鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房可靠性鑒定與加固措施

馬祥景　王曄霞　孫學(xué)軍　蔣彥剛

摘要：鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房是近十幾年來我國(guó)工業(yè)廠房的主要結(jié)構(gòu)形式，生產(chǎn)適應(yīng)性強(qiáng)、量大面廣，但隨著生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大與工藝改造，導(dǎo)致部分銅結(jié)構(gòu)廠房不能滿足新的安全生產(chǎn)需要，從“促進(jìn)和完善煉鋼技術(shù)發(fā)展體系，適應(yīng)鋼鐵生產(chǎn)的新需要”角度出發(fā)，需對(duì)廠房進(jìn)行結(jié)構(gòu)安全可靠性鑒定與安全性評(píng)估，并對(duì)不滿足規(guī)范要求或不利于技術(shù)改造的隱患，進(jìn)行一系列的安全適應(yīng)性改造。為規(guī)范這一行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)性做法，國(guó)家制定了《工業(yè)廠房可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》（GBJ14-90）、《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》（GB50068-2001）、《工業(yè)建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》（GB50144-2008）等一系列標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，明確了工業(yè)廠房鑒定的目的、程序、等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合鋼廠房工程實(shí)例，介紹了鋼結(jié)構(gòu)廠房的鑒定方法。

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房；可靠性；鑒定；評(píng)估

1.工程概況

某煉鋼連鑄鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房，建筑面積約23514m2，廠房縱向共A、B、C、D、E、F六列，五個(gè)連續(xù)跨：AB跨、BC跨、CD跨、DE跨、EF跨，廠房橫向共分為1-21軸。全鋼框排架結(jié)構(gòu)，鋼屋架采用實(shí)腹式工字形截面屋面梁與平行弦鋼屋架，壓型板屋面。主廠房鋼結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜，使用環(huán)境惡劣，主體結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期受到振動(dòng)、積灰、高溫等不利因素作用，隱患較多，為確保廠房安全使用，判斷其安全可靠性是否滿足現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求，為生產(chǎn)工藝的改造，提供廠房的技術(shù)依據(jù)，對(duì)廠房做出全面檢測(cè)與鑒定。

2.廠房使用情況詳細(xì)調(diào)查

2.1廠房上吊車使用實(shí)際與原設(shè)計(jì)圖紙比較

廠房吊車數(shù)量多、噸位大，對(duì)照原圖紙，廠房AB跨設(shè)計(jì)有三臺(tái)16/16T橋式吊車；BC跨設(shè)計(jì)有一臺(tái)80/20T、一臺(tái)32/5T兩臺(tái)橋式吊車；CD跨設(shè)計(jì)有一臺(tái)160/50T、一臺(tái)125/32T、一臺(tái)63/30三臺(tái)橋式吊車；尤其是生產(chǎn)主跨內(nèi)設(shè)計(jì)有八臺(tái)吊車，工作級(jí)別全部為A7級(jí)，廠房負(fù)荷與動(dòng)荷載較大。經(jīng)檢查確認(rèn)，生產(chǎn)使用上僅是將CD跨設(shè)計(jì)一臺(tái)63/30橋式吊車更換為一臺(tái)80/30T吊車，經(jīng)驗(yàn)算吊車梁最大彎矩、輪等參數(shù)，可安全使用。

2.2廠房柱和柱間支撐現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，廠房A-F六列、五跨，吊車梁的傳力體系柱間支撐技術(shù)狀態(tài)基本完好，只是部分柱的根部局部輕微銹蝕，個(gè)別松動(dòng)，個(gè)別桿件出現(xiàn)開焊、損壞現(xiàn)象。

2.3屋蓋系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)

2.3.1鋼屋架，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，廠房AB列16-17-18-19軸，連續(xù)三個(gè)平行弦鋼屋架存在扭曲、變形現(xiàn)象，經(jīng)實(shí)測(cè)，分別在200mm、190mm、300mm左右；廠房BC列9-10-11軸，連續(xù)二個(gè)平行弦鋼屋架產(chǎn)生側(cè)向變形現(xiàn)象，經(jīng)實(shí)測(cè)，均在150mm左右，超出規(guī)范要求，不滿足國(guó)家現(xiàn)行規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.3.2鋼屋架與柱頭連接處，高強(qiáng)螺栓部分掉落，連接處普遍銹蝕，部分存在采用焊接方法，無連接螺栓。

2.4吊車梁系統(tǒng)

吊車梁系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用制動(dòng)板制動(dòng)，設(shè)計(jì)有輔助桁架和水平支撐，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)系統(tǒng)主要缺陷有，吊車梁與制動(dòng)板連接高強(qiáng)螺栓、制動(dòng)板與鋼柱連接高強(qiáng)螺栓松動(dòng)較多，尤其是制動(dòng)板與鋼柱焊接處，部分開焊，或存在未可靠連接狀況

