某工業廠房的可靠性鑒定

郭杰標 劉日新 董勝華

1 工程概況

某門式剛架輕型鋼結構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。廠房內的生產設備以沖壓壓力機床為主。部分機床振動較大,在使用過程中出現地面開裂、屋面聯系構件墜落等現象,為保證廠房的安全及正常使用,對其進行檢測評定。

2 現場檢測

2.1 整體變形及相對標高調查

分別采用高精度電子經緯儀和高精度水準儀對廠房內部分鋼柱垂直度和廠房地面的相對沉降變形情況進行測量,測量結果見圖2。從檢測數據知,所抽查的18個鋼柱中,有10個鋼柱的垂直度大于GB 50205-2001鋼結構工程施工質量驗收規范的允許偏差 H/1 000=11 mm,其中最大的垂直度偏差達到了17 mm,地面相對沉降變形狀況穩定正常,表明廠房地基基礎基本穩定。

2.2 屋面聯系構件普查

通過對廠房屋面聯系構件的普查,發現存在如下問題: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)少部分的隅撐嚴重變形;3)部分的檁條連接螺栓缺失;4)個別檁間撐桿與檁條連接處變形。

2.3 吊車梁聯系構件普查

通過對廠房的吊車聯系構件普查,發現存在如下問題: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重;3)部分吊車梁下連接件螺栓缺失;4)部分柱間支撐嚴重變形。

2.4 地面裂縫情況檢查

通過對廠房的地面檢查,發現地面裂縫主要有以下規律:1)地面分割縫周邊裂縫;2)機床周邊地面裂縫;3)堆料周邊地面裂縫。所檢測地面裂縫為地面找平層的開裂,并未延伸到下部地板結構層。

3 動載試驗

為了解廠房內機床運轉的動力參數的影響,采用超低頻測振儀對該廠房內部分機床運轉時的動力反應進行測量。測振儀包括6臺水平向拾振器,3臺鉛垂向拾振器采集振動信號,經1臺16通道放大器對振動信號加以放大,通過與數據采集系統配接采集振動數據,提供測點的加速度參量。

3.1 測點布置

通過調查,確定三個測點:1)○21軸～○22軸與?軸～?軸的沖壓機的基礎;2)○21軸～○22軸與?軸～?軸的沖壓機的基礎;3)○22軸門式鋼結構。具體位置見圖2。

3.2 檢測及結果分析

3.2.1 加速度測量

分別對工廠停產工況下的脈動和工廠營運工況機器引起的振動進行測試,測得加速度最大值如表1所示。

從表1可以看出,振動測量值小于0.45g,即小于4.41 m/s2,滿足GB 50040-96動力機器基礎設計規范對沖擊機器基礎的要求。

表1 加速度最大值m/s2

3.2.2 門式鋼結構自振頻率

由環境脈動實驗可知,門式鋼結構的短軸方向的自振頻率和阻尼比為1.92 Hz和3.75%;長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 振動頻譜

通過觀察機器運行引起地面和門式鋼結構振動的傅利葉幅值譜圖(圖略),機床運行引起的振動主要分布在15 Hz～40 Hz和40 Hz～100 Hz頻率段上,與門式鋼結構高頻振動所處頻率段重合,因此,機床運行引起的振動主要對結構的高頻振動有影響。

4 結語

根據現場檢測及數據分析結果,結論如下:

1)廠房主承重結構構件在使用過程中未出現因承載力不足的反應,主體結構承載力及變形滿足設計條件下的要求。

2)所檢測的剛架柱垂直度不符合設計規范及施工驗收規范的要求;由于廠房已使用3年,在今后繼續使用中,如剛架柱垂直度問題對吊車梁等構件未產生不利影響,吊車仍可正常運行,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收規范要求,在振動等因素影響下,存在墜落的可能,影響生產過程中人員、設備的安全,應立即進行更換和補充,并按施工規范擰緊。

4)吊車梁的連接部位有部分不符合施工驗收規范要求,對吊車的正常運行有不利影響,應對吊車梁連接螺栓更換和補充。

5)沖壓壓力機床擾力產生的振動長期作用會對廠房主體及基礎產生不利影響,對振動大的設備,可采取在其基礎下部壓漿的方法處理。

[1] GBJ 144-90,工業廠房可靠性鑒定標準[S].

[2] GB/T 50344-2004,建筑結構檢測技術標準[S].

[3] GB 50205-2001,鋼結構工程施工質量驗收規范[S].

[4] GB 50040-96,動力機器基礎設計規范[S].

[5] 梁興泉.結構設計的體會[J].山西建筑,2009,35(27):72-73.