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。現因環保除塵要求,需將1號高爐出鐵主廠房封閉和安裝除塵設備。
2現場勘察
現有建筑物的抗力取決于材料性能、幾何參數和計算模型。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,結構承受持續震動荷載而產生的疲勞損傷逐步發展而導致抗力下降。因此要準確計算既有建筑物抗力,就必須以結構的現有條件為基礎。現以有代表性的排架柱(PZ4)為對象,分析其承載能力。
(1)依據設計圖紙,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現場測量,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部局部范圍發射電磁場,同時接收在發射電磁場內金屬介質產生的感應電磁場,并轉換為電信號,主機系統實時分析處理數字化的電信號,從而判定鋼筋位置、保護層厚度和鋼筋直徑。經現場檢測,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量,一般是根據構件或結構的幾何形狀、所處環境、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。

混凝土構件強度的檢測可以使用鉆芯法或者回彈法。
回彈法是利用回彈儀對混凝土表面強度進行測定，以推算混凝土整體的強度，是在混凝土結構的現場檢測過程中，常用的非破損檢測方法。此方法的優點是簡便靈活，然而在實際的應用中有著很多的影響因素，如混凝土原材料的構成、成型、養護的方法、外加劑的種類數量等都會對檢測結果造成一定的影響。混凝土的構件都有著相關的技術規定，在使用回彈法進行混凝土強度的檢測時，必須對技術規定予以遵守。鉆芯法的檢測過程是采用水冷式鉆機在混凝土的構件上鉆取芯樣試件，來進行實驗室中的抗壓強度測試，從而對混凝土的強度及內部缺陷進行檢測。鉆芯法是一種較為可靠和直接的檢測方法，然而對建筑的混凝土結構會造成一定的損傷，因此在沒有征求到委托方的同意、或者可能產生嚴重的安全事故的情況下，好不要使用鉆芯法來進行檢測。
一、現場宜檢查建筑物使用工況與設計要求的符合程度，施工質量觀感和實體的變形、開裂等。
二、現場檢測宜優先采用無損檢測方法，當必須采用半破損或破損檢測方法時，應選在非主要受力部位。
三、選用有相應標準的檢測方法時，應遵守下列規定：
1對于通用的檢測項目，應選用標準或行業標準；
2對于有地區特點的檢測項目，可選用地方標準；
3對同一種方法，地方標準與標準或行業標準不一致時，有地區特點的部分應按地方標準執行，檢測的基本原則和基本操作要求應按標準或行業標準執行。
4當標準、行業標準或地方標準的規定與實際情況確有差異或存在明顯不適用問題時，可對相應規定作適當調整或修正，但調整與修正應有充分的依據；調整與修正的內容應在檢測方案中予以說明，必要時應向委托方提供調整與修正的檢測細則。
四、既有建筑物的結構檢測抽樣宜根據受檢建筑物的資料情況進行分類：
1 A類：基建程序齊備、結構圖紙齊全且真實有效，施工質保資料基本齊全且真實有效。
2 B類：基建程序齊備、結構圖紙不齊全但真實有效，施工質保資料缺失或部分缺失。
五、建筑結構的抽樣檢測方案，可根據檢測項目的特點按下列原則選擇：
1材料、強度、幾何尺寸、配筋等應隨機抽樣，抽撿數量應滿足本標準的要求。
2結構損傷宜采用全數普查、重點抽查的方法。
3結構連接構造的檢測，應選擇對結構影響大的部位進行抽樣。
4對結構構件進行現場載荷試驗時，對于同類構件宜選取受力較大、自身現狀較差、所處環境惡劣、缺陷暴露較多的構件進行。
六、當沒有足夠的依據原材料性能達到設計要求時，原材料性能宜在結構實體中抽查驗證。
七、現場檢查與檢測應做好相應的安全防護措施。

結構相關要求：
一、在結構布置分析中，應重點對結構體系、平面布置、傳力路徑、連接方式、支撐布置、構造措施等進行檢查和評價。
二、在結構構件裂縫分析中，應根據裂縫位置、形態和其它檢測結果判斷該裂縫是否屬于受力裂縫。對受力裂縫應通過承載力驗算，對非受力裂縫應進一步區分沉降、收縮、施工、溫度、耐久性等并分析產生原因。
三、結構復核時，應明確驗算所采用的規范、計算軟件及版本、抗震設防烈度、抗震等級、場地類別、基本風壓、地面粗糙度、材料強度等參數。
四、結構復核時所依據的設計規范應根據目的和類型確定。對涉及改造、使用功能改變的應按現行規范執行，結構安全性宜采用建造時期處在有效期內相應的設計規范但不低于89系列規范。
五、結構復核時，普通民用建筑樓面的附加恒載應不低于1.5KN/m2，屋面的附加恒載應不低于3.0KN/m2，如有可靠數據的可按實際取值。廠房活荷載取值除設計文件明確說明外應不低于3.5KN/m2。樓梯恒載取值應根據截面尺寸計算確定。
六、結構復核時混凝土強度應根據檢測結果按照構件的類別、批次進行取值。
1在條件許可情況下，可考慮對相鄰若干樓層同設計標號、同類型構件混凝土強度進行合并后的批量評定。
2對混凝土強度離散的，應先依據規范進行異常值剔除再作區間評定。如不能進行區間評定可通過試算確定滿足承載力要求的混凝土限值，根據混凝土實測值和限值的比較結果確定應加固構件及是否需進行普查（GB/T 50344-2004）。
3當構件混凝土強度低于13.0MPa時，鋼筋截面面積在驗算時需考慮折減10%。
七、框架柱、梁箍筋和樓板縱向鋼筋驗算時應考慮構造要求（小配筋率）控制還是承載力控制，在構件評級時注意區分。
八、對不均勻沉降的判斷應綜合考慮頂點側向位移量，構件裂縫分布、形態、走向，裂縫指向與結構變形方向的吻合程度、地面變形等。
九、災害事故應考慮受損構件在強度、截面尺寸、鋼筋截面面積等方面的損失。

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。
http://www.ausen.cn