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阅读 307 次 某选矿厂粉矿仓可靠性鉴定及加固建议

摘要:粉矿仓是选矿厂重要的构筑物之一,随着我国建筑结构设计标准规范对可靠度设置水平的提高,对既有工业建筑结构进行可靠性鉴定,并对存在的缺陷和损伤提出安全适用、经济合理的处理措施十分必要。本文通过对某选矿厂粉矿仓进行调查与检测,随后进行结构分析与校核,进而做出可靠性鉴定评级,最后提出安全适用、经济合理的维修加固建议。...

 某选矿厂粉矿仓可靠性鉴定及加固建议

杨景明

(金堆城钼业股份有限公司,陕西 西安 710077)

    一、工程概况

    某有色金属选矿厂于1972年建成投产,至今已使用40余年。该选矿厂磨浮车间粉矿仓共6个,分两次建成。初建1-4号粉矿仓,后扩建了5-6号粉矿仓。单个粉矿仓呈圆筒状,外径11m,筒壁厚250mm,仓顶标高22.87m,仓底标高9.37m。矿仓底部由9根柱支撑,每个矿仓底部设有4个出料口。仓顶布置皮带机,由布料机从皮带两侧向矿仓送料,皮带通廊作为矿仓附属建筑物,采用砌体结构和钢木屋盖,檐口标高27.47m。

    粉矿仓为钢筋混凝土筒仓,上部为圆型混凝土筒,下部为钢筋混凝土框架,柱下设独立基础,埋深-2.5m。混凝土强度等级:筒壁为C20,平台板为C15,柱为C25,独立基础为C15,所有混凝土均为现浇。筒仓顶部皮带通廊宽6m,长72m,维护结构为240mm砖墙。1-4号粉矿仓通廊屋架为三角形豪式木屋架,5-6号粉矿仓通廊屋架为三角形钢屋架,屋面原设计为塑料瓦,现已更换为压型钢板屋面。

    二、调查与检测

    根据《工业建筑可靠性鉴定标准》GB50144-2008和现行国家有关设计规范的要求,查阅设计图、竣工资料、历次加固和改造图纸,现场考察构筑物的实际状况、适用条件、内外环境调查各类荷载及使用环境,检查结构构造、支撑系统、结构构件存在的缺陷和损伤。本次调查仅针对仓体与支承结构、仓顶建筑进行,具体如下:

    1、仓体与支承结构

   (1)支承结构调查与检测情况

    筒仓支承结构主要为混凝土柱,每个筒仓侧壁底部布置8个柱子,柱截面尺寸为600×600mm,筒仓中心底部布置1个截面为1000×1000mm柱,柱顶为无梁楼盖,柱顶设有柱帽。现场检测发现,柱子的实际施工位置与设计偏差较大,柱帽处底板钢筋外露严重、开裂、渗水(见图1、图2)。现场采用回弹法抽检柱混凝土实际强度,经检测混凝土实际强度满足原设计强度要求。

 图1 柱帽处混凝土渗水               图2 柱帽处底板钢筋外露

   (2)仓体调查与检测情况

    仓体由筒壁、仓底、仓顶三部分组成。仓底混凝土板厚度1200mm,仓壁厚度250mm,仓顶进料口两侧设置纵向梁。现场检测发现,筒仓底板底部钢筋锈蚀、外漏、渗水(见图3、图4);两筒仓之间接缝处漏水,挑板因堆矿料太多而导致板下挠严重。

                    图3 筒仓底板渗水                   图4 筒仓底板钢筋外露

    筒壁混凝土外侧受环境影响大,现场检测发现外表层起砂,局部钢筋外露锈蚀。另外,筒壁内侧存在磨损现象,磨损后的筒壁钢筋显露(见图5、图6)。筒壁内侧原设计混凝土保护层厚度为25mm,经检测实际情况为局部筒壁磨损已经超过保护层厚度。

   

                      图5 筒壁内侧混凝土磨损          图6 筒壁内侧局部钢筋外露

    现场检测还发现,矿石对仓顶纵向梁的磨损也相当严重,初建的1-4号粉矿仓进料口两侧梁的侧面被磨掉约50mm,侧面箍筋磨损、磨断,梁底部受力钢筋外露,局部磨损严重(见图7、图8)。

                    图7梁箍筋磨损情况               图8梁底部受力钢筋磨损情况

    2、仓顶建筑调查与检测情况

    粉矿仓顶部为皮带通廊,布料机架设在已经磨损的仓顶梁上,皮带通廊两侧围护采用240mm砖墙,并每间隔3m设置370mm×370mm砖壁柱。现场检测发现,砖墙根部损伤较大,砖风化剥落,砂浆粉化流失(见图9)。造成墙根破损的主要原因是屋面漏水,雨雪渗漏侵蚀与冻融作用。另外局部墙顶也因雨水渗漏腐蚀,表面剥落(见图10)。

                    图9 砖墙根部损伤                    图10 砖墙顶部损伤

     三、结构分析与校核

     根据《工业建筑可靠性鉴定标准》(GB50144-2008)、《钢筋混凝土筒仓设计规范》(GB50077-2003)等资料,对筒仓结构按承载能力极限状态进行校核。材料强度取值时,当实测强度符合原设计要求时,按原设计值取;当实测强度与原设计不符或显著退化时,根据实测强度取值。因此,在计算构件承载力时应考虑混凝土破损、钢筋锈蚀对承载力的影响。

