某鋼桁架結構皮帶通廊安全性分析

李衛文

（山西工程職業技術學院，山西太原030009）

某鋼桁架結構皮帶通廊安全性分析

李衛文

（山西工程職業技術學院，山西太原030009）

以某選煤廠鋼桁架皮帶通廊為例，利用M idas有限元結構分析軟件對該段皮帶通廊主要結構構件的承載力進行建模驗算，從構件承載力、構造連接、構件變形等幾個方面對該結構進行鑒定評級，并對不符合規范要求的部分構件提出相應的加固措施和處理意見。為類似結構受力研究和鑒定分析提供一定的參考。

鋼桁架；鑒定；加固

引言

鋼桁架結構由于自重輕，承載力高，適用于大跨度結構，現在在實際工程中的應用越來越多，但由于鋼結構易銹蝕，抗腐能力差，同時桁架結構桿件在外部因素作用下易變形，而導致結構產生安全隱患，因此對工作中鋼桁架結構的定期檢測很重要。

1　工程概況

該選煤廠皮帶通廊建設于20世紀90年代，其中皮帶通廊機頭第一跨鋼桁架結構通廊長約25m，該段皮帶通廊的主要結構形式為鋼桁架結構，桿件為鍍鋅焊接鋼管，節點選用焊接空心球。由于該通廊使用過程中振動過大，且年久失修，鋼桁架構件存在腐蝕情況，存在一定的安全隱患，所以決定對該結構進行結構安全鑒定。該段皮帶通廊現狀見圖1和圖2所示。

圖1　皮帶通廊內部現狀

圖2　皮帶通廊外觀現狀

2　計算分析

結合現場檢測結果和原設計圖紙，并按照現場實際荷載，建立該鋼桁架結構的計算模型，對其承載能力進行分析。

2.1結構計算模型

根據現場檢測結果，采用MIDASGen結構計算分析軟件對該桁架結構承載力進行驗算校核。計算模型見圖3所示。模型中結構自重由軟件自動計算，荷載及計算參數依據現場檢測結果及《建筑結構荷載規范》、《鋼結構設計規范》、《空間網格結構技術規程》選取，詳細參數見表1。

表1　荷載及結構設計參數選取

圖3　鋼桁架計算模型

2.2桁架結構驗算結果

未考慮銹蝕等損傷的情況下，經計算，該通廊有30根構件的強度驗算應力比及長細比不滿足要求，其余構件均滿足要求。且現有結構下弦桿件已銹蝕嚴重，對桿件截面尺寸明顯削弱，考慮截面損傷的情況下，構件驗算結果見圖4。

圖4　鋼結構驗算結果

圖5　截面損傷后鋼結構驗算結果

通過圖4與圖5的對比，我們可認為該銹蝕損傷已對結構構件的強度和穩定性能產生不利影響。

3　結構可靠性評價

根據《工業建筑可靠性鑒定標準》GB50144-2008，通廊可靠性等級按照構件、結構系統、鑒定單元三個層次分四級由下而上逐層評定。單元一般指由變形縫所劃分的構筑物區段，根據本次鑒定對象的特點，通廊只有一個鑒定單元。

3.1承重結構體系

3.1.1承重結構安全性等級評定

根據《工業建筑可靠性鑒定標準》GBJ50144-2008中第7.3.1條安全性等級應按結構整體性和承載功能兩個項目進行評定。

1）結構整體性。

通廊結構現場變形測試及計算分析，結構整體外觀完好，結構布置合理，傳力路徑明確，支撐桿件長細比符合現行國家標準規范的要求，但下弦桿件漆膜剝落嚴重、部分構件存在較大銹蝕等耐久性損傷，構件銹蝕厚度普遍在0.5～1.0mm，對結構整體性影響較大，支撐系統連接評級較低，綜上所述該通廊的整體性綜合評級可定為C級。通廊結構的整體性評級結果見表2。

