[廠房檢測鑒定] 廠房坍塌事故頻發(fā),工業(yè)建筑混凝土結構耐久性的影響因素是這些
2021年1月11日,湖州市德清縣納奇科化妝品有限公司“1·11”廠房連廊坍塌事故,共造成1人死亡、14人受傷(其中3人重傷),直接經(jīng)濟損失800余萬元。
一、工業(yè)建筑現(xiàn)狀分析
據(jù)統(tǒng)計,我國既有工業(yè)建筑面積已超過120億m2,其中使用20年以上的工業(yè)建筑中混凝土結構占主導地位,這部分工業(yè)建筑大多處于超負荷運行狀態(tài),且長期遭受高溫、高濕和強腐蝕介質(zhì)、重(動)載、維護不當?shù)茸饔茫扔泄I(yè)建筑混凝土結構耐久性和安全性問題突出,亟待解決。
二、影響既有工業(yè)建筑混凝土結構耐久性的因素
與民用建筑相比,工業(yè)建筑局部使用環(huán)境更為復雜多變,主要表現(xiàn)為腐蝕介質(zhì)種類多、相態(tài)全、濃度高、腐蝕性強,局部環(huán)境溫度、濕度高,干濕交替頻率高,荷載噸位大、動力荷載導致的疲勞問題等較為突出。
1、影響既有工業(yè)建筑混凝土結構耐久性問題主要因素有以下五個方面:
1)為節(jié)約成本,建造之初存在設計、施工階段操作不規(guī)范,忽視結構的耐久性等問題,使得結構本身未達到相關標準對耐久性的規(guī)定。
2)局部使用環(huán)境惡劣,存在腐蝕介質(zhì)種類多、濃度高、腐蝕性強等問題,長期使用環(huán)境較為惡劣。
3)局部溫濕度高、凍融循環(huán)頻繁等問題突出,且長期未進行有效處理。
4)結構長期承受重(動)載、工業(yè)器械碰撞等作用復雜。
5)運維、管理不善,如變更使用功能未進行相應檢測鑒定、加固,建筑物超負荷使用等。
三、結合部分案例分析、探討
以下我們通過對幾個典型工業(yè)建筑耐久性問題的案例進行分析,展開對影響既有混凝土工業(yè)建筑耐久性和安全性的因素的分析和討論,以期為此類問題的診治和維護提供一些思路。
一、 設計、施工等因素引起承載力不足、結構耐久性不足問題。比如,設計單位設計之初未考慮全面(未充分考慮抗震、溫差、雪荷載等作用),導致建筑物存在設計缺陷。施工單位在施工中偷工減料的,使用不合格的建筑材料或未按照工程設計圖紙或者技術標準施工等。
開篇的湖州市德清縣納奇科化妝品有限公司“1·11”廠房連廊坍塌事故就屬于此類,官方公布的事故直接原因:涉事連廊兩端節(jié)點采用軸向剛性連接方式,在溫差作用下,預埋錨固鋼筋抗拉強度不足,發(fā)生斷裂;連廊西南端預埋錨固鋼筋直徑由20mm變成14mm,且直錨筋與錨板未采用T形壓力埋弧焊焊接,增加鋼筋斷裂傾向。
以下單位對本次事故負有主要責任:
1)設計單位,存在連廊端部節(jié)點設計不合理,節(jié)點連接方式采用軸向剛性連接,未充分考慮溫差影響;連廊設計圖中未載明可變荷載等問題。
2)施工單位:存在未按設計圖紙施工,將連廊西南端預埋錨固鋼筋的直徑由20mm變更為14mm,錨固鋼筋未按規(guī)范和設計要求采用T形壓力埋弧焊焊接,增加鋼筋斷裂傾向等。
二、腐蝕、高溫環(huán)境引起的混凝土腐蝕、鋼筋銹蝕。
工業(yè)生產(chǎn)中會使用或產(chǎn)生如氯氣、氯化氫、二氧化硫及其他無機、有機酸霧等腐蝕性介質(zhì),對建筑物有強烈的腐蝕作用。局部高溫高濕環(huán)境也會降低混凝土結構耐久性等。
新疆某化工的燒堿廠房、循環(huán)水池廠房等經(jīng)過現(xiàn)場勘查,發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場結構安全問題嚴重。主要存在以下問題:
1)因高溫造成的樓板鋼筋混凝土保護層剝落、混凝土面坑洼不平等。
2)堿性生產(chǎn)廠房因介質(zhì)腐蝕造成混凝土板底鋼筋銹蝕,鋼筋保護層剝落,混凝土梁、板截面缺損等。
3)循環(huán)水池中含有大量侵蝕性的化學物質(zhì),造成了結構梁體、板體的鋼筋銹蝕,鋼筋保護層剝落等問題。
該項目及時發(fā)現(xiàn)問題隱患,并通過科學鑒定評估,使用新型加固方法等進行加固修復,已經(jīng)順利解決以上問題。
三、干濕交替、凍融循環(huán)等引起的混凝土剝落、鋼筋銹蝕。
混凝土處于飽水狀態(tài)和凍融循環(huán)交替作用是發(fā)生混凝土凍融破壞的必要條件。凍融破壞是我國北方地區(qū)工業(yè)建(構)筑物的主要耐久性病害之一。我國北方存在大量位于寒冷地區(qū)且經(jīng)常與水接觸的工業(yè)建(構)筑物,比如水位變化區(qū)的水工混凝土結構物、儲料筒倉、水池等,經(jīng)常會遭受不同程度的凍融破壞。
冷卻塔
在混凝土受到冰凍的情況下,冷卻塔內(nèi)的鋼筋由于塔壁內(nèi)外氣溫差懸殊,將造成鋼筋的冷縮不平衡,在混凝土中形成收縮應力,使鋼筋與混凝土中的粘接性減弱或喪失而造成破壞。
四、機械沖擊磨損、溫度等綜合因素造成的混凝土和鋼筋磨損。
吊車梁、大型沖壓設備基座等在重復荷載長期作用下會發(fā)生開裂、破損,這種缺陷部位的裂縫發(fā)展較快,察覺不到或處理不當就會引起使用問題,甚至發(fā)生事故。
五、運維、管理不善,如變更使用功能未進行相應檢測鑒定、加固,建筑物超負荷使用等。
某化工廠加層部位-部分鋼結構銹蝕
很多民營化工廠在擴大產(chǎn)能時未進行承載力驗算、安全性鑒定等,僅憑借個人經(jīng)驗就進行廠房的功能變更、私自加蓋、未進行及時且必要的周期性安全檢查等,這些都是造成工業(yè)建筑耐久性降低的因素。因此需要在日常使用中做好定期檢查,在改造中規(guī)范操作,確保結構安全。
四、總結
耐久性問題已成為影響結構壽命的重要因素。既有工業(yè)建筑混凝土結構所處環(huán)境和使用狀況不同,產(chǎn)生耐久性問題的原因也各不相同,需要從設計、建造、運營維護、定期檢測維修等多方面進行重視和行動。