某單層鋼結(jié)構(gòu)廠房的結(jié)構(gòu)安全性鑒定與加固處理

陳 銘 超

(福建省建筑科學(xué)研究院,福建 福州 350025)

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某單層鋼結(jié)構(gòu)廠房的結(jié)構(gòu)安全性鑒定與加固處理

陳 銘 超

(福建省建筑科學(xué)研究院,福建 福州 350025)

介紹了某單層鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)安全性鑒定的方法和步驟，在現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)以及對(duì)實(shí)測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析計(jì)算的基礎(chǔ)上，得出了鑒定結(jié)論，并提出了相應(yīng)的加固處理建議，為類似工程提供參考。

鋼結(jié)構(gòu)廠房，安全性鑒定，加固處理

鋼結(jié)構(gòu)廠房由于其自重輕、強(qiáng)度高、施工周期短，環(huán)保等方面的特點(diǎn)逐漸取代了較為笨重的混凝土結(jié)構(gòu)廠房，在建筑工程中得到了廣泛的應(yīng)用[1-3]。然而隨著鋼結(jié)構(gòu)廠房的日益增多，一些問題也隨之而來，很多廠房建造時(shí)因?yàn)闆]有按圖施工或者原設(shè)計(jì)本來就存在不合理因素等原因，其安全性存在較大的隱患，亟需對(duì)這類廠房結(jié)構(gòu)進(jìn)行鑒定和加固，從而保證結(jié)構(gòu)安全[4]。本文通過某單層鋼結(jié)構(gòu)廠房的工程實(shí)例，介紹其結(jié)構(gòu)安全性鑒定的步驟，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢查結(jié)果計(jì)算分析，結(jié)合規(guī)范[5-8]得出鑒定結(jié)論，提出相應(yīng)的加固處理意見。

1 概況

福建泉州市某石材有限公司生產(chǎn)車間為單層鋼結(jié)構(gòu)廠房，建筑平面呈矩形，平面尺寸為91 m×45.5 m，總建筑面積為7 658 m2，建于2012年。為了解結(jié)構(gòu)質(zhì)量以及廠房結(jié)構(gòu)安全性，在業(yè)主委托下對(duì)該廠房進(jìn)行結(jié)構(gòu)安全性鑒定，鑒定過程中委托方提供相關(guān)設(shè)計(jì)圖紙。

2 現(xiàn)場(chǎng)檢查情況

2.1 建筑結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀

現(xiàn)場(chǎng)檢查該廠房的結(jié)構(gòu)形式為單層雙跨實(shí)腹式輕型門式剛架結(jié)構(gòu)，采用H型鋼柱、鋼梁，屋面為彩色壓型鋼板。廠房外圍為墻檁條和壓型鋼板墻面組成的輕型墻架。～軸跨間設(shè)置2臺(tái)起重量為5 t的橋式起重機(jī)，～?軸跨間設(shè)置1臺(tái)起重量為15 t的橋式起重機(jī)。廠房平面布置見圖1,門式剛架立面示意圖見圖2。

2.2 柱、梁截面尺寸檢查

現(xiàn)場(chǎng)抽取部分H型鋼柱、鋼梁以及吊車梁量取截面尺寸，檢查結(jié)果見表1。將檢查結(jié)果與施工圖紙進(jìn)行核對(duì)，發(fā)現(xiàn)該廠房部分梁柱截面尺寸與設(shè)計(jì)圖紙明顯不符，其中,～?軸所檢鋼梁以及軸所檢鋼柱截面尺寸均小于設(shè)計(jì)要求，其余所檢構(gòu)件尺寸符合設(shè)計(jì)圖紙要求。

表1 H型鋼柱及H型鋼梁截面尺寸抽樣檢查結(jié)果

mm

2.3 圍護(hù)構(gòu)件檢查

現(xiàn)場(chǎng)檢查該廠房屋面檁條及墻檁條均采用C形卷邊冷彎薄壁型鋼，規(guī)格均為C150 mm×40 mm×15 mm×2.0 mm；檁條跨度均為7.0 m，其中屋面檁條間距均為1 350 mm，墻檁條間距均為1 150 mm，在屋面檁條及墻檁條處柱間設(shè)置兩道φ10 mm圓鋼拉條。現(xiàn)場(chǎng)檢查～軸屋面鋼梁下翼緣未設(shè)置隅撐，不符合規(guī)范[6]要求。

