談鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)安全控制標(biāo)準(zhǔn)

賈 術(shù)

(株洲火炬有色工程設(shè)計有限責(zé)任公司，湖南株洲 412004)

鋼結(jié)構(gòu)是在各種工程中應(yīng)用比較廣泛的一種結(jié)構(gòu)形式，總體上而言，鋼結(jié)構(gòu)具有制作簡便、施工周期比較短、性價比較高等特點，在工業(yè)廠房建設(shè)方面采用這種結(jié)構(gòu)的比較多，隨著施工技術(shù)的不斷進步和鋼材產(chǎn)量的增加，還會有較大的發(fā)展。就目前的使用現(xiàn)狀來看，有相當(dāng)一部分鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房始建于建國初期，這一類廠房由于受到當(dāng)時各種條件的制約，工程的質(zhì)量不容樂觀，加之一些企業(yè)不重視廠房的日常檢修和維護工作，因此，這些廠房老化損傷非常嚴(yán)重，根據(jù)有關(guān)資料介紹，建國初期到現(xiàn)在鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房的總面積為3 500萬m2，屬于第三類建筑的占總面積的10%以上，危險建筑占三類建筑的15%［1］，相當(dāng)一部分鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房需要檢查、鑒定，并采用先進的技術(shù)、設(shè)備進行改造。鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房在使用過程中的維護和監(jiān)控非常重要，直接關(guān)系到建筑物的安全，如果我們合理使用，科學(xué)管理，就會有效地排除安全隱患，延長建筑的使用壽命。

1 建立完善的工業(yè)廠房安全狀態(tài)控制標(biāo)準(zhǔn)的必要性

1．1 管理規(guī)范有待完善

目前，我國還不能大范圍地對工業(yè)廠房實施科學(xué)管理，原因是多方面的，最重要的原因就是目前的規(guī)范體系還不健全。現(xiàn)行規(guī)范體系中，占比重比較大的是勘探、設(shè)計、施工、材料等適用于新建建筑的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，適用于在役建筑的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范主要集中在鑒定、改造、加固、檢測等幾個方面，沒有涉及到建筑物使用過程中使用、維護和監(jiān)控。GBJ 144-90工業(yè)廠房可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)，GB 50292-1999民用建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)等［2］這些規(guī)范雖然對工業(yè)廠房和相關(guān)建筑的安全性評定給出了具體的標(biāo)準(zhǔn)和方法，但是，如果將這些規(guī)范用于工業(yè)廠房的日常監(jiān)測和維護，還不是很現(xiàn)實，算法比較復(fù)雜，需要投入大量的人力物力，需要專業(yè)的技術(shù)人員和專業(yè)的設(shè)備，并且這些規(guī)范偏重于對建筑物的安全性進行評定，涉及到工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)安全控制的內(nèi)容很少。

1．2 對工業(yè)廠房的管理存在盲目性的特點

在當(dāng)前企業(yè)管理內(nèi)部，對工業(yè)廠房的管理主要是依據(jù)原則性管理條例進行，在技術(shù)方面更多的是根據(jù)經(jīng)驗制定工業(yè)廠房使用、維護、加固、改造、檢查等計劃，這些計劃具有一定的盲目性，管理的效果在很大程度上取決于相關(guān)人員的專業(yè)技術(shù)水平和工作經(jīng)驗，就目前我國工業(yè)廠房管理人員的綜合素質(zhì)來看，絕大部分達不到這一工作要求。在工業(yè)廠房的管理方面缺乏規(guī)范性的指導(dǎo)和必要的技術(shù)支持［2］。因此，亟待制定適合于企業(yè)內(nèi)部管理的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，指導(dǎo)和規(guī)范工業(yè)廠房的使用、維護和監(jiān)控活動，有計劃、有目的、科學(xué)地對工業(yè)廠房進行可靠性鑒定和加固維修活動。

2 研究對象及控制指標(biāo)選取

2．1 研究對象及各系統(tǒng)的破壞原因

通過對株冶集團鋼結(jié)構(gòu)廠房的實地勘測，依據(jù)《工業(yè)廠房可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》對這些建筑的地基基礎(chǔ)、柱系統(tǒng)、吊車梁系統(tǒng)、屋蓋系統(tǒng)、圍護系統(tǒng)以及主要構(gòu)件等進行穩(wěn)定性鑒定，通過綜合分析，鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房常出現(xiàn)的問題及主要原因有以下幾個方面:

