理措施。

关键词：吊车梁系统 检测鉴定 地基承载力 结论及建议

1 工程概况该混凝土结构厂房为单层单跨钢结构厂房，建筑高度为10.950m，建筑面积：1080 m2，

厂房纵向全长59.40m，厂房柱距为6.000m，横向跨度12.00m，厂房屋架与水平支撑等连接

均采用螺栓连接的方法，厂房平、剖面图见附图1、2。

吊车梁系统构件为预制钢筋混凝土T型梁，吊车梁标高为9.000m，制动系统采用制动板，柱间支撑布置在5～6、13～14、17～18轴线，地坪为钢筋混凝土室内，厂房原设计使用5t吊车，为了生产需要，欲在D、G跨1～12线区域将5t吊车改为10t吊车，需对该区域进行性检测鉴定，为后期有效地进行整治处理提供理论依据，以确保生产。

文章曾在宝冶《工程技术与管理》2007年2月刊发表。

2 检测的主要内容及分析

依据检测要求及鉴定需要，结合相关工程实际情况，主要检测内容如下：⑴现场测量构造柱与主梁的截面尺寸与原设计进行复合；⑵现场测量柱子垂直度、柱距、跨度；⑶现场测量牛腿及柱子的标高；⑷现场检测柱、吊车梁的混凝土强度及保护层厚度，布筋情况；⑸柱基础不均匀沉降；⑹对主梁支座处的连接情况等进行检测。

2.1 检测基本情况

    对柱子、吊车梁、屋架等可观察到的主要构件进行普查。并在普查的基础上主要检测的内容有柱子倾斜、柱距、跨距、吊车梁标高以及柱和吊车梁的强度检测和局部钢筋探测、还有支撑系统、墙架系统节点连接板螺栓松动、脱落、构件平面外弯曲及锈蚀、墙体产生裂缝等。

2.2 检测结果与分析

2.2.1柱子的截面尺寸复合

(1)、D列2～12线柱子的截面尺寸为：截面为600mm×400mm，1线外露部分柱子的截面为780mm×600mm。

(2)、G列2～12线柱子的截面尺寸为：截面为580mm×400mm，1线外露部分柱子的截面为780mm×580mm。。

(3)、E、F列1线柱子的截面尺寸为：截面均为400mm×230mm。

2.2.2 各柱基础的不均匀沉降检测

根据原设计柱基础的持力层为②层褐黄粘土，地基承载力特征值为85kN/m2，通过安徽水利水电对该厂房岩土勘测可知：①层为素填土和杂填土，层厚0.60～2.22m，主要由粘性土夹杂少量杂质、碎石组成，其下为流塑状淤泥含大量**质、腐植物等。从附图3中可以看出，以D列1线柱为基准零点，较大沉降为G列12线点30mm，较大高差G列5线点与12线点为38mm，成果见附图3。

2.2.3 柱、跨距偏差检测

其中，柱距以两柱边界尺寸线为标注基准线，检测成果详见附图4、5。

根据检测结果对柱、跨距较大值为D4～D5之间的-20mm，根据工业厂房鉴定标准，符合容许变化范围。

2.2.4 柱垂直（倾斜）偏差检测

柱垂直偏差限较大值为D列柱Max=23mm(G11)， G列柱Max=15mm(G11)，Ht－柱脚底面至吊车梁上翼缘板距离（m）。虽然厂房柱子的垂直偏差虽有部分偏大，但对吊车运行基本无影响，详见附图6。

2.2.5 高强螺栓联接处检测

现场对每个连接节点进行了观察并用小榔头对螺栓进行敲击检查松动情况，结果发现主梁与屋架钢梁连接螺栓有松动情况，在C列5线螺栓连接处缺少一个螺栓，见工程照片12，柱间支撑采用L90×55型号角钢，屋架钢梁采用380×180×8型号工字钢。

