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構,主廠房排架柱是鋼筋混凝土工字形截面,屋架,天窗架,支撐,檁條均為鋼結構,吊車梁為預應力鋼筋混凝土結構。無圍護結構,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、鋼筋銹蝕導致截面減小和鋼筋與混凝土握裹力的下降而引起結構抗力下降,結構承受持續(xù)震動荷載而產(chǎn)生的疲勞損傷逐步發(fā)展而導致抗力下降。因此要準確計算既有建筑物抗力,就必須以結構的現(xiàn)有條件為基礎。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)設計圖紙,廠房排架柱為預制工字形柱,混凝土等級為300號(相當于C28) ,受力鋼筋為25M nSi(相當于鋼)。
(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。
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,二是利用電磁感應原理的鋼筋檢測儀檢測。前一種方法由于設備較為昂貴、定量性較差,應用面較小,目前國內(nèi)外廣泛使用電磁感應原理進行檢測。儀器通過傳感器在被測結構內(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)生的感應電磁場,并轉(zhuǎn)換為電信號,主機系統(tǒng)實時分析處理數(shù)字化的電信號,從而判定鋼筋位置、保護層厚度和鋼筋直徑。經(jīng)現(xiàn)場檢測,并結合圖紙,略去由于施工因素的影響,為研究問題的方便,取保護層厚度為30 mm。
3材料強度檢測
考慮到混凝土鉆芯檢測對結構有所損傷,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)構件或結構的幾何形狀、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) ,分別耦合于被測構件同一測區(qū)兩個相互平行的表面逐點進行測試, F、S換能器的軸線始終位于同一直線上; (2)角測法當混凝土被測部位只能提供2個相鄰表面時,無法進行對測,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件的2個相鄰表面進行逐點測試,兩個換能器的軸線形成90度夾角; (3)平測法當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換能器置于被測結構同一個表面,以一定測試距離進行逐點檢測。由于排架柱截面為工字形截面,為了能夠準確的檢測混凝土的強度,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。

需要進行檢測： 1、對于既有鋼結構建筑物和構筑物： （1）建（構）筑物擬改變用途、改變使用條件和使用要求； （2）擬對建（構）筑物進行擴建、加層、插層、較大規(guī)模維修或其他形式結構改造； （3）擬對建（構）筑物進行整移； （4）鋼結構本身出現(xiàn)明顯的結構功能退化現(xiàn)象或有明顯的變形； （5）鋼結構受到災害、事故等作用影響，并產(chǎn)生明顯損傷； （6）對鋼結構的抗力產(chǎn)生有根據(jù)的懷疑； （7）出于保護要求，需要了解歷史建筑的工作現(xiàn)狀以及在目標使用期內(nèi)的可靠性； （8）對建（構）筑物超過設計使用年限，擬延長建（構）筑物使用年限； （9）擬對建（構）筑物進行抗震加固； （10）在既有鋼結構附近進行有關活動而可能對結構產(chǎn)生損傷時，活動方與被影響方雙方協(xié)議需要檢測與； （11）對重要建筑及大型公共建筑的鋼結構按規(guī)定進行定期檢測與； （12）其他需要了解結構可靠性的情形
常用的既有房屋分析:
傳統(tǒng)經(jīng)驗法:傳統(tǒng)經(jīng)驗法房屋檢測主要以原設計規(guī)范或規(guī)程為依據(jù),按個人目視觀察及規(guī)范定值計算結果來評定結構與實際差異的一種經(jīng)驗評定法。
傳統(tǒng)經(jīng)驗法的特點是荷載汁算以實際調(diào)查為準,材料強度取值一般按經(jīng)驗評定,圖紙規(guī)定的材質(zhì)數(shù)據(jù)僅僅作為參考,對原設計中采用的規(guī)范依據(jù)、理式、汁算圖形,主要看是否與實際結構工作狀態(tài)相符;否則,按照實際狀況進行修改。這種程序,花費人力物力少。所以對于那些受力簡單、傳力路線明確、較易分析的一般性建筑物和構筑物的,經(jīng)驗法仍是一種可行的。經(jīng)驗法的程序如下圖所示:
傳統(tǒng)經(jīng)驗法一般不使用檢測設備和儀器,主要憑個人經(jīng)驗,受個人主觀因素影響較大。這樣,即使是人員技術水準較高,也未必判斷準確。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;結構可能判定為荷載作用下結構抗力不足,屬于結構受力問題,地基可能判定為地基基礎沉降作用引起,屬于地基基礎問題;結構檢測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人特長的制約,可能判斷錯誤。 經(jīng)驗法的程序主要以個人的經(jīng)驗為前提,調(diào)查過于簡單,準確數(shù)據(jù),故在工程處理上多偏于保守。但傳統(tǒng)經(jīng)驗法在工程實踐中不斷發(fā)展,經(jīng)驗在不斷豐富,若結合進行一定的、觀察和驗證,便可大大工作的可靠程度.

