【摘要】上海某公司聚全氟乙丙烯工程廠房，使用環境較為惡劣，存在大量酸、堿、鹽等侵蝕性介質，造成多處混凝土框架梁出現嚴重的開裂現象，部分梁底部混凝土保護層成片脫落，鋼筋外露且嚴重銹蝕。本報告對結構存在的損傷進行了詳細描述和分析，對結構的傾斜、不均勻沉降、混凝土構件強度、構件尺寸與配筋等進行了復核測試，對結構建立計算分析模型，為后續加固設計提供了技術依據。

一、檢測概述

受檢廠房地處上海，該企業廠區內一棟八層框架結構（下部六層為混凝土，上部兩層為鋼結構），100t/年聚全氟乙丙烯工程廠房，建成于1993年，占地面積385.3㎡，總建筑面積1814㎡。公司操作工人在巡檢時發現，該廠房有多處框架梁出現嚴重的開裂現象，更有幾處梁底部保護層成片脫落，鋼筋外露且嚴重銹蝕。為了解該廠房結構的現有承載能力狀況，確保該廠房的使用安全，保證化工生產過程能夠順利、安全的進行，擬對該八層框架結構100t/年聚全氟乙丙烯工程廠房進行可靠性鑒定并出具可靠性鑒定報告。

本次檢測鑒定范圍為100t/年聚全氟乙丙烯工程廠房整體，包括下部混凝土結構與上部鋼結構平臺兩部分。

二、房屋建筑結構概況

上海某公司100t/年聚全氟乙丙烯工程廠房外立面見圖2-2所示。該八層框架結構廠房平面形狀近似矩形，由下部向上逐漸縮進。其中東西向總長為33.0m，南北向總寬為10.0m，總建筑面積為1814㎡，結構設計圖紙齊全。廠房平面示意圖參見圖2-1：4.980米標高結構平面圖。

該廠房下部六層為混凝土結構，混凝土結構頂標高為31.48m，其中底層層高為5.03m，二～六層層高均為5.0m。主框架梁截面尺寸為250mm×500mm、250mm×600mm兩種，主框架柱截面尺寸為400mm×500mm、400mm×600mm、400mm×700mm三種，均采用200#混凝土（C18）。

上部兩層鋼結構平臺層高均為4.15m。平臺柱采用型號為I40的工字鋼，平臺梁采用的型號為I25a工字鋼以及16a型槽鋼。柱間布置有X型交叉斜撐，斜撐系由兩根16a型槽鋼格構而成。平臺鋪板下加勁肋均為L45×5角鋼，焊縫高度為4mm。圓鋼、鋼板以及型鋼所用鋼材均為A3鋼（出廠時只保證機械性能而不保證化學成份），采用T420系列焊條焊接，焊縫均為滿焊。

在第八層鋼結構平臺頂部有兩座冷凝塔，于2001年加建而成。冷凝塔擱置于四根16a型槽鋼上，通過四根鋼管柱將冷凝塔荷載傳遞至平臺鋼梁上，鋼管柱規格為A133×6。所用鋼材均為A3鋼（出廠時只保證機械性能而不保證化學成份），采用E43系列焊條焊接，焊縫均為滿焊。

該廠房基礎形式為柱下獨立承臺樁基，樁的型號為短樁JZ4，共429根，樁頂標高為-1.70m，樁頭100mm處露出鋼筋與承臺澆筑成整體。基礎采用150#（C13）混凝土，墊層采用了100#混凝土（強度低于C10）。

三、現場檢測情況

目前，該廠房仍處于使用之中。在委托方有關方面配合下，廠房檢測工程師對該框架結構廠房的建造、改建情況，以及房屋現階段的使用情況進行了詳細調查，根據原設計圖紙復核了該房屋現有結構布置情況，并對房屋各角點傾斜及不均勻沉降、各樓層主要結構構件（梁、板、柱）的裂損情況、鋼結構構件變形及節點連接情況、主要結構構件的材料強度以及配筋情況等進行了現場檢查測試。