1)柱系統(tǒng)。常出現(xiàn)的問題是柱肢變形、有切口和裂縫，格構(gòu)式柱子腹桿彎曲和扭曲變形，柱頭、吊車梁支撐牛腿處焊縫開裂，柱子垂直傾斜，圍護結(jié)構(gòu)連接點損壞，吊車軌道偏位，柱子標(biāo)高降低，柱腳及某些連接點腐蝕損傷。究其原因，主要是柱子與吊車梁連接點設(shè)計與實際結(jié)構(gòu)不一致，鉸接設(shè)計連接成剛接，剛接設(shè)計連接成鉸接;柱頭和柱子有安裝偏差，導(dǎo)致柱子內(nèi)力顯著增長;柱子常常受到吊車吊臂及貨車碰撞;高溫作用下，使柱肢彎曲，導(dǎo)致支撐點連接開裂;地基基礎(chǔ)下沉及化學(xué)腐蝕等。2)鋼屋蓋系統(tǒng)。鋼屋蓋承重構(gòu)件是由壁薄、細長的桿件組成，截面形狀復(fù)雜，節(jié)點應(yīng)力集中又有偏心，設(shè)計時計算的荷載較正確，接近極限狀態(tài)，結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力儲備最小，對超載、溫度和腐蝕非常敏感，容易因為偶然因素而失效。容易出現(xiàn)的問題是屋蓋倒塌、管架斷裂、屋蓋撓曲超標(biāo)桿件彎曲、節(jié)點板彎曲或開裂、屋蓋支撐彎曲等。其主要原因是:屋面超載，積灰太多;沒有預(yù)先設(shè)計，隨意在屋架下懸掛重物;使用過程中的高溫和腐蝕作用影響到屋蓋承載力;使用過程中隨意切割、去掉構(gòu)件等。3)吊車梁系統(tǒng)。吊車梁系統(tǒng)容易出現(xiàn)的問題較多，最主要的是制動梁與吊車梁連接破壞、節(jié)點板及連接開裂、垂直支撐斜桿開裂等。主要原因是設(shè)計荷載及作用特點考慮不周全，吊車梁系統(tǒng)構(gòu)造與計算簡圖不一致，吊車梁系統(tǒng)位置相對偏移，軌道安裝方面存在問題，吊車梁隨意切割缺口，在使用過程中不能及時檢查和維修。

2．2 控制指標(biāo)選取

1)現(xiàn)行鑒定標(biāo)準(zhǔn)中涉及到的評定指標(biāo)。在現(xiàn)行的鑒定標(biāo)準(zhǔn)中，有很多評價標(biāo)準(zhǔn)是涉及到建筑物承載能力的，比如《工業(yè)建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》中的第4．4．3條:鋼結(jié)構(gòu)或構(gòu)件應(yīng)進行強度、穩(wěn)定性、連接、疲勞等承載力的驗算。鋼結(jié)構(gòu)或構(gòu)件承載能力評定等級中又涉及到屋架、托架、梁、柱、中重級制吊車梁、一般構(gòu)件及支撐、連接、構(gòu)造等幾個方面，并且有具體的參考值。我們依據(jù)這些標(biāo)準(zhǔn)進行可靠性鑒定的時候，需要借助專門的檢測儀器和設(shè)備，由專門的檢測機構(gòu)進行系統(tǒng)地實地調(diào)查和復(fù)雜的計算，工作量非常大，不適合對工業(yè)廠房的日常維護和管理［3］。為了更好地將這些指標(biāo)用于日常管理，應(yīng)該盡可能地精簡控制指標(biāo)，讓這些控制指標(biāo)更好地反映工業(yè)廠房的可靠性和實際工作狀態(tài)。

