背景
厂房作为工业生产的主要场所,长期承受各种荷载,包括设备自重、生产活动产生的动荷载、风荷载、雪荷载等。随着使用年限的增加、生产工艺的改变或者自然灾害等因素的影响,厂房主体结构可能会出现不同程度的损坏。
例如,一些老旧厂房在经历多年的使用后,结构构件可能出现老化、腐蚀,基础可能发生不均匀沉降等问题。
目的
安全评估:通过检测,评估厂房主体结构的安全性,及时发现结构存在的安全隐患,如构件强度不足、连接节点松动、结构变形过大等问题,保障厂房内人员和设备的安全。
合规性检查:确保厂房的主体结构符合国家现行的建筑结构设计、施工及验收规范,满足相关行业标准和使用要求。这有助于企业避免因厂房结构不符合规定而面临的法律风险。
维护和改造决策依据:为厂房的维护、加固、改造或者扩建提供科学的数据支持。例如,根据检测结果确定是否需要对某些构件进行维修或更换,以及如何合理地进行结构加固。
建筑结构图纸及资料审查
设计图纸收集与分析:收集厂房的建筑、结构设计图纸,包括平面图、剖面图、节点详图等。分析图纸中的结构体系、构件尺寸、材料强度等级等信息,了解厂房的原始设计意图。
施工资料查阅:查看施工过程中的质量检验报告,如混凝土试块抗压强度试验报告、钢材质量证明文件及复验报告、隐蔽工程验收记录等。这些资料可以帮助判断厂房的实际施工质量是否符合设计要求。
使用历史记录调查:调查厂房的使用历史,包括是否经历过改造、用途变更、火灾、地震等重大事件。这些信息对于评估厂房主体结构的现状和潜在问题至关重要。
结构体系检查
结构形式确认:确定厂房的主体结构形式,常见的有钢筋混凝土框架结构、排架结构、钢结构门式刚架结构等。观察结构的整体布局,检查是否存在结构体系改变或者不符合设计要求的情况。
构件布置检查:对厂房的柱、梁、屋架等主要构件的布置进行检查。测量柱网间距、跨度等几何参数,确保其符合设计图纸规定。同时,检查构件之间的空间关系是否合理,是否有利于荷载的传递。
连接节点检查:重点检查梁柱连接节点、屋架与柱连接节点等关键部位。对于钢筋混凝土结构,查看节点区的混凝土密实度、钢筋锚固长度和箍筋配置情况;对于钢结构,检查焊接质量(如焊缝外观是否有裂纹、夹渣、气孔等缺陷)和螺栓连接情况(包括螺栓的拧紧程度、是否有松动或缺失现象)。
构件尺寸与材料性能检测
砖强度检测:通过取样进行抗压试验确定砖的强度等级。
砂浆强度检测:采用贯入法、回弹法或推出法检测砂浆的强度,评估砌体的整体质量。
力学性能检测:使用无损检测方法(如超声波探伤、磁粉探伤等)初步检查钢材内部是否存在缺陷。必要时,现场取样进行拉伸试验、弯曲试验等力学性能测试,确定钢材的屈服强度、抗拉强度、伸长率等指标。
钢材锈蚀检查:观察钢材表面的锈蚀情况,包括锈蚀面积、锈蚀深度等。严重的锈蚀会减小钢材的有效截面面积,降低构件的承载能力。
强度检测:采用回弹法、超声 - 回弹综合法或者钻芯法检测混凝土的抗压强度。回弹法通过回弹仪测量混凝土表面硬度来推算强度,操作简便但精度相对较低;超声 - 回弹综合法结合了超声波在混凝土中的传播速度和回弹值,能更准确地评估强度;钻芯法是从结构中钻取芯样进行抗压试验,结果准确,但对结构有一定损伤。
耐久性检测:检查混凝土的碳化深度、氯离子含量等指标。碳化深度过大可能导致钢筋锈蚀,氯离子侵蚀会破坏混凝土内部的钢筋钝化膜,降低结构的耐久性。
构件尺寸测量:使用钢尺、卡尺、全站仪等工具,对主要构件的截面尺寸进行测量。如测量梁的高度、宽度,柱的截面边长,屋架杆件的直径或截面尺寸等。同时,核对构件的长度、跨度等几何尺寸与设计文件是否一致。
混凝土材料检测(针对混凝土结构)
钢材检测(针对钢结构)
砌体材料检测(针对砌体结构)
