烟囱等高耸结构建筑物加固的现场检测与分析

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  • 2019-08-06
  • 来源:上海钧测检测机构
  • 作者:龚雨琴
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核心提示:结合现场的实际情况对该烟囱进行材料强度变形检测,根据不同的规范对各检测数据进行处理分析,给出检测结论。20世纪随着无线电广播和电视事业的发展,世界各地建造了大量较高的无线电塔和电视塔。电力、冶金、石油、化工等企业也建造了很多高耸结构

本文以江苏省某发电厂内的烟囱检测为例,结合现场的实际情况对该烟囱进行材料强度变形检测,根据不同的规范对各检测数据进行处理分析,给出检测结论。

20世纪随着无线电广播和电视事业的发展,世界各地建造了大量较高的无线电塔和电视塔。电力、冶金、石油、化工等企业也建造了很多高耸结构,如输电线路塔、石油钻井塔、炼油化工塔、风动机塔、排气塔、水塔、烟囱等。在邮电、交通、运输等部门中也兴建了电信塔、导航塔、航空指挥塔、雷达塔、灯塔等。此外,还有卫星发射塔、跳伞塔和环境气象塔等。

高度较大、横断面相对较小的结构被称为高耸建筑,以水平荷载(特别是风荷载)为结构设计的主要依据。随着时间的推移,既有高耸建筑物面临着整修、围护、改造等命运,故对于高耸建筑的检测成了检测单位又一新领域。

烟囱加固

1  工程概述

该受检烟囱为一座套筒式钢筋混凝土烟囱,于2009年建成,2010年投入使用,使用年限为50年。该烟囱筒体底座直径约为22.00m,高210m,烟囱筒体共分为10层,除标高12.47m处为积灰平台外,标高30.00m~标高200.00m共设置8道夹层平台,每25.00m一道或20.00m一道。

钢筋混凝土外筒壁部分采用C40混凝土,混凝土环境类别为三类,其余外筒壁外侧钢筋的最小保护层净厚度为30mm,内侧钢筋的最小保护层净厚度为40mm。内部排烟筒由环梁和支承在环梁上的耐酸砌块砌筑而成,排烟筒自里向外分别为耐酸砌块砌体、耐酸砂浆封闭层、超细玻璃棉毡隔热层和用于固定隔热层的钢丝网,其中耐酸砂浆封闭层中的铅丝网选用直径为2mm,孔径为16mm的拔花网。耐酸砖选用防水型陶制隔热异型耐酸砖,内侧面釉化处理,耐酸砖容重≤1900kg/m3,抗压强度≥25MPa。

该烟囱自建成后未发生火灾、使用功能改变和使用荷载过大等情况,自使用以来未对其采取维修加固等维保措施。

2  主要检测内容及结果

2.1烟囱完损状况检测

为明确受检烟囱内部结构损伤状况,现场对该烟囱进行了损伤检测。经检测,烟囱标高12.47m以下构件连接节点基本完好;标高12.47m以上内筒外保温层腐蚀严重,玻璃棉大面积脱落,构件表面伴有结晶析出;烟囱内部钢结构部分均锈蚀严重;取样过程中发现砖缝处伴有结晶现象,混凝土构件中钢筋轻微锈蚀.

2.2  混凝土材料强度检测

2.2.1混凝土碳化机理

混凝土的碳化是介质与混凝土互相作用的一种很广泛的形式,最典型的例子是大气中的二氧化碳气体对混凝土的作用,在工业区,其他酸性气体如二氧化硫、硫化氢等也会引起混凝土“碳化”(准确地说是中性化)。大气中的二氧化碳与水泥水化物中的氢氧化钙发生化学反应:

Ca(OH)2+CO2→CaCO3+H2O

XCaO+YSiO2?ZH2O+nCO2→XCaCO3+YSiO2?nH2O+H2O

2.2.2碳化深度现场检测

混凝土的碳化深度大致与碳化时间的平方根成正比。混凝土的碳化速度系数与所采用的水泥品种、水泥用量、水灰比、正道情况、养护方法、外加剂、掺合料等多种因素有关。此外,还收到环境因素的影响。