2.2.6 柱、梁强度检测和钢筋探测

通过与甲方沟通，我站对部分厂房的柱、梁进行回弹强度检测、钻芯检测和钢筋探测，回弹取样的梁和柱为：D3、D5、D8、D10、D7、G4、G9、G12、C列5线吊车梁内侧腹板处、C列5线吊车梁上表面处，钻芯的柱为：D列5线柱、G列1、7线柱, φ100mm三组。经回弹检测和钻芯检测得出该厂房柱的混凝土强度约为28.6Mpa，吊车梁的混凝土强度约为24.7Mpa。经钢筋探测得出柱体主筋为φ22，梁体主筋为φ16。

3 结构验算

3.1 验算目的

根据检测得出的系统偏差，通过计算，确定是否需要对吊车梁系统进行处理，进而通过理论计算分析提出建议，保证厂房结构的稳定。

3.2 验算应用程序

采用MorGain 结构设计程序 V2004.15.1162.0。

3.3 验算过程

3.3.1 地基承载力特征值

⑴ 地基承载力特征值 fak ＝ 85kPa    基础宽度的地基承载力修正系数 ηb ＝ 0

      基础埋深的地基承载力修正系数 ηd ＝ 1    基础底面以下土的重度 γ ＝ 18kN/m?

      基础底面以上土的加权平均重度 γm ＝ 11.7kN/m?    基础底面宽度 b ＝ 2.2m

      基础埋置深度 d ＝ 1.65m

      当 b ＝ 2.2m ＜ 3m 时，按 b ＝ 3m

⑵ fa ＝ 85+0*18*(3-3)+1*11.7*(1.65-0.5) ＝ 98.5kPa

      修正后的地基承载力特征值 fa ＝ 98.5kPa

⑶ **地基基础抗震验算时，地基土抗震承载力按《建筑抗震设计规范》

      （GB 50011－2001）（式 4.2.3）调整：

faE ＝ ξa * fa ＝ 1*98.5 ＝ 98.5kPa

3.3.2 基本资料

⑴ 柱子高度 hc ＝ 650mm （X 方向）    柱子宽度 bc ＝ 450mm （Y 方向）

⑵ 基础底面宽度 b ＝ 3000mm （X 方向）    底面长度 l ＝ 2200mm （Y 方向）

      基础根部高度 H ＝ 500mm    端部高度 h1 ＝ 200mm

⑶ 柱边基础截面面积

      X 轴方向截面面积 Acb ＝ h1 * b + (b + hc + 2*0.05) * (H - h1) / 2 ＝ 1.16m?

      Y 轴方向截面面积 Acl ＝ h1 * l + (l + bc + 2*0.05) * (H - h1) / 2 ＝ 0.85m?

3.3.3 控制内力

   Mkx ＝ Mkx' - Vky * H、 Mky ＝ Mky' + Vkx * H

      F、Mx 、My --- 相应于荷载效应基本组合时，竖向力、弯矩设计值（kN、kN·M）；

      F ＝ γz * Fk、 Mx ＝ γz * Mkx、 My ＝ γz * Mky

      Nk ＝ 500； Mkx'＝ 0； Mky'＝ 70； Vkx ＝ 9； Vky ＝ 0

      Fk ＝ 500； Mkx ＝ 0； Mky ＝ 74.5    地震力参与组合

      F ＝ 675； Mx ＝ 0； My ＝ 100.6    地震力参与组合

3.3.4 轴心荷载作用下

      pk ＝ (Fk + Gk) / A    （式 5.2.2-1）

pk ＝ (500+262)/6.6 ＝ 115.5kPa ＞ faE ＝ 98.5kPa，不满足要求。

 3.3.5 偏心荷载作用下

      基础底面抵抗矩 Wx ＝ b * l * l / 6 ＝ 3*2.2*2.2/6 ＝ 2.420m?

      基础底面抵抗矩 Wy ＝ l * b * b / 6 ＝ 2.2*3*3/6 ＝ 3.300m?

