在役厂房结构耐久性评估

李健全

济源市建筑工程质量监督站（459000）

0 引言

厂房结构服役若干年后，不可避免地要受到各种耐久性损伤，造成结构性能的退化，技术改造的旧有工业厂房的数量逐渐增多。为保证其正常生产运营，作为管理者自然关心厂房结构的剩余使用寿命，以制定他们的使用计划。所以，对旧有工业厂房进行技术改造的研究不仅可节约投资，还可缓解日趋紧张的城市用地矛盾，具有很重要的现实意义。

1 在役厂房结构寿命预测方法研究

1.1 在役混凝土厂房结构寿命评估标准

目前，对混凝土结构耐久性的评估主要有以下几种标准。

1）碳化寿命标准是以保护层混凝土碳化，从而失去对钢筋的保护作用，使钢筋开始产生锈蚀的时间作为混凝土结构的寿命。到目前为止，基本上是以混凝土碳化深度达到钢筋表面作为钢筋开始锈蚀的标志。

2）锈胀开裂寿命标准是以混凝土表面出现沿筋的锈胀裂缝所需时间作为结构的使用寿命。混凝土中的钢筋锈蚀使混凝土纵裂以后，钢筋锈蚀速度明显加快，将这一界限视为危及结构安全，需要维修加固的前兆。对于一般大气环境，结构构件使用寿命T=t1+t2,其中,t1为混凝土保护层完全碳化、钢筋脱钝开始锈蚀的时间，t2为因钢筋锈蚀发展导致结构构件达到耐久性极限状态的时间[1]。

3）承载力寿命标准是承载力寿命理论，是考虑钢筋锈蚀等引起的抗力退化，以构件的承载力降低到某一界限值作为耐久性极限状态。对于一般混凝土厂房结构构件，以受力破坏作为判断寿命终结的标准可能更合理一些[2]。

从图1知，对混凝土厂房结构耐久性破坏标准的合理选择是进行耐久性评估与寿命预测的重要前提，由于混凝土结构的性能退化过程是一个极其复杂的演化过程，不仅取决于结构本身，而且与其所处环境有着非常密切的关系。因此，并不存在一个规定不变的耐久性评估标准,对不同类型的结构、不同的使用环境等应区别对待[3]。

图1 结构的使用寿命示意图

1.2 在役混凝土厂房结构寿命预测分析

在役结构的动态可靠指标β*小于0.85β0时，GB50153-2008[4]认为，结构或构件不满足安全性和使用功能要求，需采取一定的处理措施后才能继续使用。因此，可以将[β*]=0.85β0作为结构寿命终止的标志，表1计基准期内的目标可靠指标的取值给出安全耐久性可靠指标的下限。

表1 安全耐久性失效时结构构件的可靠指标[β＊]

2 在役厂房结构寿命预测评定

2.1 厂房结构耐久性评估

1）钢筋混凝土结构构件

GB50144-2008[5]附录B对大气环境混凝土结构耐久年限评估计算做了规定，对外观要求一般的工业建筑物或允许出现锈胀裂缝或局部破损构件，可将结构性能退化作为耐久性失效的标志，据此可对厂房结构屋面板、屋面梁、吊车梁、柱等进行评估，进而耐久性评估基本数据如表2所示：

表2 耐久性评估影响系数

钢筋开始锈蚀时间应按下式计算:Hi=15.2·Kk·Kc·Km＝14.66；

结构性能严重退化的时间按下式估算:tc1=B·Fc·Ff·Fd·Ft·Frh·Fm=47.75；

结构性能严重退化的时间可按下式估算:Td=ti+tc1；

混凝土结构或构件的剩余耐久年限Tre按下式计算:Tre=td-to=12.42（年）；

由此可知:根据该厂房的使用历史和现状，基于可靠性检测鉴定评估结果，建议处理完毕后下一个目标使用年限为8年，其耐久性系数Kn在1.0～1.4之间,经维护处理后,结构的耐久性系数可达1.5以上。

2）地下室

混凝土小柱中的保护层厚度较小,容易碳化,导致钢筋锈蚀。砖砌体在潮湿环境下耐久性能也较差。根据现场调查结果和GB50144-2008[5]附录，以大面积钢筋锈蚀剥落的夹板墙耐久性等级评为d级，为明显损坏的夹板墙可评为b级。小范围（面积小于1.0m2）损坏的夹板墙可评为c级。

2.2 提高耐久性措施

为保证该结构下一个使用年限的要求，特提出如下改造措施:

1）对鉴定评为c级或d级的屋面板、预制混凝土柱、预制混凝土拱形屋架系统应采取相应的加固处理措施。

2）混凝土碳化深度大，耐久性不能满足相应国家规范要求，应采取提高耐久性的措施，并定期对该厂房混凝土柱、屋架梁系统进行检查、维修。

3）对地下室影响结构安全的混凝土构件进行相应加固处理措施，包括锈蚀钢筋的除锈、脱落混凝土的修补。

3 结语

1）针对本工程特点，其不仅局限于构件或材料层次的研究，对结构层次的寿命预测研究也涉及较多，通过实际调查检测分析，结合工程实际经验，多因素评定其耐久性，对其耐久性项目也进行了必要检测，这些检测项目的检测对本工程的耐久性能评估提供了技术数据。

2）基于评估结果，结合剩余寿命预测理论，给出下一个目标使用年限，评估结果表明其预测是可行的。

[1]金伟良.钢筋混凝土构件的均匀钢筋锈胀机理研究[J].水力学报,2007(7):57～63.

[2]陈肇元,等.土建结构工程的安全性与耐久性[J].建筑技术,2002,33(4):248～253.

[3]牛荻涛.混凝土结构耐久性与寿命预测[M].北京:科学出版社,2003.

[4]GB50153-2008,工程结构可靠度设计统一标准[S].北京:中国建筑工业出版社.

[5]GB50144-2008,工业建筑可靠性鉴定标准[S].北京:中国计划出版社,2008.