某鋼桁架結(jié)構(gòu)的檢測(cè)實(shí)例分析

張險(xiǎn)峰，王 瑞，牛方義

（建研院檢測(cè)中心有限公司，北京 100013）

0 引言

目前鋼結(jié)構(gòu)已經(jīng)成為了工程中用量最多、最廣泛的建筑材料［1-3］，也是目前世界范圍內(nèi)使用最為廣泛的結(jié)構(gòu)形式之一［4，5］。由于鋼材自身容易腐蝕受使用環(huán)境的影響較大，導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)容易發(fā)生倒塌破壞，鋼結(jié)構(gòu)銹蝕在鋼結(jié)構(gòu)損傷原因中出現(xiàn)頻率較高［6，7］。

1 工程概況

該桁架結(jié)構(gòu)左端距地面垂直距離 7.6 m，B01-10 端 3.4 m，結(jié)構(gòu)總長 29.4 m，寬 3.46 m，高 11.60 m。該桁架結(jié)構(gòu)外立面照片如圖 1 所示，桁架的上、下、側(cè)面布置圖如圖 2～圖 4 所示。從外觀看，該鋼桁架結(jié)構(gòu)已經(jīng)銹蝕，為了解該桁架的質(zhì)量狀態(tài)，性能劣化的情況，承載力是否滿足規(guī)范要求，排除安全隱患保證結(jié)構(gòu)安全，受施工單位的委托，筆者單位對(duì)其進(jìn)行了檢測(cè)鑒定。

圖1 結(jié)構(gòu)外立面圖片

圖2 桁架上表面結(jié)構(gòu)圖（單位：mm）

圖4 桁架側(cè)面結(jié)構(gòu)圖（單位：mm）

圖3 桁架下表面結(jié)構(gòu)圖（單位：mm）

2 結(jié)構(gòu)檢測(cè)方案

2.1 檢測(cè)依據(jù)和項(xiàng)目

依據(jù)規(guī)范 GB/T 50344-2004《建筑結(jié)構(gòu)檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》、GB 50009-2012《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》、GB 50144-2008《工業(yè)建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》、GB 50017-2017《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》、GB/T 50621-2010《鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)檢查技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》，結(jié)合實(shí)際工程，該工程的主要檢測(cè)項(xiàng)目包含①鋼材強(qiáng)度檢測(cè)，②鋼構(gòu)件尺寸檢測(cè)；③涂層厚度檢測(cè)；④桁架外觀質(zhì)量及損傷全面檢查；⑤結(jié)構(gòu)承載力分析驗(yàn)算。

2.2 結(jié)構(gòu)檢測(cè)儀器

涂層測(cè)厚儀、鋼板厚度檢測(cè)儀、游標(biāo)卡尺、里氏硬度計(jì)、鋼卷尺等。

3 結(jié)構(gòu)檢測(cè)結(jié)果

3.1 鋼材強(qiáng)度抽樣檢測(cè)

采用表面硬度法對(duì)鋼材的強(qiáng)度進(jìn)行抽樣檢測(cè)，檢測(cè)操作遵守 GB/T 50344-2004《建筑結(jié)構(gòu)檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定，鋼材的強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果如表 1～表 3 所示。

表1 工字型鋼強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果 MPa

表2 槽型鋼強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果 MPa

表3 角鋼強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果 MPa

如表 1～表 3 所示，所檢構(gòu)件鋼材抗拉強(qiáng)度在 402～427 M Pa。達(dá)到 Q235 牌號(hào)鋼材抗拉強(qiáng)度（375～460 MPa）的要求。

3.2 鋼材尺寸檢測(cè)

