某單層鋼結構廠房的結構安全性鑒定與加固處理

陳 銘 超

(福建省建筑科學研究院,福建 福州 350025)

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某單層鋼結構廠房的結構安全性鑒定與加固處理

陳 銘 超

(福建省建筑科學研究院,福建 福州 350025)

介紹了某單層鋼結構廠房結構安全性鑒定的方法和步驟，在現(xiàn)場檢測以及對實測結果進行分析計算的基礎上，得出了鑒定結論，并提出了相應的加固處理建議，為類似工程提供參考。

鋼結構廠房，安全性鑒定，加固處理

鋼結構廠房由于其自重輕、強度高、施工周期短，環(huán)保等方面的特點逐漸取代了較為笨重的混凝土結構廠房，在建筑工程中得到了廣泛的應用[1-3]。然而隨著鋼結構廠房的日益增多，一些問題也隨之而來，很多廠房建造時因為沒有按圖施工或者原設計本來就存在不合理因素等原因，其安全性存在較大的隱患，亟需對這類廠房結構進行鑒定和加固，從而保證結構安全[4]。本文通過某單層鋼結構廠房的工程實例，介紹其結構安全性鑒定的步驟，根據(jù)現(xiàn)場檢查結果計算分析，結合規(guī)范[5-8]得出鑒定結論，提出相應的加固處理意見。

1 概況

福建泉州市某石材有限公司生產(chǎn)車間為單層鋼結構廠房，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。為了解結構質(zhì)量以及廠房結構安全性，在業(yè)主委托下對該廠房進行結構安全性鑒定，鑒定過程中委托方提供相關設計圖紙。

2 現(xiàn)場檢查情況

2.1 建筑結構現(xiàn)狀

現(xiàn)場檢查該廠房的結構形式為單層雙跨實腹式輕型門式剛架結構，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?！S跨間設置2臺起重量為5 t的橋式起重機，～?軸跨間設置1臺起重量為15 t的橋式起重機。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)場抽取部分H型鋼柱、鋼梁以及吊車梁量取截面尺寸，檢查結果見表1。將檢查結果與施工圖紙進行核對，發(fā)現(xiàn)該廠房部分梁柱截面尺寸與設計圖紙明顯不符，其中,～?軸所檢鋼梁以及軸所檢鋼柱截面尺寸均小于設計要求，其余所檢構件尺寸符合設計圖紙要求。

表1 H型鋼柱及H型鋼梁截面尺寸抽樣檢查結果

mm

2.3 圍護構件檢查

現(xiàn)場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置兩道φ10 mm圓鋼拉條。現(xiàn)場檢查～軸屋面鋼梁下翼緣未設置隅撐，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為剛性系桿長細比計算結果，結果表明縱向剛性系桿長細比滿足規(guī)范[7]對支撐構件長細比的要求。屋面水平支撐及剛性系桿平面布置示意圖見圖3。

表2 剛性系桿長細比計算結果

構件規(guī)格/mm計算長度l0/mmi/mmλ容許長細比[λ]110×2．0700038．2183200

2.5 節(jié)點檢查

現(xiàn)場檢查該廠房鋼柱均采用三對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?，F(xiàn)場抽取節(jié)點進行外觀檢查，螺栓局部未擰緊但未發(fā)現(xiàn)漏擰現(xiàn)象，節(jié)點桿件無彎曲；牛腿與鋼柱節(jié)點焊縫較均勻飽滿，未見明顯裂紋等缺陷。圖4,圖5為節(jié)點實圖。

2.6 構件偏差及腐蝕檢查

現(xiàn)場對該廠房鋼構件外觀進行檢查，結果表明該廠房鋼構件未產(chǎn)生明顯的外觀質(zhì)量偏差、損傷，柱、梁及支撐鋼構件表面均有采取涂漆措施，現(xiàn)場檢查鋼構件表面出現(xiàn)少量點蝕，構件面漆未見明顯脫落。