    结构承载力验算采用中国建研院PKPM软件建模,构件承载力验算采用手算与电算结合进行,所有验算结果均以抗力与荷载效应比值R/(γ0·S)给出,其中:R表示结构构件的抗力;S表示结构构件的作用效应;γ0表示结构构件的重要性系数,对安全等级为一级、二级、三级的结构构件可分别取1.1、1.0、0.9,本结构取γ0=1.0。

    经验算,筒壁承载力不满足要求,尤其下段的承载力明显偏小(见表1);位于筒仓顶部的纵向梁L-3在考虑磨损后承载力不满足要求(见表2);按抗震设防烈度7度计算,柱的承载力验算指标满足要求(见表3);仓顶皮带通廊围护墙承载力满足要求,屋架承载力满足要求。

表1  筒壁R/(γ0·S)验算结果

2  顶部纵向梁R/(γo·S)验算结果

R/(γo·S)

备注

L-9

0.99

1、梁编号为原设计图中编号

2、括弧内为不考虑损伤的结果

L-10

0.93

L-11

0.90

L-3

0.84(1.05)

表3  7度抗震设防柱R/(γo·S)验算结果

R/(γo·S)

备注

Z-1

10793.89

1.64

柱编号为原设计图中编号

Z-3

3619.2

1.20

    四、可靠性鉴定评级

    根据《工业建筑可靠性鉴定标准》(GB50144-2008),工业建筑的可靠性鉴定评级划分为构件、结构系统、鉴定单元三个层次,而工业构筑物的可靠性鉴定可将构筑物整体作为一个鉴定单元,并根据构筑物的结构布置及组成划分为若干结构系统进行可靠性等级评定。

    构筑物的可靠性评定等级,包括安全性等级和使用性等级评定。结合工程实际情况,仅对仓体与支承结构进行可靠性鉴定评级。

 1、安全性评级

    根据《工业建筑可靠性鉴定标准》(GB50144-2008),仓体与支承结构的安全性等级应按结构整体性和承载能力两个项目评定等级中的较低等级确定,结果如下:

   (1)承载能力评级

    混凝土结构的主要构件承载能力评级时,当R/(γ0·S)≥1.0时为a级,当0.90≤R/(γ0·S)<1.0时为b级,当0.85≤R/(γ0·S)<0.9时为c级,当R/(γ0·S)<0.85时为d级。

    根据承载力验算结果,筒壁为d级(极不符合现行规范的安全性要求,严重影响安全,必须及时或立即采取措施),顶部纵向梁为b级(略低于现行规范的安全性要求,满足结构安全性下限水平要求,不影响安全,可不采取措施),柱为a级(符合国家现行规范的安全性要求,安全,不必采取措施)。

   (2)结构整体性评级

    根据结构布置和构造、支撑系统两个项目,综合评定结构整体性为B级(略低于现行规范的安全性要求,满足结构安全性下限水平要求,尚不明显影响整体安全,可能有极少数构件应采取措施)。

    2、使用性评级

    根据《工业建筑可靠性鉴定标准》,混凝土构件使用性评级是根据构件变形、裂缝、缺陷及损伤、腐蚀四个项目进行评定,结果如下:

   (1)构件使用性评定

    鉴定单元结构构件使用性评定为c级(不符合国家现行规范的正常使用要求,在目标使用年限内明显影响正常使用,应采取措施)。

   (2)结构系统使用性评定

    根据上部承重结构的使用状况和结构的水平位移综合评定结果为C级(不符合国家现行规范的正常使用要求,在目标使用年限内明显影响整体正常使用,应采取措施)。

    3、可靠性评级

    根据鉴定单元安全性及使用性评级结果综合评定,本鉴定单元靠性级别为四级(极不符合国家现行标准规范的可靠性要求,已严重影响整体安全,必须立即采取措施)。

    五、结论和建议

    1、结论

    经现场检测和结构承载力验算,粉矿仓及仓顶皮带通廊存在的主要问题有:

   (1)筒内壁有不同程度的磨损现象,粉矿仓筒壁底段的环向钢筋配置明显偏少。

   (2)粉矿仓顶部纵向梁磨损严重,按照实际截面计算的承载力不满足要求。

(3)仓顶皮带通廊墙体根部损伤较大,影响使用。

2、建议

    针对以上结论和问题,建议如下:

   (1)对筒壁底段采取加大截面或粘钢补强加固。

   (2)对仓顶磨损严重的纵向梁按原设计图增补钢筋,补强加固后增设防磨衬板;

   (3)对仓顶皮带通廊墙体根部用高强度等级砂浆修补,同时做好外墙面的防水措施。

    该构筑物建设年代较早,结构存在较多构造缺陷,加之已基本接近设计使用年限,结构磨损及其他损伤较多,存在安全隐患,必须及时采取维修加固处理措施,使其可靠度基本达到目前规范要求。根据建筑物现状,进行整体加固的施工范围较大,若对其进行全面的抗震加固,加固技术难度大、成本高,综合考虑适修性、功能性,建议对该粉矿仓进行监护使用,条件允许时拆除重建。

(本文来源:陕西省土木建筑学会   文径网络设计项目投资中心:刘红娟 尹维维 编辑  刘真 文径 审核)

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