1、房屋使用現狀調查

經現場調查發現，該房屋使用功能與原設計使用功能基本一致，但房屋現狀（現有墻體、隔斷的布置情況以及結構構件的布置情況）有多處與原設計圖紙不符，其中以下幾處明顯：

1）原建筑設計圖紙中，該廠房由多處內墻、外墻分割為若干功能分區，現場檢測時并未發現該廠房存在墻體，廠房內部使用空間全部暴露在外。

2）四層樓面（14.98m標高處）軸線1～2/B～C間梁和5～6/B～C間梁的布置情況與原設計圖紙不符。

3）四層樓面現場在軸線4～5/B～C以及軸線5～6/A～B間樓板上開有三處洞口，原設計圖紙相應樓板處并無開洞。

2、房屋完損檢測

現場分別對該廠房結構主要承重構件（梁、板、柱）的裂損情況、圍護系統（隔斷、欄桿）、裝修情況、樓地面的損壞情況以及頂部兩層鋼結構構件的完損情況進行了調查。

1）框架梁、柱

現場檢測發現該框架結構多處混凝土梁、柱均出現了嚴重的開裂現象（典型裂縫現狀見表3-1所示）。其中絕大部分裂損的框架梁均表現為沿梁底或梁側的縱向裂縫，更有幾處框架梁底部混凝土保護層成片脫落，鋼筋外露且嚴重銹蝕。由于國家標準《工業建筑可靠性鑒定標準》（GB50144-2008）中未對2）混凝

土構件因內部鋼筋銹蝕而出現的沿筋縱向裂縫寬度等級作出明確的規定，為了方便描述，本次鑒定過程中對該廠房混凝土結構構件的裂縫寬度等級做出約定，即將裂縫寬度（ω，mm）劃分為以下5個等級：

等級a，裂紋，裂縫寬度：肉眼可見，即0.05mm<ω<0.1mm；等級b，輕微開裂，裂縫寬度：0.1mm左右；

等級c，中度開裂，裂縫寬度：0.1mm<ω<0.5mm；等級d，嚴重開裂，裂縫寬度：0.5mm<ω<5mm；等級e，特嚴重開裂，裂縫寬度：ω>5mm；

根據現場記錄0，該廠房結構中已有幾十處梁達到了嚴重開裂程度（等級d，0.5mm<ω<5mm），更有十幾處梁達到了特嚴重開裂程度（等級e，ω>5mm）。

此外，檢測人員隨機抽查了部分未開裂梁、柱構件，敲開混凝土保護層發現內部鋼筋也出現了嚴重銹蝕。

為了解鋼筋的銹蝕程度，現場抽取了二層樓面樓梯間一處外觀質量較好的未開裂梁（4/A～B軸線），敲開表層混凝土保護層，對其縱筋與箍筋的銹蝕深度進行了測量，發現縱筋的銹蝕深度約1.0mm（原直徑22mm減小為20mm），箍筋銹蝕深度約0.75mm（原直徑8mm減小為6.5mm），腐蝕面積分別占到了原鋼筋面積的18%、34%左右，已達到了腐蝕危險期。

眾多已開裂的梁中，一些梁的縱筋銹蝕深度甚至達到了2.0mm（鋼筋直徑減小了約4mm），腐蝕面積約占到了原縱筋面積的30%左右，箍筋銹蝕也相當嚴重（銹蝕深度甚至達到1.5mm），已處于腐蝕危險期，大幅度削弱了這些構件的承載能力。由于剪切破壞本身就是脆性破壞，箍筋銹蝕嚴重的梁若繼續服役很可能因為抗剪承載力不足而發生脆性破壞，并導致結構局部突然坍塌，成為影響該廠房結構安全使用的一個重大隱患。

該廠房結構原由專業設計單位設計，混凝土強度等級不高，僅為200#（C18），因此混凝土的收縮不是裂縫形成的主要原因。經過現場調查，分析其裂縫的成因，主要可以歸咎為以下方面：

該廠房服役時間較長，混凝土強度又較低，密實性較差，故混凝土的碳化現象嚴重，而混凝土碳化與生產中存在的大量潮濕性酸、堿等腐蝕性氣體耦合作用，鋼筋表面起保護作用的鈍化膜迅速破壞，引起鋼筋銹蝕，從而導致混凝土保護層脹裂，脫落。

