某廠房可靠性鑒定及處理建議分析

劉永輝 （瀘州職業(yè)技術學院，四川 瀘州 646000）

1 工程概況

某廠房建于2001 年，分為主廠房和調(diào)試間兩部分，建筑面積共計10920.77 m2，夾芯板金屬圍護墻面積約為9508m2，屋蓋面積約為10708m2。其中A-F 軸線為調(diào)試間，F(xiàn)-M 軸線為主廠房，調(diào)試間和主廠房均為單層門式剛架結構，調(diào)試間局部（A-F/1-9 區(qū)域）為二層。調(diào)試間縱向長192m，寬18.3m，面積為3822.21m2，總層高為9m，一層層高為4.4m、5.8m。主廠房縱向長228m，寬30.535m，面積為7098.56m2，總層高為14.4m。廠房在標高12.05m處設有牛腿，內(nèi)設有兩臺32/5t 的天車，采用工字型吊車梁。結構平面布置如圖1、圖2所示。

圖1 該廠房結構平面示意圖

圖2 該廠房局部二層結構平面示意圖

2 調(diào)查與檢測內(nèi)容

2.1 調(diào)查

該廠房使用年限較久，目前該房屋金屬板圍護墻及屋蓋存在嚴重的滲水漏雨現(xiàn)象，局部墻梁間拉條及屋面檁條間拉條彎曲變形、脫落。該房屋自建成至今，主體一直作為工業(yè)廠房，未遭遇火災、爆炸、臺風等偶遇荷載作用。該房屋采用鋼筋混凝土沉管灌注樁基礎，在對上部結構的檢查中，未發(fā)現(xiàn)由于地基不均勻沉降引起的構件裂縫、傾斜或者顯著變形，地基基礎工作狀態(tài)正常。

2.2 檢測內(nèi)容

根據(jù)現(xiàn)場檢查結果可知，A-F 軸線（調(diào)試間）剛架柱與剛架梁節(jié)點存在原始缺陷，端板連接之間普遍存在縫隙，部分縫隙較大，部分梁柱節(jié)點螺栓未露頭，G軸線和L 軸線工字型剛架柱焊縫不飽滿，高度不一，局部位置有焊瘤，G 軸線走道板與剛架柱連接固定螺栓部分未露頭。如圖3～圖6所示，除施工缺陷外，剛架柱、梁未見其它明顯缺陷。

圖3 梁柱節(jié)點端板存在縫隙

圖4 梁柱節(jié)點螺栓未露頭

圖5 剛架柱角焊縫不飽滿、局部焊瘤

圖6 螺栓未露頭

圖7 軌道固定螺栓缺失

圖8 軌道固定螺栓缺失

圖9 拉條彎曲變形

圖10 拉條與墻梁脫開

該房屋共計兩跨，采用工字型吊車梁，根據(jù)現(xiàn)場檢查結果可知，吊車梁存在的主要缺陷是部分軌道固定螺栓缺失、壓軌器錯位、吊車有啃軌現(xiàn)象。

根據(jù)現(xiàn)場檢查可知，柱間支撐存在的主要缺陷是L/8-10、L/28-29 柱間的柱間支撐斜桿局部被切割，且柱間支撐焊縫質(zhì)量較差，焊縫不飽滿，高度不一，局部有焊瘤。

根據(jù)現(xiàn)場檢查結果可知，墻梁、拉條、門窗存在的主要缺陷有以下幾個方面：

①墻梁與墻梁間拉條脫開，墻梁間拉條彎曲變形，墻梁與拉條節(jié)點處銹蝕；

②墻梁與柱上梁托連接施工質(zhì)量較差，焊縫高度不一，焊縫不飽滿，有漏焊、焊瘤、燒穿、弧坑等焊接缺陷；

③設計要求拉條穿過墻梁，用螺栓固定，現(xiàn)場實際現(xiàn)狀為墻梁與拉條直接焊接，多數(shù)墻梁在焊接部位存在燒穿缺陷；

④圍護墻墻面金屬板固定鉚釘大面積斷裂、缺失、失效；

⑤窗戶未與墻梁做可靠連接，窗戶上下墻梁間無拉條，且窗戶無支撐結構；

⑥窗戶與墻面板連接處密封膠普遍開裂、失效或密封不嚴，M 軸線墻面普遍滲水，G 軸線上部窗戶與金屬板圍護墻間密封膠開裂嚴重，窗戶變形。

利用磁性覆層測厚儀對該房屋鋼構件涂層厚度進行檢測，根據(jù)規(guī)范[1]規(guī)定，室內(nèi)鋼構件涂層厚度應為125μm，允許偏差為-25μm。每個檢測構件取5 個測點，根據(jù)檢測結果可知，所抽檢的剛架柱涂層、剛架梁涂層、吊車梁涂層、柱間支撐涂層、墻梁涂層和屋面檁條涂層厚度均在50～120μm 范圍內(nèi)，大部分不滿足規(guī)范要求，以負公差為主。

