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分析与讨论 | 影响既有工业建筑混凝土结构耐久性的五大因素

发表时间：2022-04-18 15:11

厂房连廊坍塌事故

2021年1月11日，湖州市德清县纳奇科化妆品有限公司“1·11”厂房连廊坍塌事故，共造成1人死亡、14人受伤（其中3人重伤），直接经济损失800余万元。

一、工业建筑现状分析

据统计，我国既有工业建筑面积已超过120亿m2，其中使用20年以上的工业建筑中混凝土结构占主导地位，这部分工业建筑大多处于超负荷运行状态，且长期遭受高温、高湿和强腐蚀介质、重（动）载、维护不当等作用，既有工业建筑混凝土结构耐久性和安全性问题突出，亟待解决。

二、影响既有工业建筑混凝土结构耐久性的因素

与民用建筑相比，工业建筑局部使用环境更为复杂多变，主要表现为腐蚀介质种类多、相态全、浓度高、腐蚀性强，局部环境温度、湿度高，干湿交替频率高，荷载吨位大、动力荷载导致的疲劳问题等较为突出。

1、影响既有工业建筑混凝土结构耐久性问题主要因素有以下五个方面：

1）为节约成本，建造之初存在设计、施工阶段操作不规范，忽视结构的耐久性等问题，使得结构本身未达到相关标准对耐久性的规定。

2）局部使用环境恶劣，存在腐蚀介质种类多、浓度高、腐蚀性强等问题，长期使用环境较为恶劣。

3）局部温湿度高、冻融循环频繁等问题突出，且长期未进行有效处理。

4）结构长期承受重（动）载、工业器械碰撞等作用复杂。

5）运维、管理不善，如变更使用功能未进行相应检测鉴定、加固，建筑物超负荷使用等。

三、结合部分案例分析、探讨

以下我们通过对几个典型工业建筑耐久性问题的案例进行分析，展开对影响既有混凝土工业建筑耐久性和安全性的因素的分析和讨论，以期为此类问题的诊治和维护提供一些思路。

一、设计、施工等因素引起承载力不足、结构耐久性不足问题

比如，设计单位设计之初未考虑全面（未充分考虑抗震、温差、雪荷载等作用），导致建筑物存在设计缺陷。施工单位在施工中偷工减料的，使用不合格的建筑材料或未按照工程设计图纸或者技术标准施工等。

开篇的湖州市德清县纳奇科化妆品有限公司“1·11”厂房连廊坍塌事故就属于此类，官方公布的事故直接原因：涉事连廊两端节点采用轴向刚性连接方式，在温差作用下，预埋锚固钢筋抗拉强度不足，发生断裂；连廊西南端预埋锚固钢筋直径由20mm变成14mm，且直锚筋与锚板未采用T形压力埋弧焊焊接，增加钢筋断裂倾向。

以下单位对本次事故负有主要责任：

1）设计单位，存在连廊端部节点设计不合理，节点连接方式采用轴向刚性连接，未充分考虑温差影响；连廊设计图中未载明可变荷载等问题。

2）施工单位：存在未按设计图纸施工，将连廊西南端预埋锚固钢筋的直径由20mm变更为14mm，锚固钢筋未按规范和设计要求采用T形压力埋弧焊焊接，增加钢筋断裂倾向等。

二、腐蚀、高温环境引起的混凝土腐蚀、钢筋锈蚀

工业生产中会使用或产生如氯气、氯化氢、二氧化硫及其他无机、有机酸雾等腐蚀性介质，对建筑物有强烈的腐蚀作用。局部高温高湿环境也会降低混凝土结构耐久性等。

新疆某化工的烧碱厂房、循环水池厂房等经过现场勘查，发现现场结构安全问题严重。主要存在以下问题：

1）因高温造成的楼板钢筋混凝土保护层剥落、混凝土面坑洼不平等。

2）碱性生产厂房因介质腐蚀造成混凝土板底钢筋锈蚀，钢筋保护层剥落，混凝土梁、板截面缺损等。

3）循环水池中含有大量侵蚀性的化学物质，造成了结构梁体、板体的钢筋锈蚀，钢筋保护层剥落等问题。

该项目及时发现问题隐患，并通过科学鉴定评估，使用新型加固方法等进行加固修复，已经顺利解决以上问题。

三、干湿交替、冻融循环等引起的混凝土剥落、钢筋锈蚀

混凝土处于饱水状态和冻融循环交替作用是发生混凝土冻融破坏的必要条件。冻融破坏是我国北方地区工业建(构)筑物的主要耐久性病害之一。我国北方存在大量位于寒冷地区且经常与水接触的工业建(构)筑物，比如水位变化区的水工混凝土结构物、储料筒仓、水池等，经常会遭受不同程度的冻融破坏。

冷却塔

在混凝土受到冰冻的情况下，冷却塔内的钢筋由于塔壁内外气温差悬殊，将造成钢筋的冷缩不平衡，在混凝土中形成收缩应力，使钢筋与混凝土中的粘接性减弱或丧失而造成破坏。

四、机械冲击磨损、温度等综合因素造成的混凝土和钢筋磨损

吊车梁、大型冲压设备基座等在重复荷载长期作用下会发生开裂、破损，这种缺陷部位的裂缝发展较快，察觉不到或处理不当就会引起使用问题，甚至发生事故。

五、运维、管理不善，如变更使用功能未进行相应检测鉴定、加固，建筑物超负荷使用等

某化工厂加层部位-部分钢结构锈蚀

很多民营化工厂在扩大产能时未进行承载力验算、安全性鉴定等，仅凭借个人经验就进行厂房的功能变更、私自加盖、未进行及时且必要的周期性安全检查等，这些都是造成工业建筑耐久性降低的因素。因此需要在日常使用中做好定期检查，在改造中规范操作，确保结构安全。

四、总结

耐久性问题已成为影响结构寿命的重要因素。既有工业建筑混凝土结构所处环境和使用状况不同，产生耐久性问题的原因也各不相同，需要从设计、建造、运营维护、定期检测维修等多方面进行重视和行动。

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