某廠房可靠性鑒定及處理建議分析

劉永輝 （瀘州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川 瀘州 646000）

1 工程概況

某廠房建于2001 年，分為主廠房和調(diào)試間兩部分，建筑面積共計10920.77 m2，夾芯板金屬圍護(hù)墻面積約為9508m2，屋蓋面積約為10708m2。其中A-F 軸線為調(diào)試間，F(xiàn)-M 軸線為主廠房，調(diào)試間和主廠房均為單層門式剛架結(jié)構(gòu)，調(diào)試間局部（A-F/1-9 區(qū)域）為二層。調(diào)試間縱向長192m，寬18.3m，面積為3822.21m2，總層高為9m，一層層高為4.4m、5.8m。主廠房縱向長228m，寬30.535m，面積為7098.56m2，總層高為14.4m。廠房在標(biāo)高12.05m處設(shè)有牛腿，內(nèi)設(shè)有兩臺32/5t 的天車，采用工字型吊車梁。結(jié)構(gòu)平面布置如圖1、圖2所示。

圖1 該廠房結(jié)構(gòu)平面示意圖

圖2 該廠房局部二層結(jié)構(gòu)平面示意圖

2 調(diào)查與檢測內(nèi)容

2.1 調(diào)查

該廠房使用年限較久，目前該房屋金屬板圍護(hù)墻及屋蓋存在嚴(yán)重的滲水漏雨現(xiàn)象，局部墻梁間拉條及屋面檁條間拉條彎曲變形、脫落。該房屋自建成至今，主體一直作為工業(yè)廠房，未遭遇火災(zāi)、爆炸、臺風(fēng)等偶遇荷載作用。該房屋采用鋼筋混凝土沉管灌注樁基礎(chǔ)，在對上部結(jié)構(gòu)的檢查中，未發(fā)現(xiàn)由于地基不均勻沉降引起的構(gòu)件裂縫、傾斜或者顯著變形，地基基礎(chǔ)工作狀態(tài)正常。

2.2 檢測內(nèi)容

根據(jù)現(xiàn)場檢查結(jié)果可知，A-F 軸線（調(diào)試間）剛架柱與剛架梁節(jié)點存在原始缺陷，端板連接之間普遍存在縫隙，部分縫隙較大，部分梁柱節(jié)點螺栓未露頭，G軸線和L 軸線工字型剛架柱焊縫不飽滿，高度不一，局部位置有焊瘤，G 軸線走道板與剛架柱連接固定螺栓部分未露頭。如圖3～圖6所示，除施工缺陷外，剛架柱、梁未見其它明顯缺陷。

圖3 梁柱節(jié)點端板存在縫隙

圖4 梁柱節(jié)點螺栓未露頭

圖5 剛架柱角焊縫不飽滿、局部焊瘤

圖6 螺栓未露頭

圖7 軌道固定螺栓缺失

圖8 軌道固定螺栓缺失

圖9 拉條彎曲變形

圖10 拉條與墻梁脫開

該房屋共計兩跨，采用工字型吊車梁，根據(jù)現(xiàn)場檢查結(jié)果可知，吊車梁存在的主要缺陷是部分軌道固定螺栓缺失、壓軌器錯位、吊車有啃軌現(xiàn)象。

根據(jù)現(xiàn)場檢查可知，柱間支撐存在的主要缺陷是L/8-10、L/28-29 柱間的柱間支撐斜桿局部被切割，且柱間支撐焊縫質(zhì)量較差，焊縫不飽滿，高度不一，局部有焊瘤。

根據(jù)現(xiàn)場檢查結(jié)果可知，墻梁、拉條、門窗存在的主要缺陷有以下幾個方面：

①墻梁與墻梁間拉條脫開，墻梁間拉條彎曲變形，墻梁與拉條節(jié)點處銹蝕；

②墻梁與柱上梁托連接施工質(zhì)量較差，焊縫高度不一，焊縫不飽滿，有漏焊、焊瘤、燒穿、弧坑等焊接缺陷；

③設(shè)計要求拉條穿過墻梁，用螺栓固定，現(xiàn)場實際現(xiàn)狀為墻梁與拉條直接焊接，多數(shù)墻梁在焊接部位存在燒穿缺陷；

④圍護(hù)墻墻面金屬板固定鉚釘大面積斷裂、缺失、失效；

⑤窗戶未與墻梁做可靠連接，窗戶上下墻梁間無拉條，且窗戶無支撐結(jié)構(gòu)；

⑥窗戶與墻面板連接處密封膠普遍開裂、失效或密封不嚴(yán)，M 軸線墻面普遍滲水，G 軸線上部窗戶與金屬板圍護(hù)墻間密封膠開裂嚴(yán)重，窗戶變形。

利用磁性覆層測厚儀對該房屋鋼構(gòu)件涂層厚度進(jìn)行檢測，根據(jù)規(guī)范[1]規(guī)定，室內(nèi)鋼構(gòu)件涂層厚度應(yīng)為125μm，允許偏差為-25μm。每個檢測構(gòu)件取5 個測點，根據(jù)檢測結(jié)果可知，所抽檢的剛架柱涂層、剛架梁涂層、吊車梁涂層、柱間支撐涂層、墻梁涂層和屋面檁條涂層厚度均在50～120μm 范圍內(nèi)，大部分不滿足規(guī)范要求，以負(fù)公差為主。

