肖斌

（福建省永正工程質(zhì)量檢測有限公司　福建　福州　350012）

某鋼結(jié)構(gòu)廠房可靠性鑒定與整改分析

肖斌

（福建省永正工程質(zhì)量檢測有限公司福建福州350012）

某輕型門式剛架廠房由于施工中未辦理完整監(jiān)督手續(xù)，為了解其可靠性需進(jìn)行鑒定，檢測中發(fā)現(xiàn)其鋼梁、鋼柱與檁條間未設(shè)置隅撐，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)計(jì)算中存在承載力不足情況，而后對(duì)結(jié)構(gòu)不足之處進(jìn)行整改分析。

門式剛架；鑒定；隅撐；平面外計(jì)算長度；穩(wěn)定性

1　概況

某門式剛架結(jié)構(gòu)廠房于2013年底建成，在施工過程中未申報(bào)監(jiān)督手續(xù)，且未及時(shí)竣工驗(yàn)收，現(xiàn)為了解其可靠性需進(jìn)行鑒定。

該廠房平面呈長方形，建筑面積為2404.8m2，每榀剛架跨度均為33.0m，軸（1-2）、（9-10）間縱向柱間距為7.7m，其余縱向柱間距均為8.0m，縱向軸線總長71.4m，橫向軸線總長33.0m，柱頂標(biāo)高均為7.0m，室內(nèi)外高差為0.20m。外墻標(biāo)高1.5m以下采用190mm厚承重空心磚墻貼砌于鋼柱外側(cè)，標(biāo)高1.5m以上及屋面板均為彩色壓型鋼板，墻面檁條、屋面檁條均采用C型冷彎薄壁型鋼。

剛架柱、梁均采用BH型鋼（Q345鋼），抗風(fēng)柱采用RH型鋼（Q235鋼），剛架柱截面尺寸均為H（450～800）×230×8×10（文中未標(biāo)注單位的尺寸其單位均為mm），剛架梁分三段采用高強(qiáng)螺栓梁梁節(jié)點(diǎn)連接，截面尺寸分別為H（750～450）×200×8×10、H450× 200×8×10、H（450～750）×200×8×10，剛架梁與柱間采用16M22高強(qiáng)螺栓連接。軸（1-2）、（5-6）、（9-10）間布置柱間支撐（φ22圓鋼），相應(yīng)軸間剛架梁間布置屋面支撐（φ25圓鋼），各軸間布置水平系桿（φ140×4.0圓鋼管），廠房平面布置、剛架及屋面支撐如圖1所示，柱間支撐如圖2所示。屋面檁條及墻面檁條跨中均設(shè)置兩道拉條（φ12圓鋼），屋面檐口、屋脊處均按設(shè)計(jì)設(shè)置斜拉條（φ12圓鋼），柱腳采用平板式鉸接柱腳節(jié)點(diǎn)，地腳錨栓為4M27，基礎(chǔ)為柱下鋼筋混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)，獨(dú)立基礎(chǔ)間在墻體下方設(shè)有基礎(chǔ)梁（如圖3）。

2　現(xiàn)場調(diào)查與檢測

2.1結(jié)構(gòu)布置檢測

圖1　平面布置、剛架及屋面支撐平面布置示意圖

圖2　柱間支撐布置示意圖

圖3　剛架立面示意圖

現(xiàn)場檢查了軸網(wǎng)布置，抽檢了各結(jié)構(gòu)構(gòu)件的布置及其截面尺寸、規(guī)格，包括：剛架柱、剛架梁、抗風(fēng)柱的布置及截面尺寸，柱腳節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)板厚度、大小，地腳錨栓的規(guī)格、數(shù)量及分布，梁柱節(jié)點(diǎn)、梁梁節(jié)點(diǎn)連接螺栓的規(guī)格、數(shù)量、分布及節(jié)點(diǎn)板厚度、大小，柱間支撐、屋面支撐、屋面檁條、墻面檁條、拉條的規(guī)格及設(shè)置部位等，所檢上述構(gòu)件均與設(shè)計(jì)要求相符，但發(fā)現(xiàn)屋面檁條與剛架梁間、墻面檁條與剛架柱間未按設(shè)計(jì)要求設(shè)置隅撐。

2.2焊縫外觀質(zhì)量及全熔透焊縫超聲波檢測

該廠房端板與柱、梁翼緣采用全熔透對(duì)接焊縫連接，焊縫均勻光滑，外觀質(zhì)量符合三級(jí)焊縫外觀質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。現(xiàn)場抽取部分對(duì)接焊縫進(jìn)行超聲波探傷，根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)超聲波探傷及質(zhì)量分級(jí)法》（JGJ/T203-2007）評(píng)定，對(duì)接焊縫符合規(guī)定的二級(jí)焊縫質(zhì)量等級(jí)要求。

