钢结构工业厂房可靠性鉴定与加固措施的论文

钢结构工业厂房可靠性鉴定与加固措施的论文

　　摘要：钢结构工业厂房是近十几年来我国工业厂房的主要结构形式，生产适应性强、量大面广，但随着生产规模扩大与工艺改造，导致部分铜结构厂房不能满足新的安全生产需要，从“促进和完善炼钢技术发展体系，适应钢铁生产的新需要”角度出发，需对厂房进行结构安全可靠性鉴定与安全性评估，并对不满足规范要求或不利于技术改造的隐患，进行一系列的安全适应性改造。为规范这一行业的标准性做法，国家制定了《工业厂房可靠性鉴定标准》（GBJ14-90）、《建筑结构可靠度设计统一标准》（GB50068-2001）、《工业建筑可靠性鉴定标准》（GB50144-2008）等一系列标准与规范，明确了工业厂房鉴定的目的、程序、等级标准，结合钢厂房工程实例，介绍了钢结构厂房的鉴定方法。

　　关键词：钢结构工业厂房；可靠性；鉴定；评估

　　1.工程概况

　　某炼钢连铸钢结构工业厂房，建筑面积约23514m2，厂房纵向共A、B、C、D、E、F六列，五个连续跨：AB跨、BC跨、CD跨、DE跨、EF跨，厂房横向共分为1-21轴。全钢框排架结构，钢屋架采用实腹式工字形截面屋面梁与平行弦钢屋架，压型板屋面。主厂房钢结构形式复杂，使用环境恶劣，主体结构长期受到振动、积灰、高温等不利因素作用，隐患较多，为确保厂房安全使用，判断其安全可靠性是否满足现行国家标准的要求，为生产工艺的改造，提供厂房的技术依据，对厂房做出全面检测与鉴定。

　　2.厂房使用情况详细调查

　　2.1厂房上吊车使用实际与原设计图纸比较

　　厂房吊车数量多、吨位大，对照原图纸，厂房AB跨设计有三台16/16T桥式吊车；BC跨设计有一台80/20T、一台32/5T两台桥式吊车；CD跨设计有一台160/50T、一台125/32T、一台63/30三台桥式吊车；尤其是生产主跨内设计有八台吊车，工作级别全部为A7级，厂房负荷与动荷载较大。经检查确认，生产使用上仅是将CD跨设计一台63/30桥式吊车更换为一台80/30T吊车，经验算吊车梁最大弯矩、轮等参数，可安全使用。

　　2.2厂房柱和柱间支撑现场检测

　　经现场检测，厂房A-F六列、五跨，吊车梁的传力体系柱间支撑技术状态基本完好，只是部分柱的根部局部轻微锈蚀，个别松动，个别杆件出现开焊、损坏现象。

　　2.3屋盖系统现场检测

　　2.3.1钢屋架，现场检测发现，厂房AB列16-17-18-19轴，连续三个平行弦钢屋架存在扭曲、变形现象，经实测，分别在200mm、190mm、300mm左右；厂房BC列9-10-11轴，连续二个平行弦钢屋架产生侧向变形现象，经实测，均在150mm左右，超出规范要求，不满足国家现行规范标准要求。

　　2.3.2钢屋架与柱头连接处，高强螺栓部分掉落，连接处普遍锈蚀，部分存在采用焊接方法，无连接螺栓。

　　2.4吊车梁系统

　　吊车梁系统设计采用制动板制动，设计有辅助桁架和水平支撑，现场检测系统主要缺陷有，吊车梁与制动板连接高强螺栓、制动板与钢柱连接高强螺栓松动较多，尤其是制动板与钢柱焊接处，部分开焊，或存在未可靠连接状况

　　2.5屋面及维护系统检测

　　天窗架体系大面积轻微锈蚀，钢材面防腐漆剥落，母材锈蚀，压型板、屋面c型钢檩条锈蚀严重。

　　3.分析、计算结果

　　3.1计算技术依据

　　3.1.1标准规范和基础资料。《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001），《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001），《钢结构设计规范》（GB50017-2003），《工业建筑可靠性鉴定标准》（GB50144-2008），厂房原竣工验收设计图纸。

　　3.1.2主要技术参数。（1）屋面均布活荷载：0.5KN/m2。（2）屋面积灰荷载：挡风板内0.75KN/m2、挡风板外0.3KN/m2。（3）基本风压：0.35KN/m2。（4）抗震设防烈度，场地类别：7度/1I类。（5）吊车荷载：按GB50009-2001和GB50017-2003确定。

　　3.2计算结果

　　3.2.1横向平面排架。选取厂房5-9轴的横向平面结构，进行结构分析和承载力校核，经计算，各平面内结构的构件承载力均满足规范要求，各构件应力比满足要求。

　　3.2.2钢屋架和钢托架。该承载力校核采用的荷载按《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）规定取值，除屋面活荷载、屋面积灰荷载外，厂房附属悬挂荷载按0.2KN/m2考虑，压型钢板、支撑与檩条、屋架及天窗架自重按原设计考虑，承载力校核结果R/sy0比值，满足规范要求。

　　3.2.3吊车梁。对吊车梁的强度、稳定性、抗疲劳强度以及制动系统的强度、挠度计算，R/Sy0比值，满足规范要求。

　　4.可靠性鉴定

　　4.1评定方法和原则

　　根据《工业建筑可靠性鉴定标准》（GB50144-2008）的原则，将主厂房鉴定范围划分为1-7轴线、8-12轴线和13-21轴线三个单元进行可靠性评定，每个单元可靠性等级根据结构布置和支撑系统、承重结构系统、围护结构系统三个项目综合评定。（详见表3）

　　4.2承重结构体系

　　屋架承载力项目，由于严重的变形和倾斜，且屋架下弦出现平面外变形较大；部分屋架与柱头连接螺栓缺损，造成吊车系统水平晃动较大，严重不符合国家现行规范标准要求，项目的可靠性等级为C级。

　　4.3综合评定结果

　　5.可靠性评估与应采取的措施

　　5.1结语

　　厂房AB跨8-19轴线、BC跨8-19轴线、CD跨1-21轴线、DE跨1-21轴线和EF跨1-21轴线厂房的可靠性等级为三级，不满足现行国家规范的要求，需采取一定的加固措施。

　　5.2应采取的措施

　　5.2.1对存在变形和扭曲的平行弦钢屋架新增横向水平支撑，增强改屋架水平约束，以限制其侧向变形发展。

　　5.2.2对不符合设计与规范对要求的屋架与钢柱连接节点，进行加固或补强。

　　5.2.3对因疲劳损坏导致的吊车梁制动板与排架柱连接节点，进行加固或补齐。存在变形和扭曲的平行弦钢屋架新增横向水平支撑，增强改屋架水平约束，以限制其侧向变形发展。

　　5.2.4对锈蚀的钢构件，尤其是节点、连接点部位，需进行除锈、防腐处理。

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