利用里氏硬度計對該房屋內(nèi)的剛架柱、剛架梁、吊車梁、檢柱間支撐等鋼構件強度進行檢測。每個所抽查到的構件均選取8 個測點，根據(jù)檢測結果可知，所抽取的構件抗拉強度均滿足Q235 號鋼（抗拉強度σb 的范圍在375～500MPa內(nèi)）要求。

利用超聲測厚儀對該房屋內(nèi)鋼構件鋼材厚度進行檢測。每個所抽查到的構件均選取3 個測點，根據(jù)檢測結果可知，G 軸線和M 軸線墻梁厚度在2.3～2.6mm 范圍內(nèi)，大部分集中在2.4～2.5mm 范圍內(nèi)，不能夠滿足設計要求（3.0mm），其余均可滿足設計要求。

利用游標卡尺和盒尺對該房屋鋼構件截面尺寸進行檢測。每個構件選取3個測點，根據(jù)檢測結果可知，G 軸線和M軸線墻梁實測截面尺寸為145mm×50mm×20mm，不能夠滿足設計值要求（160mm×70mm×20mm），計算取145mm×50mm×20mm。

利用經(jīng)緯儀對該廠房內(nèi)剛架柱傾斜度進行檢測，根據(jù)檢測結果可知，該建筑內(nèi)剛架柱的最大傾斜值為0.71‰，小于使用性A 級限值（有吊車廠房柱位移≤Hc/1250），使用性等級評為A級。

3 結構驗算分析

根據(jù)現(xiàn)行鋼結構設計規(guī)范和門式剛架設計規(guī)范中的基本假定，對于不同的構件，分別按照《鋼結構設計規(guī)范》（GB 50017-2003）[3]和《門式剛架輕型房屋鋼結構技術規(guī)程》（CECS 102-2002）[4]進行校核，構件截面、材料強度按照原設計圖紙和檢測結果綜合推定。進行承載力驗算時，分項系數(shù)[5]分別取為gG=1.2，gQi=1.4，剛架柱與基礎為剛接，剛架柱與剛架梁為剛接，考慮荷載包括屋面、樓面恒荷載、活荷載、吊車荷載、雪荷載、風荷載等。經(jīng)計算得出剛架柱、吊車梁、屋面檁條最小安全裕度均大于1，承載能力均能夠滿足要求。

該房屋圍護墻墻梁采用C 型墻梁，截面按實測尺寸取。其中G 軸和M 軸軸線圍護墻墻梁的間距在1.0～3.3m 范圍內(nèi)，經(jīng)計算，G軸線和M 軸線圍護墻墻梁最大安全裕度為0.76，承載能力均不能夠滿足要求。

4 可靠性等級評定

依據(jù)規(guī)范[2]，在本次鑒定現(xiàn)場檢查、檢測、計算分析的基礎上，對該廠房進行可靠性等級評定。

4.1 構件鑒定評級

4.1.1 剛架柱

根據(jù)計算結果可知，該房屋剛架柱承載能力均能夠滿足要求，但剛架柱角焊縫質(zhì)量普遍偏差，剛架柱的安全性等級均評為b 級。根據(jù)現(xiàn)場檢查情況可知，該房屋剛架柱在變形、偏差和腐蝕方面未見明顯缺陷，剛架柱的使用性等級均評為b級。

4.1.2 剛架梁

根據(jù)計算結果可知，該房屋剛架梁承載能力均能夠滿足要求，但剛架梁焊縫質(zhì)量普遍偏差，剛架柱的安全性等級均評為b 級。根據(jù)現(xiàn)場檢查情況可知，該房屋剛架梁焊縫質(zhì)量普遍偏差，在變形、偏差和腐蝕方面未見明顯缺陷，剛架梁的使用性等級均評為b級。