结构变形检测
基础沉降观测:在厂房基础周围设置水准点,使用水准仪定期测量基础的沉降情况。计算各测点的沉降量和沉降差,判断基础是否存在不均匀沉降。不均匀沉降可能导致上部结构倾斜、墙体开裂等问题。
垂直变形检测(构件挠度):对于梁、屋架等受弯构件,使用水准仪、全站仪或者激光测距仪等设备,测量其在荷载作用下的垂直变形(挠度)。将实测挠度与设计规范允许值进行比较,判断构件是否发生过大变形。
水平变形检测(位移):利用全站仪、经纬仪等仪器,测量厂房主体结构在水平方向的位移。对于高层厂房、受地震或风荷载作用较大的厂房,水平位移检测尤为重要。同时,检查结构的整体倾斜情况,如厂房的整体垂直度是否满足要求。
荷载调查与分析
恒载清查:计算厂房主体结构自身的重量,包括梁、柱、屋面板、墙体等构件的自重。根据构件的尺寸、材料密度等参数准确计算恒载大小。对于复杂的结构形式或者新材料构件,需要仔细核对其重量计算方法。
活载调查:详细统计厂房内设备、物料、人员等产生的活载。记录设备的型号、重量和分布位置,物料的堆放方式和重量,以及人员活动的密集程度等信息。对于大型设备,可能需要查阅设备说明书或者采用称重的方式确定其重量。
环境荷载考虑:根据厂房所在地区的气象条件,考虑风荷载、雪荷载(在有积雪地区)等环境荷载。按照建筑结构荷载规范确定这些荷载的取值,并分析其对主体结构的影响。对于地震设防区,还要考虑地震作用对厂房的影响,通过地震动参数区划图和抗震设计规范确定地震作用的大小。
荷载组合分析:按照相关规范,对恒载、活载、环境荷载等进行组合分析。确定不利荷载组合,例如恒载 + 活载 + 风载(或雪载、地震作用)的组合,用于评估厂房主体结构在实际使用中的大受力状态。
结构计算与评估
计算模型建立:根据厂房主体结构的实际形式、尺寸、材料性能和荷载情况,利用的结构分析软件(如 SAP2000、PKPM 等)建立计算模型。在模型中准确模拟结构的几何形状、构件连接方式和荷载作用方式。
内力与变形计算:在计算模型中施加各种荷载组合,计算主体结构在不同工况下的内力(轴力、剪力、弯矩)和变形(挠度、位移)。将计算结果与设计规范允许值进行比较,判断结构的受力是否安全,变形是否在允许范围内。
承载能力评估:根据计算得到的内力和构件的截面特性,计算构件的应力状态。将计算应力与材料的允许应力进行比较,评估每个构件的承载能力。同时,考虑结构的整体稳定性,如框架结构的整体稳定性系数、排架结构的抗倾覆能力等,判断厂房主体结构的整体承载能力是否满足要求。
资料收集与审查方法
向建设单位或产权单位收集资料:主动与厂房的建设单位、产权单位或者物业管理部门沟通,要求提供设计图纸、施工资料、使用记录等相关文件。对于年代久远的厂房,可能需要通过查阅档案、走访相关人员等方式获取资料。
资料的整理与分析:对收集到的资料进行分类整理,仔细分析设计图纸中的结构信息,与施工资料中的质量检验数据进行对比。例如,核对混凝土试块抗压强度试验报告中的强度值是否符合设计要求的强度等级。
现场检查与检测方法
水准仪测量沉降和挠度:在使用水准仪进行基础沉降和构件挠度测量时,要先在厂房周围设置稳定的水准点作为基准点。在测量过程中,要保证水准仪的水平状态,通过后视基准点和前视测点来计算高差,从而得到沉降量或挠度值。
全站仪测量位移和倾斜:全站仪测量水平位移和倾斜时,要在厂房周围设置控制点,通过测量不同时间点厂房上测点的三维坐标变化来计算位移和倾斜值。在操作过程中,要注意仪器的对中、整平,以及测量精度的设置。