利用里氏硬度計對該房屋內(nèi)的剛架柱、剛架梁、吊車梁、檢柱間支撐等鋼構(gòu)件強度進(jìn)行檢測。每個所抽查到的構(gòu)件均選取8 個測點，根據(jù)檢測結(jié)果可知，所抽取的構(gòu)件抗拉強度均滿足Q235 號鋼（抗拉強度σb 的范圍在375～500MPa內(nèi)）要求。

利用超聲測厚儀對該房屋內(nèi)鋼構(gòu)件鋼材厚度進(jìn)行檢測。每個所抽查到的構(gòu)件均選取3 個測點，根據(jù)檢測結(jié)果可知，G 軸線和M 軸線墻梁厚度在2.3～2.6mm 范圍內(nèi)，大部分集中在2.4～2.5mm 范圍內(nèi)，不能夠滿足設(shè)計要求（3.0mm），其余均可滿足設(shè)計要求。

利用游標(biāo)卡尺和盒尺對該房屋鋼構(gòu)件截面尺寸進(jìn)行檢測。每個構(gòu)件選取3個測點，根據(jù)檢測結(jié)果可知，G 軸線和M軸線墻梁實測截面尺寸為145mm×50mm×20mm，不能夠滿足設(shè)計值要求（160mm×70mm×20mm），計算取145mm×50mm×20mm。

利用經(jīng)緯儀對該廠房內(nèi)剛架柱傾斜度進(jìn)行檢測，根據(jù)檢測結(jié)果可知，該建筑內(nèi)剛架柱的最大傾斜值為0.71‰，小于使用性A 級限值（有吊車廠房柱位移≤Hc/1250），使用性等級評為A級。

3 結(jié)構(gòu)驗算分析

根據(jù)現(xiàn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范和門式剛架設(shè)計規(guī)范中的基本假定，對于不同的構(gòu)件，分別按照《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB 50017-2003）[3]和《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（CECS 102-2002）[4]進(jìn)行校核，構(gòu)件截面、材料強度按照原設(shè)計圖紙和檢測結(jié)果綜合推定。進(jìn)行承載力驗算時，分項系數(shù)[5]分別取為gG=1.2，gQi=1.4，剛架柱與基礎(chǔ)為剛接，剛架柱與剛架梁為剛接，考慮荷載包括屋面、樓面恒荷載、活荷載、吊車荷載、雪荷載、風(fēng)荷載等。經(jīng)計算得出剛架柱、吊車梁、屋面檁條最小安全裕度均大于1，承載能力均能夠滿足要求。

該房屋圍護(hù)墻墻梁采用C 型墻梁，截面按實測尺寸取。其中G 軸和M 軸軸線圍護(hù)墻墻梁的間距在1.0～3.3m 范圍內(nèi)，經(jīng)計算，G軸線和M 軸線圍護(hù)墻墻梁最大安全裕度為0.76，承載能力均不能夠滿足要求。

4 可靠性等級評定

依據(jù)規(guī)范[2]，在本次鑒定現(xiàn)場檢查、檢測、計算分析的基礎(chǔ)上，對該廠房進(jìn)行可靠性等級評定。

4.1 構(gòu)件鑒定評級

4.1.1 剛架柱

根據(jù)計算結(jié)果可知，該房屋剛架柱承載能力均能夠滿足要求，但剛架柱角焊縫質(zhì)量普遍偏差，剛架柱的安全性等級均評為b 級。根據(jù)現(xiàn)場檢查情況可知，該房屋剛架柱在變形、偏差和腐蝕方面未見明顯缺陷，剛架柱的使用性等級均評為b級。

4.1.2 剛架梁

根據(jù)計算結(jié)果可知，該房屋剛架梁承載能力均能夠滿足要求，但剛架梁焊縫質(zhì)量普遍偏差，剛架柱的安全性等級均評為b 級。根據(jù)現(xiàn)場檢查情況可知，該房屋剛架梁焊縫質(zhì)量普遍偏差，在變形、偏差和腐蝕方面未見明顯缺陷，剛架梁的使用性等級均評為b級。

4.1.3 吊車梁

根據(jù)計算結(jié)果可知，該房屋吊車梁承載能力均能夠滿足要求，但部分吊車梁軌道固定螺栓缺失，安全性等級評為b 級。根據(jù)現(xiàn)場檢查情況可知，該廠房內(nèi)吊車有啃軌現(xiàn)象，吊車梁使用性等級均評為b級。