3）樓、地面

該廠房樓、屋面板均為現澆，樓板下部無吊頂。

現場檢測發現有幾處樓板（第3.1節所述）在建成后使用過程中，為方便管道或者設備的穿過，板上開鑿有洞口，致使樓板出現損傷。另有幾處樓板存在輕微滲水現象，導致其下部粉刷層吸水鼓脹、脫落。

此外，各層樓面板混凝土表面均存在不同程度的開裂現象。這些樓板裂縫的成因比較復雜，綜合分析系由混凝土的腐蝕、碳化、收縮、樓板表面失水干縮以及溫度作用共同引起。

總體而言，樓、地面板完損情況一般，雖未見明顯受力裂縫，但混凝土碳化、腐蝕嚴重。

4）樓梯

廠房樓梯為鋼結構梁式樓梯，中部休息平臺為混凝土結構。樓梯梁擱置于中部休息平臺及上（下）層樓面梁上。現場檢測發現多處樓梯鋼梁已存在嚴重的銹蝕現象，其中以鋼梁與樓面（地面）相接的端部銹蝕嚴重。

此外，樓梯平臺混凝土板也存在不同程度裂損和碳化現象，三層樓梯中部休息平臺角部混凝土出現嚴重開裂現象。樓梯扶手與混凝土板相連接處板邊也出現了開裂現象。

5）非結構構件

現場檢測未發現非結構構件（欄桿、女兒墻、樓梯扶手等）出現明顯裂損現象，欄桿、扶手等與主體結構連接較好，但多處欄桿與扶手表層防銹漆脫落或磨損，出現輕微銹蝕現象。

3、結構材性測試

3.1混凝土強度測試

根據廠房下部混凝土結構特點和現場測試條件，采用回彈法對該廠房的混凝土構件強度進行隨機抽查測試。根據《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術規程》（JGJ/T23-2011）推定混凝土強度等級。根據現場回彈測試結果，并綜合考慮碳化深度對混凝土強度的影響，經修正后推定房屋混凝土構件強度等級如下：

該廠房混凝土構件強度小值為20.0MPa，平均值為25.9MPa，標準差為4.0MPa。原設計混凝土強度等級為200#（C18），實測混凝土強度等級與原設計基本相符。復核驗算時，可按原設計混凝土強度等級取值。

3.2鋼材強度測試

根據廠房上部鋼結構平臺特點和現場測試條件，采用里氏硬度儀測試鋼材表面硬度，表面硬度采用回彈法測定，再換算成鋼材抗拉強度。測試結果顯示抽查構件的極限強度低值為502.9MPa，滿足規范規定16錳鋼材極限強度為470~630MPa的要求。原設計鋼材為A3鋼（過去的叫法，其含碳量在0.2%左右，大致相當于新標準中的Q235），現場實測鋼材強度與原設計鋼材強度等級一致。

3.3建筑物傾斜和差異沉降檢測

現場采用經緯儀棱線投射法對該廠房外立面棱線進行了傾斜測量，并對二、四、五層樓面的高差情況進行了測量，其中傾斜測量結果包含施工誤差在內。

在廠房結構整體傾斜測量中，共設有4個測點，其平面位置見圖3-15中所示，其中測點1～測點3設于四層樓面板底（測設高度為14.7m），測點4設于7層樓面板底（測設高度為27.7m）。

由房屋外墻棱線傾斜測量結果與樓、屋面高差測量結果可知：該建筑各角點傾斜矢量具有一定規律性，房屋整體有朝東南方向傾斜的趨勢。由西朝東方向大傾斜率為3.1‰，由北朝南方向大傾斜率為3.1‰。樓面各測點高差較大，絕大部分測點高差已超過±10mm，樓面大測點高差已達到+137mm。

參考國家標準《建筑地基基礎設計規范》（GB50007-2011）對多高層建筑的整體傾斜要求，大傾斜不應超過4‰。根據傾斜與樓面測量結果分析可知：該展館的大傾斜率均在規范允許值4‰的范圍內，且現場對上部結構進行檢查時，未發現結構構件由于不均勻沉降而產生的開裂現象，房屋主體與四周散水連接處也未見明顯沉降裂縫。考慮施工誤差的影響，認為該建筑地基基礎的不均勻沉降率基本滿足要求，無嚴重靜載缺陷，地基基礎尚能滿足結構現狀的安全使用