2.4 支撐系統(tǒng)檢查

剛架在邊柱、中柱的柱頂及鋼梁跨中設(shè)置縱向剛性系桿，縱向剛性系桿均為110 mm×2.0 mm鋼管，表2為剛性系桿長細(xì)比計(jì)算結(jié)果，結(jié)果表明縱向剛性系桿長細(xì)比滿足規(guī)范[7]對(duì)支撐構(gòu)件長細(xì)比的要求。屋面水平支撐及剛性系桿平面布置示意圖見圖3。

表2 剛性系桿長細(xì)比計(jì)算結(jié)果

構(gòu)件規(guī)格/mm計(jì)算長度l0/mmi/mmλ容許長細(xì)比[λ]110×2．0700038．2183200

2.5 節(jié)點(diǎn)檢查

現(xiàn)場(chǎng)檢查該廠房鋼柱均采用三對(duì)24 mm錨栓的平板式柱腳，柱腳錨栓均為單螺母，不滿足規(guī)范[6]規(guī)定。廠房鋼梁與鋼柱、鋼梁間連接端板均采用12顆22 mm螺栓連接。吊車梁下翼緣與鋼柱牛腿采用4顆螺栓固定，牛腿與鋼柱采用焊接連接。現(xiàn)場(chǎng)抽取節(jié)點(diǎn)進(jìn)行外觀檢查，螺栓局部未擰緊但未發(fā)現(xiàn)漏擰現(xiàn)象，節(jié)點(diǎn)桿件無彎曲；牛腿與鋼柱節(jié)點(diǎn)焊縫較均勻飽滿，未見明顯裂紋等缺陷。圖4,圖5為節(jié)點(diǎn)實(shí)圖。

2.6 構(gòu)件偏差及腐蝕檢查

現(xiàn)場(chǎng)對(duì)該廠房鋼構(gòu)件外觀進(jìn)行檢查，結(jié)果表明該廠房鋼構(gòu)件未產(chǎn)生明顯的外觀質(zhì)量偏差、損傷，柱、梁及支撐鋼構(gòu)件表面均有采取涂漆措施，現(xiàn)場(chǎng)檢查鋼構(gòu)件表面出現(xiàn)少量點(diǎn)蝕，構(gòu)件面漆未見明顯脫落。

2.7 地基基礎(chǔ)

該廠房采用柱下鋼筋混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)，受現(xiàn)場(chǎng)條件限制未對(duì)基礎(chǔ)開挖檢查，該廠房上部結(jié)構(gòu)未見明顯的整體傾斜，地面及圍護(hù)墻體檢查結(jié)果未發(fā)現(xiàn)明顯沉降裂縫，地基基礎(chǔ)現(xiàn)階段工作狀態(tài)尚屬正常。

3 鋼材強(qiáng)度檢測(cè)

該廠房鋼材全部采用Q345鋼。為了解該廠房的實(shí)際鋼材強(qiáng)度，且避免廠房結(jié)構(gòu)造成不必要的損傷，根據(jù)GB/T 17394—1998金屬里氏硬度實(shí)驗(yàn)方法和GB/T 1172—1999黑色金屬硬度及強(qiáng)度換算值的規(guī)定，現(xiàn)場(chǎng)抽取一定數(shù)量的鋼梁、鋼柱，采用里氏硬度計(jì)現(xiàn)場(chǎng)無損檢測(cè)型鋼強(qiáng)度的方法對(duì)該廠房鋼材強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)。檢測(cè)結(jié)果表明，該結(jié)構(gòu)廠房現(xiàn)場(chǎng)所檢H型鋼柱、H型鋼梁的鋼材極限強(qiáng)度值為483 MPa～521 MPa，達(dá)到鋼材牌號(hào)Q345的國家標(biāo)準(zhǔn)要求，滿足設(shè)計(jì)要求。

4 計(jì)算分析

4.1 承載力計(jì)算參數(shù)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)結(jié)果，采用PKPM軟件進(jìn)行承載力驗(yàn)算。計(jì)算時(shí)，結(jié)構(gòu)布置、截面尺寸、材料強(qiáng)度按現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際檢測(cè)結(jié)果取值；壓型鋼板屋面(含檁條)恒荷載取為0.2 kN/m2，屋面活載取為0.3 kN/m2，基本風(fēng)壓取為0.6 kN/m2，其余計(jì)算參數(shù)按相應(yīng)的規(guī)范取值。

