【摘要】對上海某公司廠區(qū)內(nèi)鋼煙囪進(jìn)行檢測，主要檢測對象為鋼煙囪的主體結(jié)構(gòu)、連接件、基礎(chǔ)承臺等。對主體結(jié)構(gòu)主要采用鋼材超聲測厚儀進(jìn)行壁厚檢測，對基礎(chǔ)承臺采用回彈法、鉆芯法進(jìn)行混凝土強(qiáng)度檢測，并對承臺鋼筋進(jìn)行取樣，送實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行強(qiáng)度檢測。通過現(xiàn)場檢測與驗(yàn)算，對鋼煙囪筒體及基礎(chǔ)進(jìn)行安全性檢測鑒定，盡快將該鋼煙囪投入生產(chǎn)。
1.檢測概述
上海古杉生物能源科技有限公司鋼煙囪位于上海市奉賢區(qū)楚工路188號古杉生物能源科技有限公司園區(qū)內(nèi)，為該園區(qū)內(nèi)導(dǎo)熱油爐廠房附屬鋼煙囪。為檢查鋼煙囪結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量，特別是鋼煙囪基礎(chǔ)的施工質(zhì)量，了解鋼煙囪的現(xiàn)狀，盡快投入生產(chǎn)，現(xiàn)對該鋼煙囪的安全性進(jìn)行檢測鑒定，出具檢測鑒定報(bào)告。
1.1檢測鑒定范圍
本次檢測鑒定范圍為上海古杉生物能源科技有限公司廠區(qū)內(nèi)導(dǎo)熱油爐廠房附屬鋼煙囪的基礎(chǔ)承臺及上部結(jié)構(gòu)。
1.2主要工作內(nèi)容
本次檢測鑒定主要工作內(nèi)容包括：
1、了解該煙囪的建造、使用情況;
2、根據(jù)原設(shè)計(jì)圖紙、竣工資料對該煙囪尺寸、壁厚、構(gòu)造等進(jìn)行復(fù)核;
3、檢查鋼煙囪的表面腐蝕狀況、螺栓及焊縫連接質(zhì)量;
4、測量煙囪上部結(jié)構(gòu)的傾斜;
5、對煙囪承臺基礎(chǔ)的混凝土材料強(qiáng)度進(jìn)行回彈和鉆芯取樣;
6、結(jié)構(gòu)計(jì)算分析，驗(yàn)算煙囪和煙囪基礎(chǔ)承臺承載力和變形;
7、出具檢測鑒定報(bào)告。
2.構(gòu)筑物概況
該鋼煙囪為該園區(qū)內(nèi)導(dǎo)熱油爐廠房附屬煙囪，2007年由福建省新五環(huán)工程設(shè)計(jì)院有限公司(福建省醫(yī)工設(shè)計(jì)院)設(shè)計(jì)。
該煙囪為自立筒式鋼煙囪，設(shè)計(jì)高度50m，采用Q235鋼制筒壁，下筒設(shè)計(jì)直徑1900mm，設(shè)計(jì)壁厚16mm，上筒設(shè)計(jì)直徑1400mm，設(shè)計(jì)壁厚10mm。煙囪立面見照片1-1。
底部與基礎(chǔ)承臺間采用20根直徑64mm地腳螺栓連接，承臺地下為16根預(yù)應(yīng)力混凝土管樁，樁基選用砂質(zhì)粉土層作為持力層，樁尖進(jìn)入該層深度不小于1.0m，樁長約28m，樁徑500mm，單樁豎向承載力設(shè)計(jì)值1200kN。
承臺及基礎(chǔ)梁混凝土強(qiáng)度為C30，墊層混凝土強(qiáng)度為C15，主筋采用HRB335鋼筋，設(shè)計(jì)強(qiáng)度 300N/mm2，箍筋采用HPB235，設(shè)計(jì)強(qiáng)度210N/mm2。承臺側(cè)面鋼筋保護(hù)層厚度40mm。
3.現(xiàn)場檢測情況
3.1現(xiàn)場完損檢測
通過現(xiàn)場檢查，該煙囪表面主要的缺陷表現(xiàn)為：
1、筒體部分防腐涂層脫落，下筒體表面防腐涂層脫落相對嚴(yán)重(見照片3-1、照片3-2、照片3-3);
2、筒體表層脫落部分出現(xiàn)輕微銹蝕;
3、柱腳墊板、肋板及螺栓銹蝕嚴(yán)重(見照片3-4、照片3-5、照片3-6、照片3-7);
4、法蘭與基礎(chǔ)承臺之間縫隙曾為糾偏插入鋼片墊層(見照片3-8);
5、現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)有2個螺栓墊片缺失(見照片3-9、照片3-10)。
3.3.2回彈法測混凝土強(qiáng)度
根據(jù)煙囪基礎(chǔ)特點(diǎn)和現(xiàn)場測試條件，采用回彈法和鉆芯法對煙囪基礎(chǔ)承臺的混凝土強(qiáng)度進(jìn)行測試。按單一構(gòu)件進(jìn)行檢測，具體測試結(jié)果見表3-3。
根據(jù)《回彈法檢測混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》(JGJ/T23-2011)，回彈法測得的基礎(chǔ)承臺混凝土強(qiáng)度推定值為28.4MPa，不滿足設(shè)計(jì)的C30強(qiáng)度。
3.3.3鉆芯法測混凝土強(qiáng)度