所检烟囱混凝土碳化深度在8~20mm之间。

2.2.3混凝土强度测试

为确定受检烟囱的混凝土抗压强度,根据受检烟囱现场实际情况,采用混凝土回弹仪,参照《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》(JGJ/T23-2011)对混凝土强度进行现场抽样检测,并在外筒壁上每隔25-30m选取一个检测及取芯部位进行芯样混凝土抗压强度测试。

检测结果表明,受检烟囱抽检混凝土构件的混凝土强度均大于设计强度C40。

2.3  耐酸砖强度检测

为确定受检烟囱耐酸砖的耐压强度,现场对该烟囱内筒壁每25-30m分别选取一个检测及取芯部位,并对烟囱内筒耐酸砖进行取样试验。试验结果表明,抽检耐酸砖抗压强度在33.6MPa~36.7MPa之间,满足抗压强度≥25MPa的设计要求。

烟囱结构检测

2.4  变形检测

2.4.1沉降检测

根据《烟囱设计规范》,高耸建筑物的基础最终沉降量可按下列规定进行计算:

环形基础可计算环宽中点C、D的沉降;圆形基础应计算圆心O点的沉降。计算应按现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007进行。

2.4.2倾斜检测

根据《烟囱设计规范》,基础倾斜可按下列规定进行计算:

分别计算与基础最大压力pmax及最小压力pmin相对应的基础外边缘A、B两点的沉降量SA和SB,基础的倾斜值mθ,可按下式计算:

烟囱设计规范计算

式中:r1——圆形基础的半径或环形基础的外圆半径。

计算在梯形荷载作用下的基础沉降量SA和SB时,可将荷载分为均布荷载和三角形荷载,分别计算其相应的沉降量再进行叠加。

计算环形基础在三角形荷载作用下的倾斜值时,可按半径r1的圆板在三角形荷载作用下,算得的A、B两点沉降值,减去半径为r4的圆板在相应的梯形荷载作用下,算得的A、B两点沉降值。

2.4.3检测结果

本次倾斜检测结合既有建筑整体倾斜法计算该烟囱圆心的倾斜率,按照投点法测量烟囱位于过圆心两点上部相对于下部的偏移值,并进行计算,计算得出该烟囱底部圆心处的东西向倾斜整体向北倾斜,倾斜率为0.33‰;东西向整体向东倾斜,倾斜率为0.08‰。

3  处理建议

(1)建议对轻微锈蚀的钢结构进行除锈并做好相关防腐工作,对锈蚀严重的构件进行更换;

(2)由于排烟筒外侧钢丝网均已酥化、剥落,建议对排烟筒外部保温部分进行清除并按相关要求重做。

(3)在后续使用过程及改造过程中,若发现原结构有异常情况并存在安全隐患时,应及时采取有效处理措施。

参考文献

1.《工程测量规范》(GB50026-2007);

2.《建筑变形测量规范》(JGJ8-2016);

3.《混凝土结构现场检测技术标准》(GB/T 50784-2013);

4.《混凝土中钢筋检测技术规程》(JGJ/T152-2008);

5.《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》(JGJ/T23-2011);

6.《钻芯法检测混凝土强度技术规程》(JGJ/T384-2016);

7.《砌体工程现场检测技术标准》(GB50315-2011);

8.《烟囱设计规范》(GB50051-2013);

9.《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010);

10.《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2011);

11.《工业建筑可靠性鉴定标准》(GB50144-2008);

12.《钢结构设计标准》(GB50017-2017);

13.《耐酸砖》(GB/T 8488-2008);

14.《工业建筑防腐蚀设计规范》(GB50046-2008);

15.委托单位提供,房屋结构设计图纸等资料;

16.江苏省建筑工程质量检测中心有限公司出具的《烟囱筒体结构可靠性检测》(2017省建建中字第1ZJ1056号)。


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