四、房屋承載能力驗算與分析

根據委托方提供的設計圖紙以及現場檢測資料，根據《工業建筑可靠性鑒定標準》（GB50144-2008）的相關規定對該廠房結構承載能力進行計算分析，然后對其承載能力以及構造連接兩個項目進行等級評定。計算軟件采用由中國建筑科學研究院開發的結構計算分析軟件PKPM系列軟件之PMCAD、SATWE。

1）構造與連接

參照《建筑抗震鑒定標準》GB50023-2009，該建筑抗震設防類別為乙類，抗震設防烈度為7度，該廠房設計于1991年，按照后續使用年限40年（B類建筑）進行抗震構造檢查。

由以上構造措施核查可知，該廠房原抗震設防等級不詳、小梁截面尺寸不滿足要求，其余各項構造措施基本滿足要求。

2）結構承載力驗算分析

3）材料強度取值

根據現場檢測結果及原設計資料，該廠房下部混凝土結構框架梁、柱強度等級取為C18，鋼筋抗拉強度HPB235(A)為210N/m㎡，HRB335(B)為300N/m㎡。上部鋼結構材料強度等級按Q235（抗拉強度210MPa）進行驗算。

4）荷載調查

檢測過程中對房屋的使用荷載進行了調查，主要包括活荷載、樓、屋面板結構層厚度與建筑面層做法等。活荷載的取值主要按照國家標準《建筑結構荷載規范》（GB50009-2012）確定，樓、屋面恒荷載的取值則依照樓板現有厚度、建筑構造做法確定。

（1）活荷載：

一般樓面取2.0kN/㎡；

走廊、樓梯間取2.5kN/㎡；

上人屋面取2.0kN/㎡，非上人屋面取0.5kN/㎡。

此外，在樓面多處及屋面都存在冷凝塔、堿洗塔之類的大型化工設備，這些設備上均有掛有設備牌，上面標明了設備的凈重量、容積以及內部所存放的介質等設備參數，據此計算出設備的實際工作荷載。

（2）恒荷載：

考慮樓板底部粉刷層荷載及樓板自重，樓面恒荷載取為4.5kN/㎡；考慮到屋面防水做法，現有屋面恒荷載取為5.5kN/㎡。

（3）風荷載：

上海地區基本風壓為0.55kN/㎡，地面粗糙度B類。

（4）地震作用

按上海市《建筑抗震設計規程》的規定，地震設防烈度為7度，Ⅳ類場地土（上海地區），設計基本地震加速度值為0.10g，特征周期0.90s，結構抗震等級為二級。不考慮地震作用下的結構承載力驗算。

為了解該廠房結構在正常生產使用時的結構安全性情況，對該廠房進行了正常使用荷載作用下（即不考慮地震作用時）的結構承載力驗算。驗算結果表明：在正常生產使用時的現有荷載分布情況下，該廠房結構已有多處梁的承載力不足（計算配筋大于原設計配筋）。由于主框架混凝土強度等級較低，在重型化工設備放置處主框架梁的抗剪承載力不足，計算所需的抗剪箍筋超限。此外，多處框架柱計算所需的配筋超過了原有設計配筋。

在頂部兩層鋼結構平臺中，由于梁跨度較大，平臺面又無密實鋪板以加強梁的側向穩定性，多處槽鋼的穩定應力比超過了規范限值。

（5）結構抗震驗算

根據現有結構布置情況以及房屋使用現狀，進行抗震承載力驗算，計算得到結構基本自振周期為1.480s，地震作用大方向與水平方向的夾角為1.662°（小于±15°），具體計算結果如下：