由于本次受現(xiàn)場條件影響，取3個芯樣進(jìn)行單個構(gòu)件的混凝土強(qiáng)度推定測試，測試結(jié)果僅作為參考，不對回彈強(qiáng)度進(jìn)行修正。根據(jù)《鉆芯法檢測混凝土強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》(CECS03:2007)，采用鉆芯法推定單個構(gòu)件的混凝土強(qiáng)度時，不再進(jìn)行數(shù)據(jù)取舍，按有效芯樣試件抗壓強(qiáng)度的最小值確定。
基礎(chǔ)承臺混凝土芯樣最小值為20.9 MPa，平均值24.2 MPa，推定值為20.9 MPa，小于設(shè)計(jì)的C30混凝土強(qiáng)度。芯樣抗壓強(qiáng)度值見表3-4。
3.3.5鋼筋強(qiáng)度及化學(xué)成分
對基礎(chǔ)承臺鋼筋混凝土內(nèi)的鋼筋進(jìn)行抗拉強(qiáng)度的測試及化學(xué)成分的分析，試驗(yàn)結(jié)果僅對送檢鋼筋有效。
根據(jù)拉伸試驗(yàn)結(jié)果，基礎(chǔ)承臺直徑20mm的鋼筋屈服強(qiáng)度為355MPa，抗拉強(qiáng)度553MPa，斷后伸長率25.0%。根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50010-2010)，該鋼筋滿足HRB335的設(shè)計(jì)要求。
基礎(chǔ)承臺直徑20mm的鋼筋化學(xué)成分分析結(jié)果：碳C(0.28%)、硫S(0.014%)、錳Mn(0.73%)、磷P(0.025%)、硅Si(0.37%)。根據(jù)《鋼筋混凝土用鋼_第2部分：熱軋帶肋鋼筋》(GB1499.2-2007)，HRB335級鋼筋C含量不大于0.25%，本次送檢鋼筋C含量不滿足規(guī)范要求。
3.3.6煙囪傾斜及承臺高差測量
1)煙囪傾斜
現(xiàn)場采用經(jīng)緯儀對煙囪進(jìn)行了傾斜測量，通用測量方法是前方交會法，分別在A、B兩點(diǎn)設(shè)立測站。在每一個測站，分別在不同標(biāo)高讀取1、2、3三個方向角。并測量A、B兩點(diǎn)之間的距離。則不同標(biāo)高的中心位置完全確定，據(jù)此可計(jì)算傾斜方向及傾斜距離的大小，參見圖3-1。傾斜測量結(jié)果包含施工誤差在內(nèi)。由傾斜測量結(jié)果分析，整體朝西北方向傾斜，由東向西最大傾斜率為1.5‰，由南向北最大傾斜率為0.6‰，根據(jù)《工業(yè)建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》GB50144-2008，評定等級為a級。
2)承臺高差
現(xiàn)場采用經(jīng)緯儀曲線擬合法對罐體進(jìn)行了傾斜測量，傾斜測量結(jié)果包含施工誤差在內(nèi)。最大高差19.6mm，測量結(jié)果見圖3-2。承臺高差顯示，承臺整體向西北傾斜，與煙囪傾斜測量的結(jié)果一致。
4.結(jié)構(gòu)驗(yàn)算分析
4.1承載力計(jì)算說明
該煙囪為自立筒式鋼煙囪，設(shè)計(jì)高度50m，采用Q235鋼制筒壁，底筒設(shè)計(jì)直徑1900mm，設(shè)計(jì)壁厚16mm，上筒設(shè)計(jì)直徑1400mm，設(shè)計(jì)壁厚10mm。基礎(chǔ)承臺混凝土強(qiáng)度按鉆芯法測得的結(jié)果作為計(jì)算強(qiáng)度，取20.9 MPa。
實(shí)際現(xiàn)場檢查下筒直徑1750mm，壁厚9.5mm，上筒直徑1400mm，壁厚9.5mm。按實(shí)際檢測結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)算，具體資料見表4-1。
4.2荷載取值
恒載：煙囪自重(該鋼煙囪無平臺);
活載：無
風(fēng)載：基本風(fēng)壓取0.55kN/m2，地面粗糙程度為B類。
地震作用：按《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011-2010)及《上海市建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)程》(DGJ08-9-2013)的規(guī)定，抗震設(shè)防烈度為7度(第一組)，抗震設(shè)防分類為丙類，上海Ⅳ類場地土，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.10g，設(shè)計(jì)特征周期0.9s。
4.3驗(yàn)算結(jié)果
根據(jù)煙囪資料和計(jì)算條件，驗(yàn)算結(jié)果如下：
1、上筒高寬比H/d=30.8，稍大于《煙囪設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50051-2013)規(guī)定的30，基本滿足抗震計(jì)算要求;
2、根據(jù)《煙囪設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50051-2013抗震設(shè)防烈度為7度，可不進(jìn)行豎向抗震計(jì)算;