4.1.4 墻梁

根據(jù)計算結(jié)果可知，G 軸和L 軸線圍護(hù)墻墻梁承載能力均不能滿足要求，最大安全裕度為0.76，安全性等級均評為d 級，A 軸線底部墻梁出現(xiàn)大面積腐蝕，使用性等級評為c 級，其余墻梁使用性等級評為b級。

根據(jù)計算結(jié)果可知，該房屋屋面檁條承載能力均能夠滿足要求，但屋面檁條與檁托焊縫存在缺陷，安全性等級均評為b 級，屋面檁條防腐涂層局部輕微破損，使用性等級均評為b級。

4.2 結(jié)構(gòu)系統(tǒng)評級

結(jié)構(gòu)系統(tǒng)評級從安全性、使用性和可靠性進(jìn)行評定，對于上部承重結(jié)構(gòu)的安全性等級，應(yīng)按結(jié)構(gòu)整體性和承載功能兩個項目評定，上部承重結(jié)構(gòu)使用狀況和結(jié)構(gòu)水平位移兩個項目評定。對圍護(hù)結(jié)構(gòu)的安全性應(yīng)按承重圍護(hù)結(jié)構(gòu)的承載功能和非承重圍護(hù)結(jié)構(gòu)的構(gòu)造連接兩個項目進(jìn)行評定，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的使用性等級，應(yīng)根據(jù)承重圍護(hù)結(jié)構(gòu)的使用狀況、圍護(hù)系統(tǒng)的使用功能兩個項目評定。

4.2.1 上部結(jié)構(gòu)評級

根據(jù)計算結(jié)果，可得上部結(jié)構(gòu)的安全性、使用性和可靠性均為B 級。根據(jù)各構(gòu)件使用性等級評定結(jié)果可知，該房屋上部承重結(jié)構(gòu)使用性等級評為B 級，該房屋上部承重結(jié)構(gòu)可靠性等級評為B級。

4.2.2 圍護(hù)結(jié)構(gòu)評級

根據(jù)計算結(jié)果可知，G 軸線和M 軸線墻梁承載能力不能夠滿足要求，最大安全裕度為0.76，安全性等級評為D級。其余承重圍護(hù)結(jié)構(gòu)未見因承載能力不足造成安全方面的影響，承重圍護(hù)結(jié)構(gòu)安全性等級評為D 級。根據(jù)現(xiàn)場檢查結(jié)果得出，非承重圍護(hù)結(jié)構(gòu)的構(gòu)造連接安全性評定，如表1所示。

表1 非承重圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)造連接的等級評定

根據(jù)現(xiàn)場檢查結(jié)果可知，該房屋輕質(zhì)圍護(hù)墻部分固定螺栓缺失，部分固定螺栓失效，G 軸線圍護(hù)墻上部分窗戶與主體脫離、變形，由于以上缺陷造成圍護(hù)系統(tǒng)大面積滲水或漏雨，圍護(hù)系統(tǒng)的使用功能評定等級如表2 所示。因此得出該房屋圍護(hù)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的使用性等級均評為C級。

表2 圍護(hù)系統(tǒng)使用功能的等級評定

綜上，圍護(hù)系統(tǒng)的可靠性評級為D級。

4.3 綜合評級

根據(jù)《工業(yè)建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50144-2008）的規(guī)定，對該房屋可靠性進(jìn)行綜合評級，詳細(xì)評級如表3 所示。

表3 綜合鑒定評級

5 鑒定結(jié)論及處理建議

5.1 鑒定結(jié)論

該廠房可靠性等級評為三級，即不符合國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的可靠性要求，影響整體安全，在目標(biāo)使用年限內(nèi)明顯影響整體正常使用，應(yīng)采取措施，且可能有極少數(shù)構(gòu)件必須立即采取措施。

5.2 處理建議

針對影響可靠性的結(jié)構(gòu)缺陷建議如下：

①焊縫質(zhì)量修補需要及時補焊不合格的焊縫，并及時敲掉焊渣；

②窗戶與墻梁做可靠性拉結(jié)，增加支撐，拉條與墻梁按設(shè)計要求使用螺栓連接；

③對鋼構(gòu)件重做涂層處理，滿足規(guī)范規(guī)定；

④對廠房按現(xiàn)有的鋼構(gòu)件尺寸進(jìn)行建模計算分析，若鋼構(gòu)件尺寸的削弱影響結(jié)構(gòu)承載力，需對廠房進(jìn)行加固處理；

⑤圍護(hù)墻墻梁采用C 型墻梁，承載力不滿足要求，需要對采用C 型墻梁處進(jìn)行加固處理；

⑥對鋼構(gòu)件重新涂刷防腐涂層。

對此類廠房可靠性不滿足要求時，考慮到局部修復(fù)效果和后續(xù)使用年限有限，條件允許時，更換該房屋的夾芯板圍護(hù)墻、墻梁、拉條、門窗等圍護(hù)系統(tǒng)，更換屋面板、屋面檁條、拉條等圍護(hù)系統(tǒng)，按照原設(shè)計增補缺失的吊車梁軌道固定螺栓。