2)日常控制指標(biāo)的選取原則。我們對鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)安全狀態(tài)控制的目的是對廠房出現(xiàn)的問題進行正確地判斷，并采取適當(dāng)?shù)拇胧﹣斫鉀Q問題，因此，我們應(yīng)該盡可能選取那些便于測試的狀態(tài)指標(biāo)。總體上來講，應(yīng)該遵照以下幾個原則:a．所選取的控制指標(biāo)能夠最大限度地反映結(jié)構(gòu)構(gòu)件當(dāng)前的可靠性和安全狀態(tài);b．所選取的控制指標(biāo)通過目測或者借助簡單的檢測工具就能夠確定;c．在能夠反映結(jié)構(gòu)構(gòu)件可靠性和工作狀態(tài)的前提下，盡可能地減少控制指標(biāo)。

3 鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)安全狀態(tài)控制標(biāo)準(zhǔn)

經(jīng)過對株冶集團鋼結(jié)構(gòu)廠房存在問題的研究分析，就鋼結(jié)構(gòu)廠房結(jié)構(gòu)安全狀態(tài)控制提出以下幾個方面的標(biāo)準(zhǔn)，以便管理人員操作，降低檢測和維修成本，很好地對鋼結(jié)構(gòu)廠房進行穩(wěn)定性和安全性控制。1)柱系統(tǒng)安全狀態(tài)控制指標(biāo)。柱系統(tǒng)的控制指標(biāo)為:銹蝕、變形、尺寸偏差、位置偏差、機械損傷、高溫。重點檢測部位分別為柱腳、柱身彎曲矢高、牛腿面、垂直度、吊鉤活動范圍、熔煉車間等。2)屋蓋主要構(gòu)件安全狀態(tài)控制指標(biāo)。屋蓋主要構(gòu)件狀態(tài)控制指標(biāo)為:銹蝕、變形、尺寸偏差、位置偏差、荷載、機械損傷、高溫。重點檢測部位分別有:a．銹蝕:檐口、支座、天窗部位、雨水管道滲漏部位;b．變形:下?lián)稀?cè)向彎曲、垂直度;c．尺寸偏差:跨中高度、上下弦桿;d．位置偏差:組合桿、支座位置;e．荷載:擋風(fēng)板內(nèi)部位、天溝、新增設(shè)備;f．機械損傷:設(shè)備懸吊點;g．高溫:反射爐、鼓風(fēng)爐、熔煉車間等。3)吊車梁系統(tǒng)構(gòu)件安全狀態(tài)控制指標(biāo)。吊車梁系統(tǒng)構(gòu)件狀態(tài)控制指標(biāo)為銹蝕、變形、尺寸偏差、位置偏差、荷載、機械損傷、高溫。重點部位分別是:熔煉車間、渣處理;下?lián)稀?cè)向彎曲;長度、端部高度、拱度;軌道與吊車梁位置偏差、吊車梁支座偏差、跨中垂直度偏差、支座標(biāo)高;吊車荷載、平臺荷載;易碰撞部位;反射爐、鼓風(fēng)爐。

4 結(jié)語

通過對株冶集團鋼結(jié)構(gòu)廠房的研究，我們發(fā)現(xiàn)依據(jù)現(xiàn)行的檢測標(biāo)準(zhǔn)不能夠適應(yīng)廠房管理的現(xiàn)狀，應(yīng)該采用更加便捷的方式實現(xiàn)對鋼結(jié)構(gòu)廠房的穩(wěn)定性和安全性進行日常管理。經(jīng)過篩選比對，按照指標(biāo)選取原則，應(yīng)該選取銹蝕、變形、尺寸偏差、位置偏差、荷載、機械損傷、高溫等通過目測或者借用簡單的儀器就能夠得到相關(guān)數(shù)據(jù)的狀態(tài)控制指標(biāo)。

［1］ 張 欣．鋼結(jié)構(gòu)廠房缺陷與分析［J］．四川建筑，2005(2):39-40．

［2］ 張家旭．鋼結(jié)構(gòu)的變形與矯正［M］．北京:科學(xué)出版社，2003．

［3］ 羅福午．鋼結(jié)構(gòu)缺陷事故的分析與防治［M］．北京:清華大學(xué)出版社，2003．

［4］ 吳華新．冶金企業(yè)鋼結(jié)構(gòu)銹蝕與防護處理［J］．江西冶金，2005(8):61-62．