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    廠房增加設備【荷載】安全檢測鑒定報告

       日期:2017-07-21

    一、工程概況

     廠房荷載 廠房改造

    上海招商證券數據機房中心工程為一幢三層鋼筋混凝土框架結構廠房,總建筑面積約為4362m2,建于1987年左右,由上海市第一紡織印染工業公司設計室進行設計,具體施工單位不詳?,F擬對樓面進行數據設備改造,設備改造后對應的樓面荷載發生變化,為了解房屋結構安全狀況,由該項目咨詢單位上海同瑞對房屋質量進行全面檢測,對其結構安全狀況作出綜合評定,并對可能存在的問題提出處理建議。


    二、房屋建筑結構概況

    上海招商證券數據機房中心工程為一幢鋼筋混凝土框架結構廠房,原為二層,建于1986年,后由原設計單位上海市第一紡織印染工業公司設計室進行設計后于1987年加建至三層,在改建過程中房屋未進行加固。房屋總建筑面積約為4273m2,建于1987年左右,其原始建筑結構圖紙及改建圖紙基本保存完好。


    三、房屋建筑結構情況的檢測與復核

    根據從委托方提供的原建筑結構圖紙 及改建圖紙,對房屋現有的建筑結構布置情況進行了檢測與復核?,F場調查發現,房屋結構整體布置情況與原設計大體相符,但房屋少數建筑情況及外立面與原設計有一定差異。為全面了解房屋建筑結構的實際情況,對房屋建筑結構情況進行檢測與復核,并為正確評價房屋的安全性能提供基本依據。
        (1)主要軸線尺寸和樓層層高的檢測與復核。
        (2)建筑分隔、門窗位置的檢測與復核。
        (3)結構布置情況的檢測與復核。
        (4)主要鋼筋混凝土結構構件截面尺寸及配筋的檢測與復核。


    四、房屋相對不均勻沉降趨勢和傾斜情況的檢測

    4.1 房屋相對不均勻沉降趨勢的檢測

        采用日本SOKKIA C41型高精度水準儀,測量了房屋的相對不均勻沉降趨勢(含施工誤差)。

    4.2 房屋傾斜情況的檢測

        根據現場測試條件,采用日本產索佳SOKKIA CX-102型電子全站儀對房屋的整體傾斜情況進行了檢測。通過測量底層外框架柱的內側面上下兩端的相對三維坐標(含施工誤差)推算房屋整體傾斜率。


    五、房屋主要結構材料強度的檢測

    根據現場測試條件和房屋結構特點,將房屋底層與二層劃分為第一檢測單元,將房屋三層劃分為第二檢測單元,共兩個檢測單元,其混凝土材料設計強度均為C18。


    六、房屋損傷狀況的檢測

    根據現場檢測條件,對房屋損傷狀況進行了全面檢測,主要有:
        (1)房屋部分墻面存在龜裂現象,部分窗角出現豎向裂縫,主要為材料收縮所致;
        (2)部分樓板出現縱橫向分布的水平裂縫,部分為預制板間的板縫,主要為混凝土材料收縮所致;
        (3)部分墻面及門窗破損,部分框架柱表面粉刷層剝落,部分柱棱角破損。


    七、房屋改造方案及未來使用荷載的調查

    7.1 房屋改造方案的調查

        根據委托方的介紹及提供的房屋改造設計初步方案圖紙可知,本次改造委托方擬改變房屋建筑使用功能。改造后房屋各樓層主要用作數據中心機房(局部夾層為會議室、休息室等),屋面局部新增設備。具體改造方案如下:
        (1)改造后房屋底層主要作為柴油發電機房和配電室;
        (2)改造后二~、三層為標準層,主要用作數據中心機房。其中,8~9軸區域一樓夾層作為會議室,休息室等所用;一層7-8~A-B軸區域新增鋼結構夾層,新增夾層單獨設柱與主體結構獨立;
        (3)改造后屋面新增空調等設備;
        (4)屋面新增設備基礎。