采用游標(biāo)卡尺和超聲測(cè)厚儀檢測(cè)桁架的鋼材尺寸情況，主要檢測(cè) H 型鋼、工字鋼的截面尺寸以及鋼材厚度，檢測(cè)操作按 GB/T 50621-2010《鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》有關(guān)規(guī)定進(jìn)行。工字鋼、雙槽鋼、槽型鋼、雙角鋼、角鋼尺寸檢測(cè)結(jié)果如表 4～表 8 所示。在表 4～表 8 中，①對(duì)工字鋼，H為高度，B為鋼材寬度，d為腹板厚度；②對(duì)雙槽鋼和槽鋼，H為高度，B為鋼材寬度，t為翼緣厚度，d為腹板厚度；③對(duì)于雙角鋼和角鋼，b1和b2為角鋼邊寬，d為角鋼邊厚。

表4 工字鋼尺寸檢測(cè)結(jié)果 mm

表5 雙槽鋼尺寸檢測(cè)結(jié)果 mm

表6 槽鋼尺寸檢測(cè)結(jié)果 mm

由表 4～表 8 所示。所抽檢的上表面的數(shù)字軸和下表面的數(shù)字軸為同類型工字鋼，高度在 138～141 mm，寬度在 64～68 mm，腹板厚度在 6.4～6.9 mm；下表面 B 軸、C 軸、下表面斜桿為同類型槽鋼，高度在 99～102 mm，寬度在 54～56 mm，翼緣厚度在8.9～9.4 m m，腹板厚度在 5.8～6.1 m m；側(cè)面斜桿、側(cè)面數(shù)字軸桿、上表面斜桿為同類型角鋼邊寬在 69～72 mm，邊厚在 6.6～7.0 mm；側(cè)面 B 軸為共類型角鋼邊寬在 124～126 mm，邊厚在 9.5～9.9 mm；側(cè)面 A 軸為共類型角鋼邊寬在 74～76 m m，邊厚在 8.2～8.6 mm。

表7 雙角鋼尺寸檢測(cè)結(jié)果 mm

表8 角鋼尺寸檢測(cè)結(jié)果 mm

3.3 損傷全面檢測(cè)

外觀質(zhì)量及損傷檢查結(jié)果如圖 5～圖 10 所示。

圖6 桁架整體表面銹蝕

圖7 傳送帶支架涂層脫落鋼材銹蝕

圖8 桁架連接螺栓銹蝕

圖9 桁架整體表面銹蝕

圖10 桁架節(jié)點(diǎn)連接處銹蝕嚴(yán)重

檢測(cè)發(fā)現(xiàn)：①鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件表面涂層大面積脫落，涂層已失去原有的保護(hù)作用；②桁架整體表面銹蝕嚴(yán)重；③未發(fā)現(xiàn)因地基不均勻沉降引起的主體結(jié)構(gòu)變形及其他明顯外觀缺陷。

4 承載力計(jì)算

依據(jù)測(cè)繪圖和檢測(cè)結(jié)果，采用 PKPM 軟件建立模型，分別對(duì)桁架間鋼梁、桁架進(jìn)行承載力計(jì)算。桁架荷載效應(yīng)基本組合下，最大應(yīng)力比為 1.33，不滿足 GB 50017-2017《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》的要求桿件應(yīng)力比［8-10］。

5 結(jié)論

1）所檢構(gòu)件鋼材抗拉強(qiáng)度 402～427 MPa。達(dá)到 Q235 牌號(hào)鋼材抗拉強(qiáng)度（375～460 MPa）的要求。

2）鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件表面涂層大面積脫落，桁架整體表面銹蝕嚴(yán)重；桁架最大應(yīng)力比不滿足規(guī)范要求，建議對(duì)桁架整體加固或拆除重建。

3）若強(qiáng)制保留，建議加固同時(shí)對(duì)存在大面積銹蝕的桁架整體進(jìn)行除銹清理，并重新刷防腐涂料。改造完成后，建議委托方定期（不少于兩年）對(duì)該構(gòu)筑物進(jìn)行檢查和評(píng)估，并加強(qiáng)日常維護(hù)。Q