鋼框架結(jié)構(gòu)建筑檢測(cè)鑒定與加固設(shè)計(jì)

司道林

(濟(jì)南工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山東 濟(jì)南 250200)

引言

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)廣泛地應(yīng)用在房屋建筑領(lǐng)域。部分建筑物在未履行正常審批手續(xù)的前提下提前施工，施工過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)設(shè)計(jì)圖紙不正規(guī)、質(zhì)監(jiān)資料不全等問(wèn)題。針對(duì)這一種情況，為了保證結(jié)構(gòu)安全性，需要對(duì)既有建筑物進(jìn)行檢測(cè)鑒定。本文以某鋼結(jié)構(gòu)房屋為例，從工程實(shí)際出發(fā)介紹了鋼框架結(jié)構(gòu)建筑物的檢測(cè)內(nèi)容和加固處理方案。

1 工程概況

某鋼結(jié)構(gòu)建筑為鋼框架結(jié)構(gòu)商業(yè)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(jié)構(gòu)商業(yè)配套用房的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)，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(shí)腹式焊接工字型截面，梁柱節(jié)點(diǎn)均采用大六角頭摩擦型高強(qiáng)螺栓進(jìn)行連接，螺栓的性能等級(jí)為10.9級(jí)。該鋼框架結(jié)構(gòu)商業(yè)配套用房結(jié)構(gòu)平面圖如圖1所示。

該鋼框架結(jié)構(gòu)商業(yè)配套用房無(wú)正規(guī)設(shè)計(jì)圖紙，且施工時(shí)質(zhì)監(jiān)資料不全，為保證結(jié)構(gòu)安全，對(duì)該鋼框架建筑物主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行安全性檢測(cè)鑒定。

圖1 一、二層結(jié)構(gòu)平面布置圖

2 鋼框架結(jié)構(gòu)檢測(cè)鑒定

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況和相關(guān)檢測(cè)鑒定標(biāo)準(zhǔn)[1-2]規(guī)范，對(duì)該鋼框架結(jié)構(gòu)商業(yè)配套用房的主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，其檢測(cè)內(nèi)容包括鋼梁截面尺寸、高強(qiáng)螺栓扭矩、鋼材強(qiáng)度、宏觀狀況等。

2.1 鋼梁截面尺寸檢測(cè)

本工程鋼梁截面均為焊接型工字型截面。對(duì)其截面尺寸進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，采用鋼卷尺量測(cè)構(gòu)件截面高度和寬度，鋼板測(cè)厚儀量測(cè)構(gòu)件壁厚，鋼梁截面示意圖見(jiàn)圖2。

圖2 梁截面測(cè)試位置示意圖

現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)數(shù)據(jù)參照《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》(GB 50205—2017)中附錄C表C.0.1和7.2節(jié)[3]規(guī)定及《熱軋H型鋼和剖分T型鋼》(GB/T 11263—2017)中5.2條[4]的規(guī)定，實(shí)測(cè)工程中焊接H型鋼梁的截面尺寸偏差均滿(mǎn)足鋼結(jié)構(gòu)驗(yàn)收規(guī)范的要求。

2.2 高強(qiáng)螺栓扭矩檢測(cè)

本工程中的高強(qiáng)螺栓均采用10.9級(jí)M20摩擦型高強(qiáng)螺栓。根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》(GB50205-2017)中對(duì)高強(qiáng)螺栓連接副扭矩系數(shù)的試驗(yàn)數(shù)值的要求：每組8套連接副扭矩系數(shù)的平均值應(yīng)為0.110～0.150[3]。本工程取連接副扭矩系數(shù)平均值0.130，對(duì)10.9級(jí)M20高強(qiáng)螺栓終擰扭矩進(jìn)行抽查，檢測(cè)結(jié)果詳見(jiàn)表1。可以得到：實(shí)測(cè)構(gòu)件中高強(qiáng)螺栓連接副施工終擰扭矩偏差均不滿(mǎn)足驗(yàn)收規(guī)范要求。

表1 高強(qiáng)螺栓連接副施工扭矩檢測(cè)結(jié)果

2.3 鋼材強(qiáng)度檢測(cè)

現(xiàn)場(chǎng)采用HLN-11型里氏硬度計(jì)對(duì)鋼梁的里氏硬度值進(jìn)行抽樣檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果詳見(jiàn)表2。

根據(jù)《金屬里氏硬度試驗(yàn)方法》(GB/T 17394—1998)[5]和《黑色金屬硬度及強(qiáng)度換算》(GB/T 1172—1999)[6]中的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，所測(cè)構(gòu)件里氏硬度值均滿(mǎn)足規(guī)范要求。

2.4 宏觀檢測(cè)

現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)時(shí)，發(fā)現(xiàn)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(jié)點(diǎn)存在問(wèn)題：錨栓數(shù)量被改為4個(gè)，螺栓布置方式與設(shè)計(jì)不符；部分節(jié)點(diǎn)處鋼梁端板施工偏差大，螺栓孔采用電焊后開(kāi)孔；部分節(jié)點(diǎn)鋼梁腹板采用角焊縫三面圍焊方式與端板連接，與原設(shè)計(jì)不符，如圖3和圖4所示。