2.5屋面及維護(hù)系統(tǒng)檢測(cè)

天窗架體系大面積輕微銹蝕，鋼材面防腐漆剝落，母材銹蝕，壓型板、屋面c型鋼檁條銹蝕嚴(yán)重。

3.分析、計(jì)算結(jié)果

3.1計(jì)算技術(shù)依據(jù)

3.1.1標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和基礎(chǔ)資料?！督ㄖY(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB50009-2001），《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011-2001），《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50017-2003），《工業(yè)建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》（GB50144-2008），廠房原竣工驗(yàn)收設(shè)計(jì)圖紙。

3.1.2主要技術(shù)參數(shù)。（1）屋面均布活荷載：0.5KN/m2。（2）屋面積灰荷載：擋風(fēng)板內(nèi)0.75KN/m2、擋風(fēng)板外0.3KN/m2。（3）基本風(fēng)壓：0.35KN/m2。（4）抗震設(shè)防烈度，場(chǎng)地類別：7度/1I類。（5）吊車荷載：按GB50009-2001和GB50017-2003確定。

3.2計(jì)算結(jié)果

3.2.1橫向平面排架。選取廠房5-9軸的橫向平面結(jié)構(gòu)，進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析和承載力校核，經(jīng)計(jì)算，各平面內(nèi)結(jié)構(gòu)的構(gòu)件承載力均滿足規(guī)范要求，各構(gòu)件應(yīng)力比滿足要求。

3.2.2鋼屋架和鋼托架。該承載力校核采用的荷載按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB50009-2001）規(guī)定取值，除屋面活荷載、屋面積灰荷載外，廠房附屬懸掛荷載按0.2KN/m2考慮，壓型鋼板、支撐與檁條、屋架及天窗架自重按原設(shè)計(jì)考慮，承載力校核結(jié)果R/sy0比值，滿足規(guī)范要求。

3.2.3吊車梁。對(duì)吊車梁的強(qiáng)度、穩(wěn)定性、抗疲勞強(qiáng)度以及制動(dòng)系統(tǒng)的強(qiáng)度、撓度計(jì)算，R/Sy0比值，滿足規(guī)范要求。

4.可靠性鑒定

4.1評(píng)定方法和原則

根據(jù)《工業(yè)建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》（GB50144-2008）的原則，將主廠房鑒定范圍劃分為1-7軸線、8-12軸線和13-21軸線三個(gè)單元進(jìn)行可靠性評(píng)定，每個(gè)單元可靠性等級(jí)根據(jù)結(jié)構(gòu)布置和支撐系統(tǒng)、承重結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)三個(gè)項(xiàng)目綜合評(píng)定。（詳見表3）

4.2承重結(jié)構(gòu)體系

屋架承載力項(xiàng)目，由于嚴(yán)重的變形和傾斜，且屋架下弦出現(xiàn)平面外變形較大；部分屋架與柱頭連接螺栓缺損，造成吊車系統(tǒng)水平晃動(dòng)較大，嚴(yán)重不符合國(guó)家現(xiàn)行規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求，項(xiàng)目的可靠性等級(jí)為C級(jí)。

4.3綜合評(píng)定結(jié)果

5.可靠性評(píng)估與應(yīng)采取的措施

5.1結(jié)語

廠房AB跨8-19軸線、BC跨8-19軸線、CD跨1-21軸線、DE跨1-21軸線和EF跨1-21軸線廠房的可靠性等級(jí)為三級(jí)，不滿足現(xiàn)行國(guó)家規(guī)范的要求，需采取一定的加固措施。

5.2應(yīng)采取的措施

5.2.1對(duì)存在變形和扭曲的平行弦鋼屋架新增橫向水平支撐，增強(qiáng)改屋架水平約束，以限制其側(cè)向變形發(fā)展。

5.2.2對(duì)不符合設(shè)計(jì)與規(guī)范對(duì)要求的屋架與鋼柱連接節(jié)點(diǎn)，進(jìn)行加固或補(bǔ)強(qiáng)。

5.2.3對(duì)因疲勞損壞導(dǎo)致的吊車梁制動(dòng)板與排架柱連接節(jié)點(diǎn)，進(jìn)行加固或補(bǔ)齊。存在變形和扭曲的平行弦鋼屋架新增橫向水平支撐，增強(qiáng)改屋架水平約束，以限制其側(cè)向變形發(fā)展。

5.2.4對(duì)銹蝕的鋼構(gòu)件，尤其是節(jié)點(diǎn)、連接點(diǎn)部位，需進(jìn)行除銹、防腐處理。