      偏心矩 ex ＝ Mky / (Fk + Gk) ＝ 74.5/(500+262) ＝ 0.098m

      pkmaxX ＝ (500+262)/6.6+74.5/3.3

             ＝ 138.0kPa ＞ 1.2faE ＝ 118.1kPa，不满足要求。        pkminX ＝ (500+262)/6.6-74.5/3.3 ＝ 92.9kPa

      偏心矩 ey ＝ Mkx / (Fk + Gk) ＝ 0/(500+262) ＝ 0.000m

      pkmaxY ＝ (500+262)/6.6+0/2.42 ＝ 115.5kPa ≤ 1.2faE ＝ 118.1kPa，满足要求。

3.3.6 冲切验算

⑴ 基底净反力 pj

      pmax ＝ γz * 138 ＝ 186.3kPa

      pj ＝ pmax - G / A ＝ 186.3-353.7/6.6 ＝ 132.8kPa

⑵ X 方向（b 方向）

      ab ＝ Min{bc + 2Ho，l} ＝ Min{0.45+2*0.45，2.2} ＝ 1.350m

      amx ＝ (bc + ab) / 2 ＝ (0.45+1.35)/2 ＝ 0.900m

      Flx ＝ pj * Alx ＝ 132.8*1.41 ＝ 187.8kN

      0.7 * βhp * ft * amx * Ho / γRE ＝ 0.7*1*1271*0.9*0.45/0.85 ＝ 423.9kN

                                        ≥ Flx ＝ 187.8kN，满足要求。

⑶ Y 方向（l 方向）

      ab ＝ Min{hc + 2Ho，b} ＝ Min{0.65+2*0.45，3} ＝ 1.550m

      amy ＝ (hc + ab) / 2 ＝ (0.65+1.55)/2 ＝ 1.100m

      Fly ＝ pj * Aly ＝ 132.8*0.84 ＝ 111.4kN

      0.7 * βhp * ft * amy * Ho / γRE ＝ 0.7*1*1271*1.1*0.45/0.85 ＝ 518.1kN

                                        ≥ Fly ＝ 111.4kN，满足要求。

3.3.7 剪切验算

      V ≤ 0.7 * βh * ft * bo * Ho    （混凝土规范式 7.5.3-1）

⑴ X 方向（b 方向）

      计算宽度 Lo ＝ {1 - 0.5 * [1 - (bc + 2*50) / l] * (Ho - h1) / Ho} * l ＝ 1742mm

      Vx ＝ pj * Ax ＝ pj * (b - hc) * 2l

      Vx ＝ 132.8*(3-0.65)*2.2/2 ＝ 343.2kN

      0.7 * βh * ft * Lo * Ho / γRE ＝ 0.7*1*1271*1.742*0.45/0.85

                                ＝ 820.3kN ≥ Vx ＝ 343.2kN，满足要求。

⑵  Y 方向（l 方向）

      计算宽度 Bo ＝ {1 - 0.5 * [1 - (hc + 2*50) / b] * (Ho - h1) / Ho} * b ＝ 2375mm

      Vy ＝ pj * Ay ＝ pj * (l - bc) * 2b

      Vy ＝ 132.8*(2.2-0.45)*3/2 ＝ 348.5kN

      0.7 * βh * ft * Bo * Ho / γRE ＝ 0.7*1*1271*2.375*0.45/0.85

                               ＝ 1118.6kN ≥ Vy ＝ 348.5kN，满足要求。

3.3.8 抗弯计算

⑴ 弯矩计算

      MⅠ ＝ (b - hc) ^ 2 * [(2l + bc) * (pmaxX + pX - 2G / A)

