某工業(yè)廠房的可靠性鑒定

郭杰標(biāo) 劉日新 董勝華

1 工程概況

某門式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)廠房已投入使用三年,單榀跨度為(2×27+3×18)m,如圖1所示,共 33榀,柱距為 7.5 m。廠房?jī)?nèi)的生產(chǎn)設(shè)備以沖壓壓力機(jī)床為主。部分機(jī)床振動(dòng)較大,在使用過程中出現(xiàn)地面開裂、屋面聯(lián)系構(gòu)件墜落等現(xiàn)象,為保證廠房的安全及正常使用,對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)評(píng)定。

2 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)

2.1 整體變形及相對(duì)標(biāo)高調(diào)查

分別采用高精度電子經(jīng)緯儀和高精度水準(zhǔn)儀對(duì)廠房?jī)?nèi)部分鋼柱垂直度和廠房地面的相對(duì)沉降變形情況進(jìn)行測(cè)量,測(cè)量結(jié)果見圖2。從檢測(cè)數(shù)據(jù)知,所抽查的18個(gè)鋼柱中,有10個(gè)鋼柱的垂直度大于GB 50205-2001鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范的允許偏差 H/1 000=11 mm,其中最大的垂直度偏差達(dá)到了17 mm,地面相對(duì)沉降變形狀況穩(wěn)定正常,表明廠房地基基礎(chǔ)基本穩(wěn)定。

2.2 屋面聯(lián)系構(gòu)件普查

通過對(duì)廠房屋面聯(lián)系構(gòu)件的普查,發(fā)現(xiàn)存在如下問題:1)大部分的隅撐與剛架屋面斜梁下翼緣連接螺栓少扣或缺失;2)少部分的隅撐嚴(yán)重變形;3)部分的檁條連接螺栓缺失;4)個(gè)別檁間撐桿與檁條連接處變形。

2.3 吊車梁聯(lián)系構(gòu)件普查

通過對(duì)廠房的吊車聯(lián)系構(gòu)件普查,發(fā)現(xiàn)存在如下問題:1)部分兩吊車梁間無連接隔板;2)部分吊車梁下支撐偏位嚴(yán)重;3)部分吊車梁下連接件螺栓缺失;4)部分柱間支撐嚴(yán)重變形。

2.4 地面裂縫情況檢查

通過對(duì)廠房的地面檢查,發(fā)現(xiàn)地面裂縫主要有以下規(guī)律:1)地面分割縫周邊裂縫;2)機(jī)床周邊地面裂縫;3)堆料周邊地面裂縫。所檢測(cè)地面裂縫為地面找平層的開裂,并未延伸到下部地板結(jié)構(gòu)層。

3 動(dòng)載試驗(yàn)

為了解廠房?jī)?nèi)機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)的動(dòng)力參數(shù)的影響,采用超低頻測(cè)振儀對(duì)該廠房?jī)?nèi)部分機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的動(dòng)力反應(yīng)進(jìn)行測(cè)量。測(cè)振儀包括6臺(tái)水平向拾振器,3臺(tái)鉛垂向拾振器采集振動(dòng)信號(hào),經(jīng)1臺(tái)16通道放大器對(duì)振動(dòng)信號(hào)加以放大,通過與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)配接采集振動(dòng)數(shù)據(jù),提供測(cè)點(diǎn)的加速度參量。

3.1 測(cè)點(diǎn)布置

通過調(diào)查,確定三個(gè)測(cè)點(diǎn):1)○21軸～○22軸與?軸～?軸的沖壓機(jī)的基礎(chǔ);2)○21軸～○22軸與?軸～?軸的沖壓機(jī)的基礎(chǔ);3)○22軸門式鋼結(jié)構(gòu)。具體位置見圖2。

3.2 檢測(cè)及結(jié)果分析

3.2.1 加速度測(cè)量

分別對(duì)工廠停產(chǎn)工況下的脈動(dòng)和工廠營運(yùn)工況機(jī)器引起的振動(dòng)進(jìn)行測(cè)試,測(cè)得加速度最大值如表1所示。

從表1可以看出,振動(dòng)測(cè)量值小于0.45g,即小于4.41 m/s2,滿足GB 50040-96動(dòng)力機(jī)器基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)沖擊機(jī)器基礎(chǔ)的要求。

表1 加速度最大值m/s2

3.2.2 門式鋼結(jié)構(gòu)自振頻率

由環(huán)境脈動(dòng)實(shí)驗(yàn)可知,門式鋼結(jié)構(gòu)的短軸方向的自振頻率和阻尼比為1.92 Hz和3.75%;長(zhǎng)軸方向自振頻率和阻尼比為3.80 Hz和2.30%;鉛垂方向自振頻率和阻尼比為4.53 Hz和0.84%。其傅利葉幅值譜圖如圖3～圖5所示。

3.2.3 振動(dòng)頻譜

通過觀察機(jī)器運(yùn)行引起地面和門式鋼結(jié)構(gòu)振動(dòng)的傅利葉幅值譜圖(圖略),機(jī)床運(yùn)行引起的振動(dòng)主要分布在15 Hz～40 Hz和40 Hz～100 Hz頻率段上,與門式鋼結(jié)構(gòu)高頻振動(dòng)所處頻率段重合,因此,機(jī)床運(yùn)行引起的振動(dòng)主要對(duì)結(jié)構(gòu)的高頻振動(dòng)有影響。

4 結(jié)語

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)及數(shù)據(jù)分析結(jié)果,結(jié)論如下:

1)廠房主承重結(jié)構(gòu)構(gòu)件在使用過程中未出現(xiàn)因承載力不足的反應(yīng),主體結(jié)構(gòu)承載力及變形滿足設(shè)計(jì)條件下的要求。

2)所檢測(cè)的剛架柱垂直度不符合設(shè)計(jì)規(guī)范及施工驗(yàn)收規(guī)范的要求;由于廠房已使用3年,在今后繼續(xù)使用中,如剛架柱垂直度問題對(duì)吊車梁等構(gòu)件未產(chǎn)生不利影響,吊車仍可正常運(yùn)行,可不作處理。

3)廠房鋼架屋面斜梁上的隅撐,其連接大多不符合施工驗(yàn)收規(guī)范要求,在振動(dòng)等因素影響下,存在墜落的可能,影響生產(chǎn)過程中人員、設(shè)備的安全,應(yīng)立即進(jìn)行更換和補(bǔ)充,并按施工規(guī)范擰緊。

4)吊車梁的連接部位有部分不符合施工驗(yàn)收規(guī)范要求,對(duì)吊車的正常運(yùn)行有不利影響,應(yīng)對(duì)吊車梁連接螺栓更換和補(bǔ)充。

5)沖壓壓力機(jī)床擾力產(chǎn)生的振動(dòng)長(zhǎng)期作用會(huì)對(duì)廠房主體及基礎(chǔ)產(chǎn)生不利影響,對(duì)振動(dòng)大的設(shè)備,可采取在其基礎(chǔ)下部壓漿的方法處理。

[1] GBJ 144-90,工業(yè)廠房可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)[S].

[2] GB/T 50344-2004,建筑結(jié)構(gòu)檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[S].

[3] GB 50205-2001,鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范[S].

[4] GB 50040-96,動(dòng)力機(jī)器基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[5] 梁興泉.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的體會(huì)[J].山西建筑,2009,35(27):72-73.