        由于委托方未提供詳細的改造設計方案,為減輕改造后的上部結構總重,本報告建議改造方案中對新增建筑內隔墻采用輕質隔墻。

    7.2 房屋未來使用荷載的調查

        為了對房屋改造后的結構安全性和抗震性能作出正確的評價,對房屋的未來使用荷載進行了調查分析,為房屋結構性能的計算分析提供依據。荷載調查主要包括使用活荷載和樓面板結構層厚度、建筑面層做法及其厚度等的全面調查?;詈奢d的取值主要根據房屋建筑功能及裝修改建設計方案按照國家標準《建筑結構荷載規范》(GB50009-2012)確定,樓面恒荷載的確定根據樓板設計厚度、建筑構造做法確定,填充墻荷載根據墻體材料、厚度、高度確定。

        (1)樓屋面恒荷載的調查
        根據現場檢測復核結果及房屋改造設計初步方案,考慮結構層厚度和面層,并適當考慮裝修層荷載,結合國家標準《建筑結構荷載規范》(GB50011-2012)規定的材料實際容重,對房屋樓屋面的恒荷載進行了計算分析。

        (2)樓屋面活荷載的調查
        根據現場對房屋改造設計初步方案的調查結果,以及國家標準《建筑結構荷載規范》(GB50011-2012)的相關規定,對房屋樓屋面的活荷載取值進行了調查分析。

        (3)梁上均布荷載的調查分析
        梁上均布荷載(線荷載)主要是由梁上填充墻的重量產生的。根據現場調查,對墻體材料做法、厚度及其層高等進行了查閱,并根據現場檢測的實際墻體厚度及裝修改造設計方案并結合國家標準《建筑結構荷載規范》(GB50011-2012)規定的材料實際容重,對房屋各層隔墻線荷載進行了計算分析。


    八、房屋結構安全性的分析與評定

    8.1 分析與評定條件

        為了解房屋正常使用情況下的結構安全狀況,不考慮地震作用,對未來使用荷載作用下的房屋結構安全性進行計算分析,按照框架結構體系,采用中國建筑科學研究院結構研究所PKPM系列SATWE計算軟件和上海同瑞軟件有限公司自主研發的REASES軟件,根據國家標準《混凝土結構設計規范》(GB50010-2010)的有關要求,對裝修改造后的房屋結構安全性進行計算分析。

    8.2 不考慮地震作用下結構安全性的靜力驗算計算分析

        01 框架梁柱承載力驗算
        根據委托方提供的圖紙及現場實際情況,不考慮地震作用下,采用PKPM模型和REASES模型計算分析房屋結構的安全性。

        通過計算表明,兩種軟件計算結果基本一致。其中,PKPM計算結果表明:
        (1)所有框架柱計算配筋均小于實際配筋,滿足承載力的計算要求;
        (2)二、三層框架梁計算配筋均小于實際配筋,能滿足承載力的計算要求;屋面層部分框架梁計算配筋大于實際配筋,不能滿足承載力計算要求;
        (3)屋面層次梁計算配筋均小于實際配筋,能滿足承載力的計算要求。

        通過REASES軟件的計算分析統計結果表明:
        (1)所有框架柱抗力與效應比均大于0.95,評定為au或bu級,能滿足承載力的計算要求;
        (2)二、三層所有混凝土梁抗力與效應比大于0.95,評定為au或bu級,能滿足承載力的計算要求;屋面層部分混凝土框架梁抗力與效應比小于0.95,評定為cu或du級,不能滿足承載力的計算要求;
        (3)屋面層所有混凝土次梁抗力與效應比大于0.95,評定為au或bu級,能滿足承載力的計算要求。

        02 樓屋蓋承載力驗算
        房屋二~、三層樓面板主要為預制混凝土槽形樓板,屋面板采用120mm厚預制混凝土樓板。其中,二、三層8~9軸區域采用120mm厚現澆混凝土樓板。預制混凝土槽形樓板型號主要為YCB-657-22和YCB-257-20,選用規結通74-6圖集;120mm厚預制混凝土樓板型號主要為YKB-6-27-3、YKB-12-27-3,選用滬G303圖集;現澆部分樓板均為分離式配筋。

