鋼框架結構建筑檢測鑒定與加固設計

司道林

(濟南工程職業技術學院，山東 濟南 250200)

引言

隨著經濟發展，鋼結構廣泛地應用在房屋建筑領域。部分建筑物在未履行正常審批手續的前提下提前施工，施工過程中會出現設計圖紙不正規、質監資料不全等問題。針對這一種情況，為了保證結構安全性，需要對既有建筑物進行檢測鑒定。本文以某鋼結構房屋為例，從工程實際出發介紹了鋼框架結構建筑物的檢測內容和加固處理方案。

1 工程概況

某鋼結構建筑為鋼框架結構商業配套用房，建于2010年，地上兩層，首層層高為3.90m，二層層高為3.60m，總高度為7.95m。該鋼框架結構商業配套用房的基礎結構為鋼筋混凝土獨立基礎，樓面和屋面均采用壓型鋼板與混凝土組合樓板，鋼柱和鋼梁均采用Q345-B的實腹式焊接工字型截面，梁柱節點均采用大六角頭摩擦型高強螺栓進行連接，螺栓的性能等級為10.9級。該鋼框架結構商業配套用房結構平面圖如圖1所示。

該鋼框架結構商業配套用房無正規設計圖紙，且施工時質監資料不全，為保證結構安全，對該鋼框架建筑物主體結構進行安全性檢測鑒定。

圖1 一、二層結構平面布置圖

2 鋼框架結構檢測鑒定

通過現場實際情況和相關檢測鑒定標準[1-2]規范，對該鋼框架結構商業配套用房的主體結構進行現場檢測，其檢測內容包括鋼梁截面尺寸、高強螺栓扭矩、鋼材強度、宏觀狀況等。

2.1 鋼梁截面尺寸檢測

本工程鋼梁截面均為焊接型工字型截面。對其截面尺寸進行檢測時，采用鋼卷尺量測構件截面高度和寬度，鋼板測厚儀量測構件壁厚，鋼梁截面示意圖見圖2。

圖2 梁截面測試位置示意圖

現場檢測數據參照《鋼結構工程施工質量驗收規范》(GB 50205—2017)中附錄C表C.0.1和7.2節[3]規定及《熱軋H型鋼和剖分T型鋼》(GB/T 11263—2017)中5.2條[4]的規定，實測工程中焊接H型鋼梁的截面尺寸偏差均滿足鋼結構驗收規范的要求。

2.2 高強螺栓扭矩檢測

本工程中的高強螺栓均采用10.9級M20摩擦型高強螺栓。根據《鋼結構工程施工質量驗收規范》(GB50205-2017)中對高強螺栓連接副扭矩系數的試驗數值的要求：每組8套連接副扭矩系數的平均值應為0.110～0.150[3]。本工程取連接副扭矩系數平均值0.130，對10.9級M20高強螺栓終擰扭矩進行抽查，檢測結果詳見表1。可以得到：實測構件中高強螺栓連接副施工終擰扭矩偏差均不滿足驗收規范要求。

表1 高強螺栓連接副施工扭矩檢測結果

2.3 鋼材強度檢測

現場采用HLN-11型里氏硬度計對鋼梁的里氏硬度值進行抽樣檢測，檢測結果詳見表2。

根據《金屬里氏硬度試驗方法》(GB/T 17394—1998)[5]和《黑色金屬硬度及強度換算》(GB/T 1172—1999)[6]中的相關標準，所測構件里氏硬度值均滿足規范要求。

2.4 宏觀檢測

現場檢測時，發現一層頂和二層頂3軸、4軸處鋼梁端部與混凝土剪力墻連接處節點存在問題：錨栓數量被改為4個，螺栓布置方式與設計不符；部分節點處鋼梁端板施工偏差大，螺栓孔采用電焊后開孔；部分節點鋼梁腹板采用角焊縫三面圍焊方式與端板連接，與原設計不符，如圖3和圖4所示。

表2 鋼材里氏硬度檢測結果

圖3 螺栓布置方式與設計不符

圖4 螺栓孔采用電焊后開孔

現場檢測時，未發現該鋼框架結構商業配套用房外圍護墻存在因地基不均勻沉降而引起的圍護墻體變形、開裂等現象；未發現鋼柱、鋼梁等主受力構件存在因承載力不足引起的明顯變形；未發現梁柱節點、梁梁節點以及桿件對接焊縫存在因承載力不足引起的開裂現象。

3 承載力驗算

依據原設計圖紙、現場實測數據以及目前該鋼框架結構建筑物的所受荷載狀況，采用中國建筑科學研究院PKPM結構設計軟件對該鋼框架結構建筑物進行承載力復核驗算。

該鋼框架結構建筑物一層頂和二層頂3軸、4軸處鋼梁端部與混凝土剪力墻連接處節點錨栓數量被改為4個，布置方式與設計不符，承載力驗算時按照鉸支座考慮；部分節點鋼梁腹板采用角焊縫三面圍焊的方式與端板連接，與原設計不符，承載力驗算時也按照鉸支座考慮。經驗算，該鋼框架結構建筑物一層2-B軸鋼柱和2-C軸鋼柱的承載力不滿足現行規范的要求。

4 鑒定結論

(1)部分節點處鋼梁端板施工偏差較大，螺栓孔采用電焊后開孔，影響結構承載力，建議進行加固處理。

(2)該建筑物實測構件高強螺栓連接副施工終擰扭矩偏差不滿足驗收規范要求，建議按照規范要求進行復擰。

(3)該建筑物一層2-B軸鋼柱和2-C軸鋼柱的承載力不滿足現行規范的要求，建議對一層2-B軸鋼柱和2-C軸鋼柱進行加固處理。

5 鋼框架結構商業配套用房加固方案

根據《鋼結構設計規范》(GB50017-2017)及相關規范[7-8]并結合建筑物的實際情況，進行加固方案的比選，選取技術可行、施工便捷、經濟合理的鋼結構加固設計方案。

(1)在一層頂和二層頂3軸、4軸處鋼梁端部與混凝土剪力墻連接處部分節點處后加鋼支座進行加固，見圖5。

圖5 節點后加鋼支座加固

(2)按照規范要求對建筑物實測不滿足終擰扭矩偏差驗收要求的高強螺栓進行復擰。

(3)對該鋼框架建筑物一層2-B軸鋼柱和2-C軸鋼柱沿鋼柱全長在原翼緣板上加焊鋼板進行加固處理，見圖6。

6 結語

(1)政府相關部門應該進行行政機構改革創新，優化行政審批程序，縮短行政審批時間，建設單位應當積極配合依法履行建設項目審批手續。

(2)鋼結構建筑檢測鑒定前，應先根據相關標準法規的規定，結合建筑物的設計圖紙和現場實際情況確定檢測鑒定方案，明確檢測程序和檢測內容，確保檢測結果能夠全面反映結構現狀，滿足檢測鑒定要求。

圖6 鋼柱加焊鋼板加固

(3)根據檢測所測得的實際數據和鋼結構實際情況，建立合理的計算模型對鋼結構進行分析驗算。針對不滿足安全性要求的結構構件和工程現場的問題缺陷需要進行加固處理以滿足建筑結構的安全性。

(4)加固方案選擇時，應綜合考慮建筑物的功能要求、業主對工期和成本的要求以及加固方案的可實施性來確定最合理的加固處理方案。