混凝土强度检测:回弹法检测时,要按照回弹仪的操作规范,在构件表面选择合适的测点,保证测点分布均匀,避免在钢筋、预埋件等位置附近测量。超声 - 回弹综合法需要同时使用超声波检测仪和回弹仪,按照相应的测试规程进行操作。钻芯法检测时,要注意芯样的钻取位置和方向,确保芯样能够代表构件的混凝土强度。
钢材探伤检测:超声波探伤检测钢材内部缺陷时,要在钢材表面涂抹耦合剂,保证探头与钢材表面良好接触,根据钢材的厚度和形状调整探伤参数。磁粉探伤适用于检测钢材表面和近表面的缺陷,检测时要对钢材表面进行清洁和磁化处理,然后撒上磁粉,观察磁粉的聚集情况来判断缺陷位置。
砌体材料检测:贯入法检测砂浆强度时,要使用专用的贯入仪,在砌体灰缝中进行贯入试验。回弹法检测砌体材料时,要在砖表面选择合适的测点,按照回弹仪操作规程进行测量。
外观检查:检查人员通过肉眼观察,对厂房主体结构进行全面的外观检查。重点查看构件是否有裂缝、剥落、变形、锈蚀等现象。对于混凝土结构,注意观察混凝土表面是否有蜂窝、麻面、孔洞等质量缺陷;对于钢结构,检查焊缝是否有开裂迹象,螺栓是否松动或缺失。
尺寸测量工具使用:使用钢尺、卡尺、全站仪等工具进行测量。钢尺和卡尺用于测量构件的较小尺寸,如截面尺寸;全站仪用于测量较大范围的尺寸和空间位置关系,如柱网间距、厂房跨度等。在测量过程中,要保证测量工具的精度,按照操作规程进行测量,多次测量取平均值以减小误差。
材料性能现场检测技术
变形检测仪器操作
荷载调查方法:通过实地查看、询问厂房内的工作人员、查阅设备台账等方式进行荷载调查。对于一些大型设备或者特殊的生产工艺,可能需要邀请设备厂家或者技术人员提供技术支持,以准确确定荷载大小和分布情况。对于风荷载和雪荷载,可以参考当地气象部门的气象数据和建筑结构荷载规范进行估算。
计算分析与模拟方法
计算软件选择原则:根据厂房主体结构的复杂程度、结构类型和检测要求选择合适的计算软件。对于空间结构复杂、荷载工况多样的厂房,选择具有强大空间分析能力的软件,如 SAP2000;对于常见的混凝土框架结构、砌体结构等,PKPM 等软件在国内应用较为广泛,且能够满足基本的计算要求。
模型建立与验证技巧:在计算软件中建立厂房主体结构的计算模型时,要准确输入结构的几何尺寸、材料特性、荷载情况等参数。可以通过与设计文件中的手算结果或者简单的力学模型计算结果进行对比,验证模型的准确性。例如,对于简单的梁结构,可以先通过手算梁的内力和变形,然后与模型计算结果进行比较。
计算结果分析思路:对计算软件得到的内力、变形、应力等结果进行分析时,要将计算结果与设计规范允许值进行逐一比较。重点关注超过允许值的构件或者部位,分析其原因可能是荷载取值过大、构件截面过小、材料强度不足或者结构连接不合理等。根据分析结果,提出针对性的建议,如加固构件、调整荷载分布或者修改结构连接方式等。
委托与受理阶段
委托申请:厂房所有者、使用者或者管理单位向具有相应资质的检测机构提出厂房主体结构检测委托,填写委托申请表。申请表应明确检测目的(如安全评估、改造前检测等)、范围(包括检测的具体区域、结构构件等)和要求(如检测精度、报告格式等)。
受理审查:检测机构对委托申请进行受理审查,主要审查委托方提供的基本信息是否完整、检测要求是否明确,以及自身是否具备相应的检测能力和资质。同时,与委托方沟通检测费用、检测时间等事宜,达成一致后签订检测委托合同。
前期准备阶段
组建检测团队:检测机构根据厂房的规模、结构复杂程度、检测内容等因素,组织的结构工程师、材料检测工程师、测量工程师等人员组成检测团队。明确各成员的职责和分工,确保检测工作能够高效、有序地进行。