表2 鋼材里氏硬度檢測(cè)結(jié)果

圖3 螺栓布置方式與設(shè)計(jì)不符

圖4 螺栓孔采用電焊后開(kāi)孔

現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)時(shí)，未發(fā)現(xiàn)該鋼框架結(jié)構(gòu)商業(yè)配套用房外圍護(hù)墻存在因地基不均勻沉降而引起的圍護(hù)墻體變形、開(kāi)裂等現(xiàn)象；未發(fā)現(xiàn)鋼柱、鋼梁等主受力構(gòu)件存在因承載力不足引起的明顯變形；未發(fā)現(xiàn)梁柱節(jié)點(diǎn)、梁梁節(jié)點(diǎn)以及桿件對(duì)接焊縫存在因承載力不足引起的開(kāi)裂現(xiàn)象。

3 承載力驗(yàn)算

依據(jù)原設(shè)計(jì)圖紙、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)以及目前該鋼框架結(jié)構(gòu)建筑物的所受荷載狀況，采用中國(guó)建筑科學(xué)研究院PKPM結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件對(duì)該鋼框架結(jié)構(gòu)建筑物進(jìn)行承載力復(fù)核驗(yàn)算。

該鋼框架結(jié)構(gòu)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(jié)點(diǎn)錨栓數(shù)量被改為4個(gè)，布置方式與設(shè)計(jì)不符，承載力驗(yàn)算時(shí)按照鉸支座考慮；部分節(jié)點(diǎn)鋼梁腹板采用角焊縫三面圍焊的方式與端板連接，與原設(shè)計(jì)不符，承載力驗(yàn)算時(shí)也按照鉸支座考慮。經(jīng)驗(yàn)算，該鋼框架結(jié)構(gòu)建筑物一層2-B軸鋼柱和2-C軸鋼柱的承載力不滿(mǎn)足現(xiàn)行規(guī)范的要求。

4 鑒定結(jié)論

(1)部分節(jié)點(diǎn)處鋼梁端板施工偏差較大，螺栓孔采用電焊后開(kāi)孔，影響結(jié)構(gòu)承載力，建議進(jìn)行加固處理。

(2)該建筑物實(shí)測(cè)構(gòu)件高強(qiáng)螺栓連接副施工終擰扭矩偏差不滿(mǎn)足驗(yàn)收規(guī)范要求，建議按照規(guī)范要求進(jìn)行復(fù)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(mǎn)足現(xiàn)行規(guī)范的要求，建議對(duì)一層2-B軸鋼柱和2-C軸鋼柱進(jìn)行加固處理。

5 鋼框架結(jié)構(gòu)商業(yè)配套用房加固方案

根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50017-2017)及相關(guān)規(guī)范[7-8]并結(jié)合建筑物的實(shí)際情況，進(jìn)行加固方案的比選，選取技術(shù)可行、施工便捷、經(jīng)濟(jì)合理的鋼結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)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(jié)點(diǎn)處后加鋼支座進(jìn)行加固，見(jiàn)圖5。

圖5 節(jié)點(diǎn)后加鋼支座加固

(2)按照規(guī)范要求對(duì)建筑物實(shí)測(cè)不滿(mǎn)足終擰扭矩偏差驗(yàn)收要求的高強(qiáng)螺栓進(jìn)行復(fù)擰。

(3)對(duì)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(zhǎng)在原翼緣板上加焊鋼板進(jìn)行加固處理，見(jiàn)圖6。

6 結(jié)語(yǔ)

(1)政府相關(guān)部門(mén)應(yīng)該進(jìn)行行政機(jī)構(gòu)改革創(chuàng)新，優(yōu)化行政審批程序，縮短行政審批時(shí)間，建設(shè)單位應(yīng)當(dāng)積極配合依法履行建設(shè)項(xiàng)目審批手續(xù)。

(2)鋼結(jié)構(gòu)建筑檢測(cè)鑒定前，應(yīng)先根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)的規(guī)定，結(jié)合建筑物的設(shè)計(jì)圖紙和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況確定檢測(cè)鑒定方案，明確檢測(cè)程序和檢測(cè)內(nèi)容，確保檢測(cè)結(jié)果能夠全面反映結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀，滿(mǎn)足檢測(cè)鑒定要求。

圖6 鋼柱加焊鋼板加固

(3)根據(jù)檢測(cè)所測(cè)得的實(shí)際數(shù)據(jù)和鋼結(jié)構(gòu)實(shí)際情況，建立合理的計(jì)算模型對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析驗(yàn)算。針對(duì)不滿(mǎn)足安全性要求的結(jié)構(gòu)構(gòu)件和工程現(xiàn)場(chǎng)的問(wèn)題缺陷需要進(jìn)行加固處理以滿(mǎn)足建筑結(jié)構(gòu)的安全性。

(4)加固方案選擇時(shí)，應(yīng)綜合考慮建筑物的功能要求、業(yè)主對(duì)工期和成本的要求以及加固方案的可實(shí)施性來(lái)確定最合理的加固處理方案。