2.7 地基基礎

該廠房采用柱下鋼筋混凝土獨立基礎，受現(xiàn)場條件限制未對基礎開挖檢查，該廠房上部結構未見明顯的整體傾斜，地面及圍護墻體檢查結果未發(fā)現(xiàn)明顯沉降裂縫，地基基礎現(xiàn)階段工作狀態(tài)尚屬正常。

3 鋼材強度檢測

該廠房鋼材全部采用Q345鋼。為了解該廠房的實際鋼材強度，且避免廠房結構造成不必要的損傷，根據(jù)GB/T 17394—1998金屬里氏硬度實驗方法和GB/T 1172—1999黑色金屬硬度及強度換算值的規(guī)定，現(xiàn)場抽取一定數(shù)量的鋼梁、鋼柱，采用里氏硬度計現(xiàn)場無損檢測型鋼強度的方法對該廠房鋼材強度進行檢測。檢測結果表明，該結構廠房現(xiàn)場所檢H型鋼柱、H型鋼梁的鋼材極限強度值為483 MPa～521 MPa，達到鋼材牌號Q345的國家標準要求，滿足設計要求。

4 計算分析

4.1 承載力計算參數(shù)

根據(jù)現(xiàn)場檢測結果，采用PKPM軟件進行承載力驗算。計算時，結構布置、截面尺寸、材料強度按現(xiàn)場實際檢測結果取值；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，基本風壓取為0.6 kN/m2，其余計算參數(shù)按相應的規(guī)范取值。

4.2 計算結果

表3 構件強度和穩(wěn)定性驗算結果

5 鑒定結論

綜上所述，該廠房存在以下幾個問題：

1)廠房施工質(zhì)量存在問題。鋼梁以及部分鋼柱實測截面尺寸小于設計要求;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)定應采用雙螺母的規(guī)定。

2)通過計算分析，發(fā)現(xiàn)部分梁、柱最大應力超過鋼材屈服強度，平面內(nèi)外穩(wěn)定應力比超過極限值，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，結構很容易造成破壞。

6 加固處理建議

根據(jù)檢查鑒定的結果，應采取相應的加固處理措施，加固方案應技術可靠、經(jīng)濟合理、施工方便，且必須充分考慮現(xiàn)有結構實際情況以及加固后結構的受力特點，對結構整體進行分析，使得加固后的結構體系傳力明確，結構可靠。首先對于強度及穩(wěn)定性不足的鋼柱，采用焊接鋼板或型鋼來加大柱構件截面，以提高鋼柱的強度及穩(wěn)定性；對撓度過大、強度及穩(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行置換；軸處按照規(guī)范規(guī)定增設柱間支撐，使得整個廠房形成剛度加強的橫向空間構架，有效地提高廠房剛架結構的縱向剛度和整體穩(wěn)定性。

7 結語

隨著鋼結構廠房日趨增多，設計施工質(zhì)量良莠不齊，鋼結構廠房的檢測鑒定以及加固工作也會不斷增加。目前，對于已有結構物的檢測、鑒定以及加固的步驟和標準還不夠系統(tǒng)和完善，很多要求還不夠明確，需要將已有結構物的檢測、鑒定、加固作為一個系統(tǒng)來研究[9]。

[1] 司金濤,周志云.某醫(yī)技樓鋼結構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.單層鋼結構廠房抗震鑒定研究[J].建筑結構,2015(9):14-19.

[3] 姚立偉.某鋼結構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,2013.

[5] GB 50144—2008,工業(yè)建筑可靠性鑒定標準[S].

[6] GB 51022—2015,門式剛架輕型房屋鋼結構技術規(guī)范[S].

[7] GB 50017—2003,鋼結構設計規(guī)范[S].

[8] GB 50009—2012,建筑結構荷載規(guī)范[S].

[9] 李 艷.工程結構可靠性鑒定技術研究與應用[D].南昌：南昌大學，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

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