             + (pmaxX - pX) * l] / 48

      pX ＝ pminX + (pmaxX - pminX) * (b + hc) / 2b

         ＝ 125.4+(186.3-125.4)*(3+0.65)/3/2 ＝ 162.5kPa

      MⅠ ＝ (3-0.65)^2*[(2*2.2+0.45)*(186.3+162.5-2*353.7/6.6)+(186.3-162.5)*2.2]/48

          ＝ 140.9kN·m

      Y 方向（l 方向）柱边（绕 X 轴）：

      Mx ＝ 0

      MⅡ ＝ (l - bc) ^ 2 * (2b + hc) * (p - G / A) / 24

          ＝ (2.2-0.45)^2*(2*3+0.65)*(155.9-353.7/6.6)/24 ＝ 86.8kN·m

⑵ 配筋计算

      MⅠmax ＝ 140.9kN·m    γRE ＝ 0.75    MⅡmax ＝ 86.8kN·m    γRE ＝ 0.75

      ①号筋 AsⅠ ＝ 812mm?    （x ＝ 32mm）    相对受压区高度 ξ ＝ 0.071

        as ＝ 50mm    配筋率 ρ ＝ 0.11%

   ρmin  ＝ 0.15%    AsⅠmin ＝ 1279mm?    17Φ10@125  （As ＝ 1335）

      ②号筋 AsⅡ ＝ 504mm?    （x ＝ 16mm）    相对受压区高度 ξ ＝ 0.036

        as ＝ 62mm    配筋率 ρ ＝ 0.05%

   ρmin  ＝ 0.15%    AsⅡmin ＝ 1744mm?    23Φ10@125  （As ＝ 1806）

3.3.9 柱下局部受压承载力计算

      Fl ≤ ω * βl * fcc * Al    （混凝土规范式 A.5.1-1）

      局部荷载设计值 Fl ＝ 675.0kN

      混凝土局部受压面积 Al ＝ bc * hc ＝ 292500mm?

      基础在柱下局部受压时的计算底面积按下列公式计算：

      Ab ＝ (bx + 2c) * (by + 2c)

      c ＝ Min{Cx, Cy, bx, by} ＝ Min{50,50,650,450} ＝ 50mm

      Ab ＝ (650+2*50)*(450+2*50) ＝ 412500mm?

      混凝土局部受压时的强度提高系数 βl ＝ (Ab / Al) ^ 0.5 ＝ (0.413/0.293)^0.5

                                         ＝ 1.188

      ω * βl * fcc * Al ＝ 1.0*1.188*0.85*11943*0.293 ＝ 3526.2kN

                          ≥ Fl ＝ 675.0kN，满足要求。

3.4 验算结论：

   根据地基承载力特征值的验算及柱基础的基本资料及验算过程可知：

   当5t行车该为10t时，基础承载能力将不满足要求。

4 结论及建议

4.1 结论

    根据生产车间厂房各结构系统检测及钢结构缺陷检查的实际情况，可以看出各项系统检测的数据中相对沉降、吊车梁标高偏差较大，厂房外观主要表现在吊车梁系统和屋架系统有部分缺陷，因在D、G列1～１２线吊车梁由原来的５t需改装成１０t，依据目前的柱基础沉降、吊车梁状况及强度验算综合评定，地基承载能力不够，其余基本上满足现行标准规定的要求。

4.2 建议

    根据厂房钢结构各系统检测及外观检查结果，构件的变形和外观缺损比较轻微，故建议作局部专项整治和技术处理。根据厂房的实际情况，处理措施建议如下：

⑴、对厂房吊车梁连接处裂缝和吊车梁上部开裂处进行修补，破损严重的区域进行炭纤维加固处理；

⑵、对于基础的不均匀沉降，可能由于柱基础承重结构主要在②层，柱基础开挖时杂填土未完全清除致使柱基础下部持力层中含有淤泥质土层，使得G列柱基础产生较大沉降。可对局部基础进行地基处理，建议采用压密注浆或锚杆静压桩的方法进行处理。注浆法具有施工方便、成本低，但污染大、有效处理范围难控制等特点；压桩法具有见效快、工期短、无污染、无噪音，但成本高、施工所占空间较大等特点；

⑶、在完成地基加固处理后，对个别结构变形标的柱子及屋面梁采取校正和加固措施；

⑷、对检测中发现严重变形和损坏的柱间支撑和钢屋面梁水平支撑进行修复或换，在受损节点处应进行结构补强，对连接松动的螺栓需加固拧紧，缺少的螺栓务必做补全处理。