工業(yè)建筑吊車梁可靠性評(píng)價(jià)與分析

任 廷 選

(甘肅省建筑科學(xué)研究院有限公司，甘肅 蘭州 730060)

0 引言

我國(guó)建造于20世紀(jì)的大量工業(yè)建筑已接近使用壽命年限，構(gòu)件由于受到使用條件變化及環(huán)境侵蝕等因素的影響，同時(shí)構(gòu)件自身的不斷老化、構(gòu)件的材料性能也會(huì)隨著時(shí)間逐漸退化，功能將逐漸降低甚至喪失，且部分構(gòu)件已出現(xiàn)病害。因此對(duì)工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行精確的可靠性鑒定是十分迫切的,也是十分必要的，它也是建筑物使用、維修、改造的基礎(chǔ)。

1 工程概況

某工業(yè)廠房平面大致呈“L”形，總建筑面積7 285.7 m2，設(shè)計(jì)建造于1976年，主要區(qū)域?yàn)閱螌愉摻罨炷林偶芙Y(jié)構(gòu)(部分為砌體結(jié)構(gòu))，該工程所處地區(qū)抗震設(shè)防烈度為8度，設(shè)計(jì)地震分組為第三組，設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.2g。

2 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，該廠房A,C及P,Q軸線共有魚腹式鋼筋混凝土吊車梁及H型鋼吊車梁兩種，由于該廠房建造年代較早，無任何設(shè)計(jì)資料，現(xiàn)場(chǎng)對(duì)三種梁截面尺寸、混凝土強(qiáng)度、鋼筋配置、變形及損傷情況進(jìn)行了調(diào)查和檢測(cè)。

2.1 魚腹式鋼筋混凝土吊車梁檢測(cè)

魚腹式鋼筋混凝土吊車梁現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)數(shù)據(jù)見表1。

表1 魚腹式鋼筋混凝土吊車梁實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)

2.2 型鋼吊車梁檢測(cè)

型鋼吊車梁現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)數(shù)據(jù)見表2。

表2 型鋼吊車梁實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)

2.3 吊車梁變形檢測(cè)

按照吊車梁實(shí)際使用荷載，對(duì)混凝土魚腹式吊車梁分6級(jí)加載，每級(jí)加載重量依次為：吊車自重—吊車自重+1.5 t—吊車自重+3.0 t—吊車自重+4.5 t—吊車自重+6.0 t—吊車自重+7.5 t；

型鋼吊車梁分5級(jí)加載，每級(jí)加載重量依次為：吊車自重—吊車自重+1.5 t—吊車自重+3.0 t—吊車自重+4.5 t—吊車自重+6.0 t。

在荷載達(dá)到檢驗(yàn)荷載前，每級(jí)加載后的持荷時(shí)間為15 min，同時(shí)檢查吊車梁有無開裂跡象；當(dāng)荷載達(dá)到檢驗(yàn)荷載后，持荷1 h。每級(jí)持荷結(jié)束時(shí)，觀測(cè)并記錄測(cè)量值。

卸載按后加先卸載順序，即1.5 t—3.0 t—4.5 t—6.0 t—7.5 t—吊車自重+7.5 t的順序進(jìn)行卸載。

根據(jù)測(cè)量結(jié)果，繪制了位移曲線及應(yīng)力曲線，見圖1～圖4。

3 吊車梁計(jì)算

3.1 魚腹式吊車梁計(jì)算

1)魚腹式吊車梁計(jì)算參數(shù)見表3。

表3 魚腹式吊車梁計(jì)算參數(shù)

2)梁的內(nèi)力計(jì)算。

根據(jù)影響線確定跨中最大彎矩、剪力荷載布置及支座最大剪力荷載布置如圖5，圖6所示。

3)承載力極限狀態(tài)驗(yàn)算。

a.梁跨中受彎承載力驗(yàn)算。

b.支座受剪承載力驗(yàn)算。

0.25βcfcbh0=243.95 kN>V=146.44 kN(滿足γ0·S

4)正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算。

a.受彎最大裂縫寬度驗(yàn)算。

0.07 mm<ωmin=0.20 mm。

b.受彎撓度驗(yàn)算。

3.2 型鋼吊車梁計(jì)算

3.2.1型鋼吊車梁截面

型鋼吊車梁截面示意圖見圖7。

3.2.2計(jì)算參數(shù)

型鋼吊車梁截面計(jì)算參數(shù)見表4。

表4 型鋼吊車梁截面計(jì)算參數(shù) mm

3.2.3梁的內(nèi)力計(jì)算

根據(jù)影響線確定跨中最大彎矩、剪力荷載布置及支座最大剪力荷載布置如圖8,圖9所示。

吊車梁內(nèi)力計(jì)算。

3.2.4截面強(qiáng)度計(jì)算

1)抗彎強(qiáng)度。

跨中截面受壓邊緣纖維承載力滿足規(guī)范要求。

跨中截面受拉邊緣纖維承載力滿足規(guī)范要求。

2)支座界面處的抗剪強(qiáng)度。

支座界面處的抗剪強(qiáng)度滿足規(guī)范要求。

3)跨中梁腹板計(jì)算高度邊緣處折算應(yīng)力。

跨中梁腹板計(jì)算高度邊緣處折算應(yīng)力滿足規(guī)范要求。

3.2.5剛度計(jì)算

跨中最大撓度：

跨中最大撓度滿足規(guī)范要求。

3.2.6梁的整體穩(wěn)定性計(jì)算

穩(wěn)定系數(shù)：

整體穩(wěn)定滿足規(guī)范要求。

4 鑒定結(jié)論

根據(jù)檢測(cè)、計(jì)算結(jié)果，混凝土魚腹梁可靠性鑒定評(píng)級(jí)為b，型鋼吊車梁可靠性鑒定評(píng)級(jí)為b，即略低于國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的可靠性要求，仍能滿足結(jié)構(gòu)可靠性的下限水平要求，不影響安全，在目標(biāo)使用年限內(nèi)尚不明顯影響正常使用，可不必采取措施。

5 總結(jié)與展望

在《工業(yè)廠房可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》中明確規(guī)定了工業(yè)廠房可靠性鑒定的目的、程序、等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。雖然建筑物的鑒定與結(jié)構(gòu)計(jì)算及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有相同之處,但也存在著很大的差異，本次結(jié)合某工業(yè)廠房吊車梁可靠性鑒定，闡明合理精細(xì)的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)、性能試驗(yàn)(主要為現(xiàn)場(chǎng)荷載試驗(yàn))及可靠性分析是解決工業(yè)建筑尤其年代已久或缺乏設(shè)計(jì)資料建筑的有效手段。