4.1.3 吊車梁

根據(jù)計算結果可知，該房屋吊車梁承載能力均能夠滿足要求，但部分吊車梁軌道固定螺栓缺失，安全性等級評為b 級。根據(jù)現(xiàn)場檢查情況可知，該廠房內(nèi)吊車有啃軌現(xiàn)象，吊車梁使用性等級均評為b級。

4.1.4 墻梁

根據(jù)計算結果可知，G 軸和L 軸線圍護墻墻梁承載能力均不能滿足要求，最大安全裕度為0.76，安全性等級均評為d 級，A 軸線底部墻梁出現(xiàn)大面積腐蝕，使用性等級評為c 級，其余墻梁使用性等級評為b級。

根據(jù)計算結果可知，該房屋屋面檁條承載能力均能夠滿足要求，但屋面檁條與檁托焊縫存在缺陷，安全性等級均評為b 級，屋面檁條防腐涂層局部輕微破損，使用性等級均評為b級。

4.2 結構系統(tǒng)評級

結構系統(tǒng)評級從安全性、使用性和可靠性進行評定，對于上部承重結構的安全性等級，應按結構整體性和承載功能兩個項目評定，上部承重結構使用狀況和結構水平位移兩個項目評定。對圍護結構的安全性應按承重圍護結構的承載功能和非承重圍護結構的構造連接兩個項目進行評定，圍護結構的使用性等級，應根據(jù)承重圍護結構的使用狀況、圍護系統(tǒng)的使用功能兩個項目評定。

4.2.1 上部結構評級

根據(jù)計算結果，可得上部結構的安全性、使用性和可靠性均為B 級。根據(jù)各構件使用性等級評定結果可知，該房屋上部承重結構使用性等級評為B 級，該房屋上部承重結構可靠性等級評為B級。

4.2.2 圍護結構評級

根據(jù)計算結果可知，G 軸線和M 軸線墻梁承載能力不能夠滿足要求，最大安全裕度為0.76，安全性等級評為D級。其余承重圍護結構未見因承載能力不足造成安全方面的影響，承重圍護結構安全性等級評為D 級。根據(jù)現(xiàn)場檢查結果得出，非承重圍護結構的構造連接安全性評定，如表1所示。

表1 非承重圍護結構構造連接的等級評定

根據(jù)現(xiàn)場檢查結果可知，該房屋輕質(zhì)圍護墻部分固定螺栓缺失，部分固定螺栓失效，G 軸線圍護墻上部分窗戶與主體脫離、變形，由于以上缺陷造成圍護系統(tǒng)大面積滲水或漏雨，圍護系統(tǒng)的使用功能評定等級如表2 所示。因此得出該房屋圍護結構系統(tǒng)的使用性等級均評為C級。

表2 圍護系統(tǒng)使用功能的等級評定

綜上，圍護系統(tǒng)的可靠性評級為D級。

4.3 綜合評級

根據(jù)《工業(yè)建筑可靠性鑒定標準》（GB 50144-2008）的規(guī)定，對該房屋可靠性進行綜合評級，詳細評級如表3 所示。

表3 綜合鑒定評級

5 鑒定結論及處理建議

5.1 鑒定結論

該廠房可靠性等級評為三級，即不符合國家現(xiàn)行標準規(guī)范的可靠性要求，影響整體安全，在目標使用年限內(nèi)明顯影響整體正常使用，應采取措施，且可能有極少數(shù)構件必須立即采取措施。

5.2 處理建議

針對影響可靠性的結構缺陷建議如下：

①焊縫質(zhì)量修補需要及時補焊不合格的焊縫，并及時敲掉焊渣；

②窗戶與墻梁做可靠性拉結，增加支撐，拉條與墻梁按設計要求使用螺栓連接；

③對鋼構件重做涂層處理，滿足規(guī)范規(guī)定；

④對廠房按現(xiàn)有的鋼構件尺寸進行建模計算分析，若鋼構件尺寸的削弱影響結構承載力，需對廠房進行加固處理；

⑤圍護墻墻梁采用C 型墻梁，承載力不滿足要求，需要對采用C 型墻梁處進行加固處理；

⑥對鋼構件重新涂刷防腐涂層。

對此類廠房可靠性不滿足要求時，考慮到局部修復效果和后續(xù)使用年限有限，條件允許時，更換該房屋的夾芯板圍護墻、墻梁、拉條、門窗等圍護系統(tǒng)，更換屋面板、屋面檁條、拉條等圍護系統(tǒng)，按照原設計增補缺失的吊車梁軌道固定螺栓。