荷載計算分析：
1、均攤載荷驗算法
該方法的原理是：
將設備的重量均攤到每一個設備的平均占地面積上，然后將該均攤的載荷與樓房的設計承重（單位面積）進行對比，如果均攤載荷小于設計承重，則樓房是安全的，反之則是不安全的。
例：一臺設備重量
Q=1000
公斤，外形尺寸：長×寬×高＝600mm×800mm×2200mm，設備四周均有走道，走道寬度均為800mm，樓房的設計承重是P=600kg/m2。Q = 1000 kg
A =（0.6＋0.8/2＋0.8/2）×（0.8＋0.8/2＋0.8/2）＝2.24 m2 設備對地面產(chǎn)生的均攤荷載q＝Q/A＝1000/2.24＝446 kg/m2由于q <＝，設備可以安全安裝。
對于我們的情況：
LVG1200
設備的重量：
Q=6800kg，平均占地面積（將過道均攤）：A=18m2，樓房設計承重：P = 1000kg/m2
設備對地面產(chǎn)生的均攤荷載q＝Q/A＝6800/18＝377 kg/m2 由于q <＝P，設備可以安全安裝。
該方法不是很準確，因為它是將設備的重量均攤在總的占地面積上，它沒有考慮把設備集中一點放置時情況，因此不是很科學，只能作為一個簡單的估算。

一般輕型廠房樓面活荷載限值為3.5kN/㎡，重型廠房樓面活荷載限值為7.5kN/㎡以上，中間即為中型廠房。這里要重點解答一下這個限值的含義，這也是廣大市民為關心也是誤區(qū)多的問題。拿3.5kN/㎡舉例：kN/㎡中文稱千牛每平米，牛為力的單位，3.5kN/㎡即一平米能承受3.5kN的力。這里可以近似通俗地把這個值轉(zhuǎn)化為較好理解的數(shù)字，即3.5kN/㎡可以近似的理解為350公斤一平方。概念解釋清楚了，問題也就來了。按照上面的理解，一平方只能承受350公斤的重量，但一般的機器設備輕則上千公斤，重則幾千公斤（好幾噸），那豈不是根本放不了。其實不然，這里的350公斤一平方，指的是樓面的平均承載力，所謂平均承載力，就是指一塊樓板（以梁為邊界）上的的平均承載力為350公斤一平方，局部是允許超過350公斤的，因為超過的部分可由板內(nèi)其他部分分攤重量。假設一塊樓板面積10平米，活荷載限值3.5kN/㎡，那這塊樓板可承受總重量為35kN/㎡，即3500公斤，局部超過350公斤是完全沒問題的。那具體能超過多少，這個就需要再對樓板進行局部抗沖切驗算，以防止由于局部受力過大，導致力尚未傳導就已將樓板破壞的情況發(fā)生。由于這里牽涉的建筑結構力學知識太過，不適于作為常識普及。
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