鋼結構工業(yè)廠房可靠性鑒定與加固措施

馬祥景　王曄霞　孫學軍　蔣彥剛

摘要：鋼結構工業(yè)廠房是近十幾年來我國工業(yè)廠房的主要結構形式，生產適應性強、量大面廣，但隨著生產規(guī)模擴大與工藝改造，導致部分銅結構廠房不能滿足新的安全生產需要，從“促進和完善煉鋼技術發(fā)展體系，適應鋼鐵生產的新需要”角度出發(fā)，需對廠房進行結構安全可靠性鑒定與安全性評估，并對不滿足規(guī)范要求或不利于技術改造的隱患，進行一系列的安全適應性改造。為規(guī)范這一行業(yè)的標準性做法，國家制定了《工業(yè)廠房可靠性鑒定標準》（GBJ14-90）、《建筑結構可靠度設計統(tǒng)一標準》（GB50068-2001）、《工業(yè)建筑可靠性鑒定標準》（GB50144-2008）等一系列標準與規(guī)范，明確了工業(yè)廠房鑒定的目的、程序、等級標準，結合鋼廠房工程實例，介紹了鋼結構廠房的鑒定方法。

關鍵詞：鋼結構工業(yè)廠房；可靠性；鑒定；評估

1.工程概況

某煉鋼連鑄鋼結構工業(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。全鋼框排架結構，鋼屋架采用實腹式工字形截面屋面梁與平行弦鋼屋架，壓型板屋面。主廠房鋼結構形式復雜，使用環(huán)境惡劣，主體結構長期受到振動、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行國家標準的要求，為生產工藝的改造，提供廠房的技術依據，對廠房做出全面檢測與鑒定。

2.廠房使用情況詳細調查

2.1廠房上吊車使用實際與原設計圖紙比較

廠房吊車數量多、噸位大，對照原圖紙，廠房AB跨設計有三臺16/16T橋式吊車；BC跨設計有一臺80/20T、一臺32/5T兩臺橋式吊車；CD跨設計有一臺160/50T、一臺125/32T、一臺63/30三臺橋式吊車；尤其是生產主跨內設計有八臺吊車，工作級別全部為A7級，廠房負荷與動荷載較大。經檢查確認，生產使用上僅是將CD跨設計一臺63/30橋式吊車更換為一臺80/30T吊車，經驗算吊車梁最大彎矩、輪等參數，可安全使用。

2.2廠房柱和柱間支撐現場檢測

經現場檢測，廠房A-F六列、五跨，吊車梁的傳力體系柱間支撐技術狀態(tài)基本完好，只是部分柱的根部局部輕微銹蝕，個別松動，個別桿件出現開焊、損壞現象。

2.3屋蓋系統(tǒng)現場檢測

2.3.1鋼屋架，現場檢測發(fā)現，廠房AB列16-17-18-19軸，連續(xù)三個平行弦鋼屋架存在扭曲、變形現象，經實測，分別在200mm、190mm、300mm左右；廠房BC列9-10-11軸，連續(xù)二個平行弦鋼屋架產生側向變形現象，經實測，均在150mm左右，超出規(guī)范要求，不滿足國家現行規(guī)范標準要求。

2.3.2鋼屋架與柱頭連接處，高強螺栓部分掉落，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)設計采用制動板制動，設計有輔助桁架和水平支撐，現場檢測系統(tǒng)主要缺陷有，吊車梁與制動板連接高強螺栓、制動板與鋼柱連接高強螺栓松動較多，尤其是制動板與鋼柱焊接處，部分開焊，或存在未可靠連接狀況

2.5屋面及維護系統(tǒng)檢測

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型鋼檁條銹蝕嚴重。

3.分析、計算結果

3.1計算技術依據

3.1.1標準規(guī)范和基礎資料。《建筑結構荷載規(guī)范》（GB50009-2001），《建筑抗震設計規(guī)范》（GB50011-2001），《鋼結構設計規(guī)范》（GB50017-2003），《工業(yè)建筑可靠性鑒定標準》（GB50144-2008），廠房原竣工驗收設計圖紙。

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

3.2計算結果

3.2.1橫向平面排架。選取廠房5-9軸的橫向平面結構，進行結構分析和承載力校核，經計算，各平面內結構的構件承載力均滿足規(guī)范要求，各構件應力比滿足要求。

3.2.2鋼屋架和鋼托架。該承載力校核采用的荷載按《建筑結構荷載規(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計考慮，承載力校核結果R/sy0比值，滿足規(guī)范要求。

3.2.3吊車梁。對吊車梁的強度、穩(wěn)定性、抗疲勞強度以及制動系統(tǒng)的強度、撓度計算，R/Sy0比值，滿足規(guī)范要求。

4.可靠性鑒定

4.1評定方法和原則

根據《工業(yè)建筑可靠性鑒定標準》（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軸線三個單元進行可靠性評定，每個單元可靠性等級根據結構布置和支撐系統(tǒng)、承重結構系統(tǒng)、圍護結構系統(tǒng)三個項目綜合評定。（詳見表3）

4.2承重結構體系

屋架承載力項目，由于嚴重的變形和傾斜，且屋架下弦出現平面外變形較大；部分屋架與柱頭連接螺栓缺損，造成吊車系統(tǒng)水平晃動較大，嚴重不符合國家現行規(guī)范標準要求，項目的可靠性等級為C級。

4.3綜合評定結果

5.可靠性評估與應采取的措施

5.1結語

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為三級，不滿足現行國家規(guī)范的要求，需采取一定的加固措施。

5.2應采取的措施

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

5.2.2對不符合設計與規(guī)范對要求的屋架與鋼柱連接節(jié)點，進行加固或補強。

5.2.3對因疲勞損壞導致的吊車梁制動板與排架柱連接節(jié)點，進行加固或補齊。存在變形和扭曲的平行弦鋼屋架新增橫向水平支撐，增強改屋架水平約束，以限制其側向變形發(fā)展。

5.2.4對銹蝕的鋼構件，尤其是節(jié)點、連接點部位，需進行除銹、防腐處理。