某煤棚安全性鑒定方法探究

王松松

（太原市建筑工程質量檢測站有限公司 ，山西 太原 030000）

1 煤棚結構的概況

某煤泥棚位于某省，該煤棚平面形式呈矩形，東西長58.3m，南北寬37.9m，建筑面積約為2200m2，檐口高度為10.5m，建筑總高度為17.5m。該煤棚豎向承重構件為格構柱，屋架為倒三角形拱式管桁架，為單跨拱桁架，跨度為37.2m，共設8 榀桁架。屋面圍護系統由單層壓型彩鋼板、玻璃纖維采光板及C 型鋼檁條組成，檁條間距為1.2m。墻體圍護采用單層彩鋼板和C 型鋼檁條，檁條間距為1.3m。

圖1 煤棚正面圖

2 需要調查的內容

經調查，該煤泥棚結構形式為管桁架結構，由豎向承重系統，屋蓋系統，圍護系統和支撐系統組成，豎向構件為格構柱，屋蓋系統形式為拱形管桁架，圍護系統由檁條、彩鋼板組成，支撐系統由柱間支撐組成。該煤泥棚豎向承重構件為格構柱，格構柱肢件采用4 根?168×6.0 焊管，肢件間距均為700mm，綴材均采用?60×6.0 焊管。KFZ 采用?325×7.0 焊接螺旋管。屋蓋系統為8 榀單跨拱桁架，起拱高度7.0m，跨度37.2m。拱形桁架上弦桿、下弦桿均采用?89×6.0 鋼管，腹桿采用?45×3.5 鋼管，水平拉撐采用?20 圓鋼。屋面圍護系統結構由單層彩鋼板、玻璃纖維采光板及C 型鋼檁條組成，檁條截面尺寸為160×50×20×2.5，檁條間距為1.2m，拉條采用?10 圓鋼。外墻圍護結構系統由單層彩鋼板和C 型鋼檁條組成，檁條截面尺寸為160×50×20×2.5，檁條間距為1.3m，拉條采用?10 圓鋼。柱間支撐采用角鋼。

3 現場檢測內容

依據《鋼結構現場檢測技術標準》GB/T 50621-2010 表3.4.4 中B 類抽樣方案，結合現場實際條件對具備觀測條件的鋼柱，采用R-422NM 全站儀進行抽樣觀測。

根據現場觀測結果可知，該煤泥棚鋼柱側向（水平）位移均滿足《工業建筑可靠性鑒定標準》GB50144-2019 第7.3.9 條規定的要求。最大側向（水平）位移為11mm，各構件無明顯變形。

現場采用表面硬度法對鋼材強度檢測，其基本原理是用一規定質量的沖擊體在一定彈力作用下，以一定速度沖擊試樣表面，測量沖擊體試樣表面1mm 處的沖擊速度與回彈速度，利用電磁原理，感應出與速度成正比的電壓，較硬的材料產生的反彈速度大于較軟者，里氏硬度用反彈速度與沖擊速度的比值來表示，計算公式如下：

式中：HL-里氏硬度值

VR-沖擊體回彈速度

Va-沖擊體沖擊速度

根據《金屬里氏硬度試驗方法》GB/T17394.1-2014，將檢測出的里氏硬度值換算成維氏硬度，根據《黑色金屬硬度及強度換算值》GB/T117294-1999 將換算的維氏硬度換算為抗拉強度，進而推出鋼材的牌號。該煤泥棚鋼柱的抗拉強度Rm均在370-500MPa 之間，其鋼材牌號推定為Q235。

依據《鋼結構焊接規范》GB 50661-2011 第8.2.1 條的焊縫外觀質量規定，對現場焊縫進行檢測。

經排查，該煤泥棚鋼構件焊縫外觀質量一般，部分焊縫表面存在銹蝕、焊瘤、焊渣等表面缺陷，不滿足《鋼結構焊接規范》GB 50661-2011 中焊縫外觀質量規定的要求。

根據現場檢測結果，采用3D3S 結構計算分析軟件對該煤泥棚門式剛架承載力進行驗算校核，桿件截面以現場檢測結果為準。模型中結構自重由軟件自動導算，荷載依據現場檢測結果及《建筑結構荷載規范》GB 50009-2012 選取，計算參數依據《鋼結構設計標準》GB 50017-2017 選取。

1）經驗算，在各種荷載組合作用下，鋼柱強度應力比值＜1，滿足《鋼結構設計標準》GB50017-2017 的規定，鋼柱承載力滿足要求。。

2）經驗算，在各種工況組合作用下，拱桁架最大應力比集中在桁架兩側支座處、跨中桿件，個別構件應力比值＞1。

3）經驗算，在標準荷載組合作用下，拱桁架最大位移值為54.22mm（向下），滿足規范《空間網格結構技術規程》JGJ7-2010 桁架位移限值的要求。

4 安全性評價

根據《工業建筑可靠性鑒定標準》GB50144-2019 第7 節結構系統的鑒定評級要求，分別對地基基礎、上部承重結構和圍護結構三個結構系統的安全性等級和使用性等級進行評定。該煤泥棚的地基基礎沉降趨于穩定，不存在影響上部結構安全的過大的沉降變形情況，該煤泥棚地基基礎的安全性等級評為B 級。按《工業建筑可靠性鑒定標準》GB50144-2019 的要求，上部承重結構的安全性等級，按結構整體性和承載功能兩個項目分別評定，取其中較低等級作為上部結構的安全性等級。依據《工業建筑可靠性鑒定標準》GB50144-2019 第7.3 條的規定，結合計算結果將該煤泥棚上部承重結構按結構承載功能等級評為B 級。

經綜合分析，某煤泥棚地基基礎的安全性等級評為B 級、上部承重結構按結構承載功能等級評為B 級、某煤泥棚可靠性綜合鑒定評級為二級。

5 結語

隨著環保要求的提高，很多煤炭企業建造了煤棚，本文為了解煤棚安全狀況進行了實際說明，為了解煤棚的安全狀況提供了方法。