4.2 計(jì)算結(jié)果

表3 構(gòu)件強(qiáng)度和穩(wěn)定性驗(yàn)算結(jié)果

5 鑒定結(jié)論

綜上所述，該廠房存在以下幾個(gè)問題：

1)廠房施工質(zhì)量存在問題。鋼梁以及部分鋼柱實(shí)測(cè)截面尺寸小于設(shè)計(jì)要求;軸柱間支撐間距大于規(guī)范規(guī)定值；～軸屋面鋼梁下翼緣未設(shè)置隅撐；柱間支撐及屋面橫向水平支撐多處支撐拉桿松弛；柱角均為單螺母，不滿足規(guī)范規(guī)定應(yīng)采用雙螺母的規(guī)定。

2)通過計(jì)算分析，發(fā)現(xiàn)部分梁、柱最大應(yīng)力超過鋼材屈服強(qiáng)度，平面內(nèi)外穩(wěn)定應(yīng)力比超過極限值，部分梁撓跨比超限，存在一定的安全隱患，一旦遭遇到外力的影響，結(jié)構(gòu)很容易造成破壞。

6 加固處理建議

根據(jù)檢查鑒定的結(jié)果，應(yīng)采取相應(yīng)的加固處理措施，加固方案應(yīng)技術(shù)可靠、經(jīng)濟(jì)合理、施工方便，且必須充分考慮現(xiàn)有結(jié)構(gòu)實(shí)際情況以及加固后結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)，對(duì)結(jié)構(gòu)整體進(jìn)行分析，使得加固后的結(jié)構(gòu)體系傳力明確，結(jié)構(gòu)可靠。首先對(duì)于強(qiáng)度及穩(wěn)定性不足的鋼柱，采用焊接鋼板或型鋼來加大柱構(gòu)件截面，以提高鋼柱的強(qiáng)度及穩(wěn)定性；對(duì)撓度過大、強(qiáng)度及穩(wěn)定性不足的鋼梁，于上、下翼緣處粘鋼板或于下翼緣處粘工字型鋼，并在鋼梁下翼緣處增設(shè)隅撐；柱角全部采用雙螺母，柱間支撐及屋面水平支撐拉桿松弛處拉緊或者進(jìn)行置換；軸處按照規(guī)范規(guī)定增設(shè)柱間支撐，使得整個(gè)廠房形成剛度加強(qiáng)的橫向空間構(gòu)架，有效地提高廠房剛架結(jié)構(gòu)的縱向剛度和整體穩(wěn)定性。

7 結(jié)語

隨著鋼結(jié)構(gòu)廠房日趨增多，設(shè)計(jì)施工質(zhì)量良莠不齊，鋼結(jié)構(gòu)廠房的檢測(cè)鑒定以及加固工作也會(huì)不斷增加。目前，對(duì)于已有結(jié)構(gòu)物的檢測(cè)、鑒定以及加固的步驟和標(biāo)準(zhǔn)還不夠系統(tǒng)和完善，很多要求還不夠明確，需要將已有結(jié)構(gòu)物的檢測(cè)、鑒定、加固作為一個(gè)系統(tǒng)來研究[9]。

[1] 司金濤,周志云.某醫(yī)技樓鋼結(jié)構(gòu)加層抗震鑒定及加固探討[J].工業(yè)建筑,2011,41(4):135-138.

[2] 崇金玲,徐趙東,孫正華.單層鋼結(jié)構(gòu)廠房抗震鑒定研究[J].建筑結(jié)構(gòu),2015(9):14-19.

[3] 姚立偉.某鋼結(jié)構(gòu)廠房安全性的檢查鑒定方法[J].山西建筑,2015,41(36):34-35.

[4] 單明志.對(duì)于門式剛架廠房的鑒定和加固方法的研究[D].大連：大連理工大學(xué),2013.

[5] GB 50144—2008,工業(yè)建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)[S].

[6] GB 51022—2015,門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范[S].

[7] GB 50017—2003,鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[8] GB 50009—2012,建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范[S].

[9] 李 艷.工程結(jié)構(gòu)可靠性鑒定技術(shù)研究與應(yīng)用[D].南昌：南昌大學(xué)，2010.

On structural safety evaluation and consolidation treatment of some single-story steel structural workshops

Chen Mingchao

(ArchitecturalScienceInstituteofFujianProvince,Fuzhou350025,China)

The paper introduces the methods and steps for the safety evaluation of some single-storey steel structure workshops, achieves the evaluation conclusion based on the analysis and calculation of the site detection and measured results, and points out the respective consolidation treatment, so as to provide some reference for similar projects.

steel structural workshop, safety evaluation, consolidation treatment

1009-6825(2017)11-0047-03

2017-02-06

陳銘超(1989- )，男，碩士，助理工程師

TU317

A