3、根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(GB50009-2012)、《煙囪設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50051-2013)，風(fēng)荷載作用下，煙囪頂部風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值為3.1kN/m，底部風(fēng)荷載彎矩標(biāo)準(zhǔn)值為2584kN·m，自振周期0.65s，臨界風(fēng)速10.8m/s，雷諾數(shù)1.04×106，發(fā)生超臨界范圍的共振，對橫向風(fēng)振可不做處理;
4、結(jié)構(gòu)阻尼比0.01，底部地震彎矩標(biāo)準(zhǔn)值380kN·m，底部地震剪力標(biāo)準(zhǔn)值11.4 kN·m，按照《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(GB50009-2012)進(jìn)行荷載組合后判斷為非地震組合控制，荷載組合后軸力設(shè)計(jì)值228.1kN，剪力設(shè)計(jì)值16.0kN，彎矩設(shè)計(jì)值3617 kN·m;
5、強(qiáng)度驗(yàn)算：最大應(yīng)力165.3 N/mm2< 203.7N/mm2(40℃下Q235鋼材對應(yīng)強(qiáng)度設(shè)計(jì)值)，局部穩(wěn)定性165.5N/mm2>165.3 N/mm2，強(qiáng)度滿足《煙囪設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50051-2013)的要求;
6、整體穩(wěn)定性：σ=202.8 N/mm2<203.7 N/mm2，滿足《煙囪設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50051-2013)的要求;
綜上所述，上海古杉生物能源科技有限公司園區(qū)內(nèi)導(dǎo)熱油爐廠房鋼煙囪強(qiáng)度、穩(wěn)定性及基礎(chǔ)混凝土局部受壓強(qiáng)度均滿足規(guī)范要求，單樁承載力及樁承臺承載力滿足規(guī)范要求。上筒體的高寬比H/d=30.8稍大于《煙囪設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50051-2013)規(guī)定的30，基本滿足抗震設(shè)計(jì)要求。
5.檢測鑒定結(jié)論及處理意見
上海古杉生物能源科技有限公司園區(qū)內(nèi)導(dǎo)熱油爐廠房鋼煙囪，根據(jù)委托方提供的資料和現(xiàn)場測繪、檢測結(jié)果，按照抗震設(shè)防烈度為7度，抗震設(shè)防分類為丙類，上海Ⅳ類場地土進(jìn)行鑒定，鑒定主要結(jié)論如下：
1、該煙囪上部結(jié)構(gòu)尺寸與設(shè)計(jì)圖紙上不符，主要差異項(xiàng)為：下筒直徑、下筒筒壁厚度、上筒筒壁厚度。
2、筒壁鋼材強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。
3、鋼煙囪最大傾斜1.5‰，小于規(guī)范允許值，基礎(chǔ)承臺最大高差19.6mm。
4、鋼煙囪抗震承載力方面，上筒高寬比H/d=30.8，稍大于《煙囪設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50051-2013)規(guī)定的30，基本滿足規(guī)范要求;其他各項(xiàng)滿足抗震設(shè)計(jì)要求。
5、煙囪頂部最大位移滿足規(guī)范要求。
6、鋼煙囪筒體表面輕微腐蝕，柱腳部分墊板及螺栓腐蝕較為嚴(yán)重。
7、基礎(chǔ)承臺混凝土強(qiáng)度未達(dá)到C30的設(shè)計(jì)要求，鋼筋抗拉強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求，根據(jù)現(xiàn)場使用情況和沉降情況，無明顯裂縫、傾斜和沉降，地基基礎(chǔ)的安全性評級為B級。
8、鋼筋的化學(xué)成分分析顯示，該送檢鋼筋C含量為0.28%，略高于規(guī)范要求的0.25%限值，其他化學(xué)元素滿足規(guī)范要求，該結(jié)果僅對該送檢鋼筋負(fù)責(zé)。
9、由于筒體直徑和壁厚與設(shè)計(jì)存在較大偏差，且柱腳螺栓連接部分腐蝕較為嚴(yán)重，但抗震承載力尚能滿足規(guī)范和目前使用要求，對上部筒體承重結(jié)構(gòu)評定等級為B。
綜上所述，該煙囪基礎(chǔ)承臺混凝土芯樣未達(dá)到C30的設(shè)計(jì)強(qiáng)度，未發(fā)現(xiàn)明顯傾斜及嚴(yán)重缺陷，建議對煙囪整體重新進(jìn)行除銹和防腐層涂刷，并補(bǔ)齊缺失的螺栓墊板，對承臺表面及時進(jìn)行修復(fù)，對開挖的檢查坑進(jìn)行回填。