        計算結果表明:
        (1)二、三層8~9軸區域現澆板計算配筋小于實際配筋,滿足承載力的計算要求;
        (2)二、~三層樓面采用預制混凝土槽形樓板,型號為YCB-657-22和YCB-257-20,依據原設計允許使用荷載為15kN/m2,考慮房屋建造年代久遠,存在老化及損傷現象,預制板承載力有所降低,對其承載力考慮0.85的折減系數,故二、~三層預制混凝土槽形樓板的允許使用活荷載取值為11.25kN/m2(已扣除板面層荷載和裝修荷載),而改造后樓面最大實際使用荷載為10.0kN/m2,故改造后樓板能滿足承載力的計算要求。
        (3)屋面預制板型號為YKB-6-27-3和YKB-12-27-3,查詢滬G303圖集得知其的允許使用活荷載為8.2kN/m2 (已扣除屋面板面層荷載,考慮0.85折減系數),而改造后屋面最大實際使用荷載為3.5kN/m2,則預制板能滿足承載力的計算要求。

        03 地基基礎安全性的分析 
        委托方提供的房屋原始結構設計圖紙表明,房屋基礎采用柱下條形基礎,條形基礎基底寬主要為2200mm、3400mm或4000mm等,基礎梁高度均為1200mm,基礎底標高為-1.800m。主筋主要為 12@200、14@150或16@150等。

        由于委托方未能提供房屋工程地質勘察報告,故報告參考原竣工圖紙取地基承載力特征值為110kPa。根據上海市工程建設規范《地基基礎設計規范》(DGJ08-11-2010)對柱下條形基礎承載力進行驗算。計算時,框架柱柱底軸力按照PKPM計算軟件自動導荷,條形基礎及上覆土平均重度按照20kN/m3考慮。計算結果表明:改造后原房屋基礎地基反力標準值為94kPa,小于地基承載力特征值110kPa,能滿足承載力計算要求。

    8.3 結構抗震構造措施的分析與評定

        根據國家標準《建筑抗震設計規范》(GB50011-2010)、上海市工程建設規范《建筑抗震設計規程》(DGJ08-9-2013)的相關規定,按照丙類建筑、7度抗震設防措施要求,對房屋結構抗震構造措施進行分析與評定。

        從得出的數據可以看出,房屋平面規則性、混凝土材料強度等級、柱軸壓比和柱箍筋配置及梁的箍筋配置不能滿足現行抗震設計規范的要求。

    8.4 房屋結構抗震承載力驗算

        根據現行國家標準《建筑抗震設計規范》(GB50011-2010)和上海市工程建設規范《建筑抗震設計規程》(DGJ08-9-2013)的有關要求對結構抗震承載力進行驗算,PKPM模型計算結果表明:
        (1)部分框架柱計算配筋大于實際配筋,不能滿足承載力的計算要求;
        (2)部分框架柱的軸壓比不能滿足規范限值要求;
        (3)部分框架梁計算配筋大于實際配筋,不能滿足承載力計算要求。

        通過REASES軟件的計算分析統計結果表明:
        (1)部分框架柱抗力與效應比均小于0.95,評定為cu或du級,不滿足承載力的計算要求;
        (2)部分框架梁抗力與效應比小于0.95,評定為cu或du級,不能滿足承載力的計算要求。

    8.5 房屋結構安全性的綜合評定

        不考慮地震作用下,計算分析和評定結果表明:
        (1)所有框架柱縱筋計算配筋面積小于實際配筋面積,滿足承載力的計算要求;
        (2)二、三層框架梁計算配筋小于實際配筋,滿足承載力的計算要求;屋面層部分框架梁和部分次梁計算配筋大于設計配筋,不能滿足承載力計算要求;
        (3)樓屋蓋滿足承載力的計算要求;
        (4)房屋地基基礎滿足承載力的計算要求。

        考慮地震作用下,結構抗震構造措施的評定結果表明,房屋平面規則性、混凝土材料強度等級、柱軸壓比和柱箍筋配置及梁的箍筋配置不能滿足現行抗震設計規范的要求。房屋結構抗震承載力驗算結構表明:
        (1)房屋底層各框架柱和二~三層部分框架柱的軸壓比不滿足規范限值要求;
        (2)部分框架柱計算配筋大于實際配筋,不能滿足抗震承載力的計算要求;
        (3)部分框架梁計算配筋大于實際配筋,不能滿足抗震承載力計算要求。即房屋抗震性能綜合評定為不能滿足現行抗震設計規范要求。