1）結構基本動力特性

廠房結構前6階自振周期0，第1、二周期以平動為主，第三周期以扭轉為主；第1扭轉周期與第1平動周期之比為0.662，小于0.9，滿足抗震規范要求。

2）地震作用下的結構位移

廠房結構在X向（縱向）地震作用下與Y向（橫向）地震作用下的位移比與層間位移角見表4-3所示。由表4-3可知，在X方向地震作用下，廠房第三層、第四層大層間位移角大于1/550，第七層、第八層大層間位移與平均層間位移的比值大于1.5，不滿足規范要求。在Y方向地震作用下，廠房第四層、第五層、第七層、第八層大層間位移角大于1/550，第七層、第八層大層間位移與平均層間位移的比值大于1.5，不滿足規范要求。

因為從第四層開始，廠房平、立面布置突然收縮，結構剛度突變，地震力陡然增大，所以第四、第五兩層的層間位移角較大。在廠房頂部，由于第七、第八層鋼結構平臺的抗側剛度較第六層混凝土結構的抗側剛度顯著減小，且結構頂部在地震作用時鞭稍效應嚴重，因此頂部兩層鋼結構的層間位移角也較大，超過了規范的限值。

此外，由于頂部兩層鋼結構柱間斜撐布置不對稱，且第七層B/5~6軸線間斜撐被截斷，導致頂部鋼結構平臺抗側剛度分布嚴重不均勻，因此出現較大的扭轉效應，其大層間位移與平均層間位移的比值超過規范限值。

3）結構構件抗震承載力情況

根據現有結構布置情況以及房屋使用現狀計算得到廠房結構在地震作用下各層構件的配筋情況及柱的軸壓比見附錄三圖2所示。圖中云線標記處即為超筋處或計算配筋大于實配鋼筋處，或者柱軸壓比超限處。

由表可以看出，由于第四層開始結構體型突變，導致與其相鄰的第三層、第五層多處構件抗震承載力不滿足要求，計算所需的配筋面積遠大于實際配筋面積。此外，底層6/A、6/B、7/A三處柱的軸壓比超過規范限值。

五、結構可靠性鑒定評級

（1）結構可靠性鑒定評級概述

根據《工業建筑可靠性鑒定標準》（GB50144-2008），工業建筑的可靠性鑒定評級應劃分為構件、結構系統、鑒定單元三個層次。其中結構系統和構件兩個層次的鑒定評級，應包括安全性等級和使用性等級評定。安全性分四個等級，使用性分三個等級，各層次的可靠性分四個等級。本次鑒定評級，將整個廠房結構作為一個鑒定單元。

（2）廠房結構可靠性鑒定評級

1）構件評級

根據《工業建筑可靠性鑒定標準》（GB50144-2008）第6.2.5條和6.2.8條可知，由于該廠房結構多處梁、柱等構件鋼筋存在嚴重銹蝕，外表有沿筋縱向裂縫和明顯銹跡，且多處混凝土表面存在腐蝕損傷，因此可評定構件的正常使用性等級為c級，又由第六節廠房結構構造與連接檢查以及承載力驗算分析可知，多處構件在不考慮地震作用時的正常生產使用條件下已出現承載力不足現象，因此可評定構件的安全性等級為d級。

2）結構系統評級

由現場傾斜及樓面差異沉降檢測結果可知，該廠房結構大傾斜率不超過4‰，滿足《建筑地基基礎設計規范》（GB50007-2002）對多高層建筑的整體傾斜要求，且現場未發現上部結構構件由于不均勻沉降而產生的開裂現象，房屋主體與四周散水連接處也未見明顯沉降裂縫。因此，可評定地基基礎系統安全性等級為A，正常使用性等級為A。

綜合考慮上部結構系統的承載能力及梁、柱裂損情況，可評定上部結構系統安全性等級為D，正常使用性等級為C。

此外，現場檢測未發現欄桿、扶手等維護結構出現明顯裂損現象，其與主體結構連接較好，僅多處欄桿與扶手表層防銹漆脫落或磨損，出現輕微銹蝕現象。根據《工業建筑可靠性鑒定標準》（GB50144-2008）第7.4.2條可評定圍護結構系統安全性等級為A，正常使用性等級為B。