2）承重功能。

根據鋼桁架承載力驗算結果可知，該結構的承載力不滿足正常使用要求；且根據現場檢測該通廊結構下弦桿件普遍存在銹蝕，節點位置連接存在缺陷，已對結構承重能力及穩定性產生不利影響。

表2　通廊結構整體性評級表

綜上所述，依據《工業建筑可靠性鑒定標準》GB50144-2008第7.3.3條的規定，該通廊上部承重結構的承載功能應評定為D級。

3.1.2上部承重結構使用性等級評定

鋼構件的使用性等級應按變形、偏差、一般構造和腐蝕等項目進行評定，并取其中最低等級作為構件的使用性等級。下弦桿件、節點全部銹蝕嚴重，上弦及腹桿底漆基本完好，但邊角處可能有銹蝕，易銹部位的平面上有少量點蝕。所以對通廊上部承重結構的使用性等級評定為下弦及下弦支座全部評為C級，上弦及腹桿評為B級，其結果見表3。

表3　桁架結構的使用性等級評定結果

依據《工業建筑可靠性鑒定標準》GB50144-2008第7.36條的規定，由于上部承重結構產生的振動對人體健康產生不利影響，應考慮振動對該結構系統的正常使用性影響。由于該通廊使用過程中振動過大，人體在振動環境下有不舒適感，生產功效降低，因此該通廊上部承重結構的使用性等級綜合評為C級。

3.1.3上部承重結構可靠性等級評定

綜上所述，該通廊上部承重結構的安全性等級評為D級，使用性評為C級，因此上部承重結構的可靠性等級應評為D級。

3.2圍護結構系統

該通廊的屋面及墻體波紋壓型鋼板構造合理，符合國家現行標準規范要求，無變形或損壞；連接方式正確連接構造符合國家現行標準規范要求；對主體結構的安全沒有影響，因此通廊的圍護結構體系級為B級。

3.3綜合鑒定評級

綜合上述評定結果，依據《工業建筑可靠性鑒定標準》（GB50144-2008）第9.4節中的相關規定，該廊的可靠性評為四級，即可靠性極不符合國家現行標準規范要求，已嚴重影響整體安全，必須立即采取措施。

4　結論及建議

該段通廊結構目前的可靠性等級為四級，屬于最低級別，這表明現有結構極不符合國家現行標準規范要求，已嚴重影響通廊結構的使用安全，必須立即采取措施。有鑒于上述的鑒定結果，提出以下幾點處理意見及建議。

考慮到該段通廊實際情況且設備運轉過程中產生較大振動，建議對該段通廊結構進行加固處理。

1）針對銹蝕桿件，建議采用噴砂結合電動鋼刷除銹工藝，徹底除去以前的漆皮和鐵銹，后刷高質量防腐漆。

2）針對通廊結構振動過大及承載力不足的情況，建議對整個通廊結構進行加固，提高通廊結構的剛度及承載力，保證結構的正常使用。

3）通廊鋼桁架加固完成后，應加強對結構變形的檢測，并定期對結構、構件進行檢查、維護。

（編輯：劉楠）

Safety Analysis of Belt Corridor w ith Steel Truss Structure

LiW eiwen
(Shanxi Engineering Vocational College,Taiyuan Shanxi030009)

Taking a steel truss belt corridor in a coal preparation plant as an example,this paper conducts model checking on the bearing capacity of the main structural components of the belt corridor using the Midas finite element structural analysis software, identifies and rates the structure from the aspects of bearing capacity,structural joints and deformation,and puts forward the corresponding suggestion and reinforcement measures for parts of the components which do not meet the requirements of the specification to provide some reference for research and identification of similar structure.

steel truss;identification;reinforcement

TU746.3

A

2095-0748(2016)21-0063-03

10.16525/j.cnki.14-1362/n.2016.21.28

2016-10-05

李衛文（1978—），男，山西祁縣人，講師，主要研究方向：鋼結構設計、施工和檢測加固。