    九、檢測評定結論與建議

    上海招商證券數據機房中心工程為一幢三層鋼筋混凝土框架結構廠房,建于1987年左右,原設計未考慮抗震設防。本次改造后房屋擬作為數據中心機房使用,各層使用荷載發生變化?,F場檢測和理論計算結果表明,房屋部分構件作適當的加固處理后,能滿足豎向荷載作用下的結構安全性要求,但房屋整體抗震性能不能滿足抗震鑒定標準要求。

    具體檢測評定結論與處理建議如下:

    01 檢測評定結論

        1)混凝土強度的檢測結果表明,一~、二層梁柱結構混凝土強度綜合評定為29.8MPa,達到原設計強度等級C18的要求;三層柱及屋面層結構混凝土強度綜合評定為22.4MPa,均達到原設計強度等級C18的要求。

        2)房屋東西向整體表現為西端沉降大、東端沉降小,平均相對傾斜為4.40‰左右;南北向整體表現為北端沉降大、南端沉降小,房屋相對傾斜為0.69‰左右;房屋東西向傾斜值超過上海市工程建設規范《地基基礎設計規范》(DGJ08-11-2010)關于同類建筑結構相對傾斜的限值(4‰),但其值低于中華人民共和國行業標準《危險房屋鑒定標準》(JGJ125-99)(2004版)關于同類建筑結構傾斜的限值(10‰)。

        3)房屋東西向整體表現為向西傾斜,傾斜率在0.89~5.53為之間、平均傾斜率3.72均;房屋南北向整體表現為向北傾斜(局部向南傾斜),向北傾斜率在0.76~1.07現之間(向南傾斜率為0.60‰),房屋各方向的傾斜方向與相對不均勻與沉降趨勢表現基本一致;房屋東西方向1-A軸、9-A軸東西方向最大傾斜值均超過于國家標準《建筑地基基礎設計規范》(GB50007-2011)關于同類建筑結構整體傾斜的限值(4‰),但其值均低于中華人民共和國行業標準《危險房屋鑒定標準》(JGJ125-99)(2004版)關于同類建筑結構傾斜的限值(10‰)。

        4)房屋部分墻面存在龜裂現象,部分窗角出現豎向裂縫,部分樓板出現縱橫向分布的水平裂縫;部分墻面及門窗破損,部分框架柱表面粉刷層剝落,部分柱棱角破損。以上損傷主要為非結構損傷,不影響其整體結構安全?,F場檢測未發現房屋存在相對不均勻沉降和傾斜導致的結構開裂。出屋面8-B軸柱有鋼筋銹露會對構件安全及耐久性有一定的影響。

        5)不考慮地震作用下,由于改造后屋面層使用荷載增大,部分混凝土梁不滿足承載力的計算要求,其余結構滿足承載力的計算要求。

        6)考慮地震作用下,房屋結構抗震構造措施評定結果表明,房屋平面規則性、混凝土材料強度等級、柱軸壓比和柱箍筋配置及梁的箍筋配置不能滿足現行抗震設計規范的要求,且部分框架梁柱抗震承載力不足,即房屋綜合評定為不能滿足現行抗震設計規范要求。

    02 處理建議

        1)不考慮地震作用下,由于改造后屋面層使用荷載增大,部分混凝土梁不滿足承載力的計算要求。建議采用碳纖維布或粘鋼法對不滿足計算要求的混凝土框架梁進行加固處理或者通過設置架空層將設備荷載直接傳遞到框架柱上。

        2)考慮到房屋整體不能滿足現行抗震設計規范的要求,建議對其作必要的抗震加固處理。結構進行整體加固處理后,應按照現行抗震設計規范要求控制其各項性能指標。

        3)鋼筋銹露處可首先清除鋼筋周邊破損混凝土,對鋼筋進行除銹和清潔處理,再采用修補砂漿進行修復;裂縫可采用表面封閉法、注射法或壓力注漿法進行修補。其它損傷部位也建議在改造中進行修復處理。

        4)鑒于房屋改造后上部結構總重及荷載分布發生變化,且房屋存在較大的相對不均勻沉降和整體傾斜。改造施工過程中,建議在房屋四周設置監測點,對其變形進行監測。

        5)本報告中的計算分析供設計人員參考,改造設計方案如發生變動,應重新進行計算分析,并對不滿足計算要求的構件進行加固處理。

        6)現場檢測混凝土構件鉆取芯樣處,在修繕改造施工過程中,建議及時采用高標號微膨脹細石混凝土進行修復處理。

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