一、试验背景
工厂在生产过程中,楼板需要承受各种设备、货物以及人员活动等荷载。为了准确评估工厂楼板的实际承载能力,确保其在使用过程中的安全性,需要进行楼板承重试验。
二、试验目的
确定工厂楼板在不同荷载工况下的承载能力,包括极限承载能力和正常使用承载能力。
检验楼板是否能够满足工厂当前及未来生产设备布置和货物堆放的承载要求。
为工厂的合理布局、设备安装以及可能的楼板加固提供科学依据。
三、试验依据
《建筑结构检测技术标准》(GB/T 50344 - 2019)
《混凝土结构设计规范》(GB 50010 - 2010)(2015 年版)(适用于混凝土结构楼板)
《钢结构设计标准》(GB 50017 - 2017)(适用于钢结构楼板)
工厂建筑的设计图纸(包括建筑、结构图纸)及相关技术文件
四、试验前准备
(一)资料收集与审查
收集工厂建筑的设计图纸,重点查看楼板的结构平面图、剖面图、配筋图(混凝土结构)、钢梁和钢柱布置图(钢结构)等,明确楼板的设计参数(如厚度、材料强度等级、配筋情况等)。
查阅工厂的设备清单和布局规划,了解楼板上预计放置的设备类型、重量、尺寸和分布情况。
查看楼板的施工记录,如混凝土浇筑记录(混凝土结构)、钢结构焊接和安装记录等,了解施工质量情况。
(二)试验设备与加载材料准备
试验设备
加载设备:根据预估的楼板承载能力和试验要求,选择合适的加载设备。常用的加载设备有液压千斤顶、重物堆载(如沙袋、砝码等)。如果采用液压千斤顶加载,还需要配套的油泵、压力表等设备。
测量设备:准备测量楼板变形的设备,如水准仪、全站仪、位移传感器等;用于测量应变的应变片、静态应变仪等设备;以及用于检测裂缝的裂缝宽度测量仪。
加载材料
如果采用重物堆载方式,准备足够数量的沙袋或砝码。加载材料的重量应经过jingque校准,确保加载荷载的准确性。要考虑加载材料的堆放方式,避免对楼板造成局部冲击荷载。
(三)测点布置
变形测点
在楼板底面和表面(根据需要)布置位移测点,用于测量楼板在加载过程中的竖向变形(挠度)。测点应均匀分布在楼板的关键部位,如跨中、支座附近、孔洞周边等。对于较大面积的楼板,可以采用方格网形式布置测点,间距一般为1 - 3 米。
在楼板的边缘和角部设置水平位移测点,以监测楼板在加载过程中是否出现水平位移,特别是对于有侧向约束的结构体系。
应变测点
根据楼板的结构形式和受力特点,在主要受力钢筋(混凝土结构)或钢梁(钢结构)上粘贴应变片。应变片应布置在跨中、支座等弯矩和剪力较大的部位,以及结构变截面、孔洞等应力集中区域。对于双向板,还应考虑两个方向的受力情况布置应变片。
五、试验过程
(一)预加载
在正式加载试验之前,进行预加载。预加载的目的是检查试验装置的可靠性、消除加载设备和楼板之间的接触不良等因素,观察楼板在初始荷载下的反应。
预加载荷载一般为预计极限荷载的 10% - 20%,采用分级加载方式,每级荷载持荷时间为 5 - 10分钟。在预加载过程中,观察并记录楼板的变形、应变情况以及是否有异常响声等现象。
(二)正式加载
加载方案
根据楼板的设计荷载、使用荷载以及预估的极限荷载,制定合理的加载方案。加载方式可以采用均布加载(如重物堆载)或集中加载(如通过分配梁将液压千斤顶的集中力转换为等效均布力)。
采用分级加载方式,每级加载量一般为预计极限荷载的 10% -20%。对于每级加载,持荷时间应根据楼板的类型和试验目的确定,一般为 10 - 30分钟。在持荷期间,观察楼板的变形、应变是否稳定,以及是否有新的裂缝出现等情况。
加载过程中的观测
变形观测:在加载过程中,使用水准仪、全站仪或位移传感器实时测量楼板各测点的竖向变形(挠度)和水平位移。记录每级荷载下的变形数据,并绘制变形- 荷载曲线,分析楼板的变形规律。