3）鑒定單元評級

將上述構件評級與結構系統評級的評定結構列入工業建筑物綜合性鑒定評級表中（表5-1），根據《工業建筑可靠性鑒定標準》（GB50144-2008）第8.0.2條的規定，可評定該廠房結構可靠性等級為四級：極不符合國家現行標準規范的可靠性要求，已嚴重影響整體安全，必須立即采取措施。

六、檢測鑒定結論

上海某公司100t/年聚全氟乙丙烯工程廠房，為八層框架結構（下部六層混凝土，上部兩層鋼結構），建于1993年，占地面積為385.3㎡，總建筑面積1814㎡。根據委托方提供的圖紙資料，經過現場房屋損傷調查、傾斜測量、結構材料強度測試和結構構造狀況調查，對房屋進行可靠性鑒定分析。主要鑒定結論如下：

1、廠房結構構件完損情況較差，多處梁、柱構件出現嚴重的縱向開裂現象，內部鋼筋銹蝕嚴重，已進入腐蝕危險期，更有幾處梁底混凝土保護層成片脫落，廠房結構混凝土腐蝕較嚴重。

2、現場采用回彈法對梁、柱混凝土強度進行了測試，由回彈結果推定該廠房結構混凝土強度等級為C18，與原設計強度（200#）相符。

3、現場分別用經緯儀、水準儀對廠房的傾斜情況以及樓、屋面高差情況進行了測量，結果表明該廠房結構整體有向東南方向傾斜的趨勢，但總體傾斜不大，實測大傾斜率為3.1‰，在參考限值4‰范圍內。且上部結構構件未發現由于不均勻沉降產生的開裂現象，廠房主體與四周散水連接處也未見明顯沉降裂縫，表明地基基礎基本沉降穩定，無嚴重靜載缺陷，尚能滿足結構現狀的安全使用要求。

4、廠房結構構造措施有兩項夠不滿足抗震規范要求：①廠房結構混凝土強度等級為200#（C18），對于規范對框架結構梁、柱混凝土強度等級C20的要求；②廠房結構樓面梁小截面尺寸小于200mm。

5、結構承載力驗算結果表明，該廠房結構多處構件在不考慮地震作用時的正常生產使用條件下已出現承載力不足現象，嚴重影響正常使用安全，應采取相應措施予以加固處理。

6、根據《工業建筑可靠性鑒定標準》（GB50144-2008）第8.0.2條的規定，結合現場檢測及結構承載力驗算結果，可評定該廠房結構可靠性等級為四級：極不符合國家現行標準規范的可靠性要求，已嚴重影響整體安全，必須立即采取措施。

七、處理意見及建議

根據現場廠房檢測情況及驗算分析結果，對上海某公司100t/年聚全氟乙丙烯工程廠房提出以下處理意見及建議：

1、由于該廠房結構幾乎全部構件內部鋼筋都出現了不同程度的銹蝕，因此建議對全樓進行一次全面的加固處理。具體到每根構件的處理方法，可先敲開混凝土保護層，視其鋼筋的銹蝕程度而定。若鋼筋輕度銹蝕，則可直接除銹后補做混凝土保護層即可；若鋼筋銹蝕嚴重，則應采用增大截面法或粘貼鋼板法等形式予以加固處理。所有混凝土構件表面，應涂刷混凝土保護劑。此外，建議對局部樓板滲水處進行相應的防水處理。

2、考慮到該廠房結構的服役環境具有侵蝕性，混凝土除了可能被碳化外，其內部硅酸鈣與侵蝕環境中的酸/堿發生化學反應，均能破壞混凝土的組分，使其喪失強度，脹裂并逐漸脫落。因此，在加固設計中應適當提高混凝土強度等級，不宜采用C25及以下的混凝土，混凝土結構可按四類環境要求進行設計，并增加鋼筋保護層厚度至少5～10mm。

經過上述加固處理后，房屋結構能基本滿足正常使用承載能力要求。加固處理應委托有資質的設計單位及施工單位進行設計和施工，以確保結構加固質量。該廠房在今后使用過程中，應注意觀察，發現問題及時處理。

此外，對于這類處于侵蝕環境中的工業廠房建筑，建議每隔5～8年左右進行一次全面的廠房安全檢測，以確保房屋質量安全，保證生產順利進行。