某煤棚安全性鑒定方法探究

王松松

（太原市建筑工程質(zhì)量檢測站有限公司 ，山西 太原 030000）

1 煤棚結(jié)構(gòu)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(gòu)件為格構(gòu)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(tǒng)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(diào)查的內(nèi)容

經(jīng)調(diào)查，該煤泥棚結(jié)構(gòu)形式為管桁架結(jié)構(gòu)，由豎向承重系統(tǒng)，屋蓋系統(tǒng)，圍護系統(tǒng)和支撐系統(tǒng)組成，豎向構(gòu)件為格構(gòu)柱，屋蓋系統(tǒng)形式為拱形管桁架，圍護系統(tǒng)由檁條、彩鋼板組成，支撐系統(tǒng)由柱間支撐組成。該煤泥棚豎向承重構(gòu)件為格構(gòu)柱，格構(gòu)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(tǒng)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(tǒng)結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)系統(tǒng)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(xiàn)場檢測內(nèi)容

依據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)場檢測技術(shù)標準》GB/T 50621-2010 表3.4.4 中B 類抽樣方案，結(jié)合現(xiàn)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(jù)現(xiàn)場觀測結(jié)果可知，該煤泥棚鋼柱側(cè)向（水平）位移均滿足《工業(yè)建筑可靠性鑒定標準》GB50144-2019 第7.3.9 條規(guī)定的要求。最大側(cè)向（水平）位移為11mm，各構(gòu)件無明顯變形。

現(xiàn)場采用表面硬度法對鋼材強度檢測，其基本原理是用一規(guī)定質(zhì)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(chǎn)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(jù)《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(jù)《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(jù)《鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)范》GB 50661-2011 第8.2.1 條的焊縫外觀質(zhì)量規(guī)定，對現(xiàn)場焊縫進行檢測。

經(jīng)排查，該煤泥棚鋼構(gòu)件焊縫外觀質(zhì)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(jié)構(gòu)焊接規(guī)范》GB 50661-2011 中焊縫外觀質(zhì)量規(guī)定的要求。

根據(jù)現(xiàn)場檢測結(jié)果，采用3D3S 結(jié)構(gòu)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(xiàn)場檢測結(jié)果為準。模型中結(jié)構(gòu)自重由軟件自動導算，荷載依據(jù)現(xiàn)場檢測結(jié)果及《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB 50009-2012 選取，計算參數(shù)依據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)設計標準》GB 50017-2017 選取。

1）經(jīng)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(jié)構(gòu)設計標準》GB50017-2017 的規(guī)定，鋼柱承載力滿足要求。。

2）經(jīng)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(cè)支座處、跨中桿件，個別構(gòu)件應力比值＞1。

3）經(jīng)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(guī)范《空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ7-2010 桁架位移限值的要求。

4 安全性評價

根據(jù)《工業(yè)建筑可靠性鑒定標準》GB50144-2019 第7 節(jié)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的鑒定評級要求，分別對地基基礎、上部承重結(jié)構(gòu)和圍護結(jié)構(gòu)三個結(jié)構(gòu)系統(tǒng)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(wěn)定，不存在影響上部結(jié)構(gòu)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(yè)建筑可靠性鑒定標準》GB50144-2019 的要求，上部承重結(jié)構(gòu)的安全性等級，按結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的安全性等級。依據(jù)《工業(yè)建筑可靠性鑒定標準》GB50144-2019 第7.3 條的規(guī)定，結(jié)合計算結(jié)果將該煤泥棚上部承重結(jié)構(gòu)按結(jié)構(gòu)承載功能等級評為B 級。

經(jīng)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(jié)構(gòu)按結(jié)構(gòu)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(jié)語

隨著環(huán)保要求的提高，很多煤炭企業(yè)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。