应变观测:通过静态应变仪实时读取应变片的数据,获取楼板主要受力构件(钢筋或钢梁)在各级荷载下的应变情况。绘制应变 -荷载曲线,分析楼板的受力状态和应力分布规律。
裂缝观测:在楼板底面和表面(通过反光镜等辅助工具)仔细观察裂缝的出现和发展情况。当发现裂缝时,使用裂缝宽度测量仪测量裂缝的宽度、长度和位置,并记录裂缝出现时的荷载等级。
(三)极限状态判定与加载终止
当楼板出现下列情况之一时,可判定达到极限状态,应终止加载:
楼板的变形(挠度)急剧增加,超过规范允许值或试验方案规定的限值。例如,对于混凝土楼板,跨中挠度达到跨度的1/50(根据具体规范和设计要求)。
楼板主要受力构件(如混凝土结构的钢筋、钢结构的钢梁)的应变达到屈服应变,通过应变 - 荷载曲线的突变或应变仪读数判断。
楼板出现大量新的裂缝,且裂缝宽度快速增大,超过规范允许的大裂缝宽度(如混凝土结构楼板裂缝宽度达到 0.3mm)。
楼板发出明显的破坏响声,如混凝土破碎声、钢结构构件屈服的响声等。
六、试验结果
(一)变形结果
在各级荷载作用下,记录楼板各测点的竖向变形(挠度)和水平位移数据。以某典型测点为例,绘制变形 -荷载曲线,可以发现楼板的变形在加载初期基本呈线性增长,随着荷载的增加,变形增长速率逐渐加快。
在极限荷载作用下,楼板跨中的大挠度达到 [具体数值] mm,与楼板跨度的比值为[具体比值],对比规范允许值进行分析。例如,对于跨度为 6 米的混凝土楼板,规范允许的跨中挠度限值为 6000/50 =120mm,实际大挠度小于此限值,说明在极限荷载下楼板的变形仍在可控范围内。
(二)应变结果
根据应变片测量的数据,绘制主要受力构件(钢筋或钢梁)的应变 -荷载曲线。从曲线中可以看出,在加载初期,应变与荷载呈线性关系,表明楼板处于弹性工作阶段。随着荷载的增加,应变增长速率逐渐变化,当接近极限荷载时,应变曲线出现明显的非线性变化。
在极限荷载作用下,主要受力钢筋(混凝土结构)或钢梁(钢结构)的大应变达到[具体数值],与材料的屈服应变进行对比。如果大应变未达到屈服应变,说明楼板的主要受力构件尚未屈服,仍具有一定的承载潜力;如果超过屈服应变,则表明构件已经屈服,楼板可能处于破坏边缘。
(三)裂缝结果
详细记录裂缝出现的位置、荷载等级、宽度和长度的发展情况。在试验过程中,初的裂缝一般出现在楼板的跨中或支座附近,随着荷载的增加,裂缝逐渐向四周扩展,宽度也不断增大。
例如,在达到极限荷载的 [X]% 时,楼板跨中出现条裂缝,宽度为 0.05mm。当加载至极限荷载时,裂缝大宽度达到0.25mm(小于规范允许的 0.3mm),裂缝长度延伸至 [具体长度],分析裂缝的发展情况对楼板承载能力的影响。
七、试验结论
根据试验结果,评估工厂楼板的承载能力。如果在试验过程中,楼板能够承受预计的极限荷载,且变形、应变和裂缝等指标均在规范允许范围内,说明楼板的实际承载能力满足要求。
结合工厂的设备布置和使用荷载情况,判断楼板是否能够安全地承载工厂的生产活动。如果试验结果显示楼板的承载能力不足,应提出相应的建议,如限制设备重量、调整设备布局或者对楼板进行加固。
八、建议
安全使用建议
根据试验确定的楼板承载能力,为工厂的设备布置和货物堆放提供安全荷载限制。例如,建议每平方米楼板的均布活荷载不超过 [具体数值]kN。
对于局部集中荷载较大的设备,应在设备下方设置专门的基础或采取局部加固措施,避免对楼板造成过大的局部压力。
维护与监测建议
建立楼板的定期检查制度,重点检查楼板的变形、裂缝情况。可以在关键部位设置长期监测点,如位移传感器和应变片,定期收集数据,及时发现楼板的潜在安全隐患。
在日常维护中,注意保护楼板表面,避免重物的冲击和过度磨损,影响楼板的承载性能