收集与整理资料:按照上述资料收集与审查的要求,收集厂房主体结构的设计图纸、施工资料、使用记录等相关资料。对收集到的资料进行整理和初步分析,标记出重点关注的内容和可能存在的问题。同时,准备好现场检测所需的设备和工具,如全站仪、回弹仪、超声波探伤仪、贯入仪等,并对设备进行校准和检查,确保其准确性和可靠性。
制定检测方案:根据厂房的具体情况和检测要求,制定详细的检测方案。方案应包括检测的内容、方法、步骤、时间安排、人员分工等内容。例如,确定现场检查的重点部位(如连接节点、曾经出现过问题的构件等)、材料性能检测的抽样数量和位置(根据构件的重要性、代表性等因素确定)、荷载模拟的方法(对于复杂的活载情况)等。
现场检测阶段
现场检查与检测实施:检测团队按照检测方案,到厂房现场进行检查和检测工作。包括外观检查、尺寸测量、材料性能检测、荷载调查等内容。在检查和检测过程中,详细记录检查和检测结果,如构件的裂缝位置和宽度、尺寸测量数据、材料性能检测数据、荷载情况等。可以采用文字记录、拍照、录像等多种方式进行记录,确保记录的完整性和准确性。
现场问题沟通与记录:在现场检测过程中,检测人员与厂房管理人员、使用者等进行沟通,了解厂房在使用过程中出现的问题、异常情况等,并做好记录。这些信息对于后续的分析和评估非常重要,例如,厂房管理人员可能会提供关于设备更新、曾经发生的事故等情况,这些信息可能会影响检测结果的分析和判断。
实验室检测阶段(如有需要)
样本采集与送检:根据现场检测的需要,采集混凝土芯样、钢材试样、砌体材料等样本。样本采集应遵循相关标准和规范,确保样本的代表性和有效性。例如,混凝土芯样的采集位置应避开钢筋和裂缝,且采集数量应满足统计要求;钢材试样的采集要注意保证其原始状态,避免在切割过程中对试样造成损伤。采集后的样本要妥善包装和标识,送往具有相应资质的实验室进行检测。
实验室检测与报告:实验室按照相关标准和规范对样本进行检测,如混凝土抗压强度测试、钢材拉伸试验、砌体材料强度测试等。实验室检测过程要严格按照操作规程进行,确保检测结果的准确性。检测完成后,实验室出具检测报告,报告应包含详细的检测结果和结论,如混凝土芯样的抗压强度值、钢材的屈服强度和抗拉强度等指标、砌体材料的强度等级等。
计算分析与评估阶段
计算模型建立与计算:根据现场检查和检测结果,以及实验室检测报告,建立厂房主体结构的计算模型,进行结构计算和分析。在计算过程中,要充分考虑各种荷载组合和结构的实际情况,确保计算结果的准确性。例如,对于风荷载的计算,要根据现场实际的风向和风速情况进行合理取值;对于有吊车的厂房,要考虑吊车荷载的作用位置和大小变化。
承载能力评估与检测结论:结合计算结果和相关规范标准,对厂房主体结构的承载能力进行评估,确定厂房主体结构检测结论。结论一般分为满足要求、部分满足要求(需要采取一定的加固措施)、不满足要求(存在安全隐患,需要停止使用或进行重大改造)等几种情况。在评估过程中,要综合考虑构件的承载能力、结构的整体稳定性、变形情况等因素。
报告编制与审核阶段
报告编制:根据检测结论和相关工作内容,编制厂房主体结构检测报告。报告应包括厂房概况(如建筑结构形式、建筑面积、使用功能等)、检测目的、依据(包括所采用的检测方法、规范标准等)、方法(详细描述现场检测和实验室检测的方法)、检查和检测结果(包括现场检查情况、材料性能检测数据、计算分析结果等)、计算分析过程、检测结论、处理建议(针对检测发现的问题提出具体的处理措施和建议)等内容。报告应语言规范、内容完整、数据准确、图表清晰,结论明确且具有可操作性。
内部审核与修改:检测报告编制完成后,由检测机构内部的审核人员进行审核。审核内容包括报告内容的完整性、准确性、逻辑性,以及检测结论和处理建议的合理性等。如果审核发现问题,返回编制人员进行修改,直至报告通过审核。