2.3施工質(zhì)量及構(gòu)件工作狀況檢測

對(duì)各結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行施工質(zhì)量及工作狀況檢測，剛架柱、梁等構(gòu)件未見明顯變形，鋼節(jié)點(diǎn)未見明顯松動(dòng)、變形，屋面、柱間支撐基本張緊，剛性系桿未見明顯的變形與撓曲，主構(gòu)件面漆基本完好。

2.4柱垂直度觀測

現(xiàn)場共布置12個(gè)測點(diǎn)采用經(jīng)緯儀對(duì)剛架柱垂直度進(jìn)行觀測，結(jié)果表明，各測點(diǎn)側(cè)向位移均未超過《工業(yè)建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》（GBJ50144-2008）B級(jí)限值要求。

3　承載力驗(yàn)算

3.1計(jì)算軟件

根據(jù)現(xiàn)場檢測數(shù)據(jù)結(jié)合設(shè)計(jì)圖紙，采用中國建筑科學(xué)研究院編制的PKPM系列軟件“STS”及上海藍(lán)科鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)開發(fā)有限責(zé)任公司編制的“MTS”，對(duì)該結(jié)構(gòu)進(jìn)行承載力驗(yàn)算。

3.2計(jì)算參數(shù)

結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)取1.0，主構(gòu)件設(shè)計(jì)使用年限25年；該工程地處抗震設(shè)防烈度Ⅵ度區(qū)，設(shè)計(jì)基本加速度值為0.05g，設(shè)計(jì)地震分組為第一組，場地類別為Ⅱ類；基本風(fēng)壓取0.35kN/m2，地面粗糙度取B類；屋面恒載取0.15kN/m2（含檁條自重）；活載：計(jì)算剛架時(shí)屋面活載取0.3kN/m2，計(jì)算檁條時(shí)屋面活載取0.5kN/m2。

3.3材料取值

剛架柱、梁及其端頭板取Q345，加勁肋、連接板、檁條、屋面支撐、柱間支撐、拉條、隅撐取Q235；柱梁節(jié)點(diǎn)高強(qiáng)螺栓性能等級(jí)取10.9級(jí)，采用噴砂處理法，摩擦面抗滑移系數(shù)μ=0.45；焊縫：全熔透焊縫按等強(qiáng)度計(jì)算，角焊縫取ffw=160N/mm2進(jìn)行計(jì)算。

3.4驗(yàn)算結(jié)果

剛架柱強(qiáng)度與穩(wěn)定性符合要求，剛架梁強(qiáng)度符合要求，但平面外穩(wěn)定性（梁平面外穩(wěn)定應(yīng)力比為1.55）不符合要求，詳見圖4；剛架斜梁最大計(jì)算撓度為L/637，柱頂最大計(jì)算位移為H/626，均小于規(guī)范限值要求；抗風(fēng)柱強(qiáng)度及穩(wěn)定性符合要求；柱腳節(jié)點(diǎn)承載力符合要求；梁柱節(jié)點(diǎn)承載力符合要求；梁梁節(jié)點(diǎn)承載力符合要求；屋面檁條、墻面檁條強(qiáng)度及穩(wěn)定性符合要求；屋面支撐、柱間支撐的強(qiáng)度符合規(guī)范要求，縱向剛性系桿的強(qiáng)度及長細(xì)比符合要求。

4　可靠性評(píng)價(jià)

根據(jù)地基基礎(chǔ)、上部承重結(jié)構(gòu)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的等級(jí)評(píng)定結(jié)果，參照《工業(yè)建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》（GB50144-2008），該工程評(píng)定單元結(jié)構(gòu)可靠性等級(jí)評(píng)為三級(jí)，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。

圖4　鋼結(jié)構(gòu)計(jì)算應(yīng)力比圖<一>

5　分析與評(píng)估

根據(jù)圖4，梁平面外穩(wěn)定應(yīng)力比超過1.0，且柱平面外穩(wěn)定應(yīng)力比僅剛好為1.0，由此可見，得出此計(jì)算結(jié)果應(yīng)該是屋面及墻面隅撐缺失，以至于剛架梁、剛架柱平面外計(jì)算長度只能取值為桿件自身長度，未能達(dá)到設(shè)計(jì)者意圖。為了驗(yàn)證，將計(jì)算模型中剛架梁、剛架柱平面外計(jì)算長度按隅撐間距取值，計(jì)算結(jié)果如圖5所示，結(jié)構(gòu)承載力及平面外計(jì)算長度均符合要求。由此可知，該廠房整改方案只需按設(shè)計(jì)圖紙補(bǔ)設(shè)屋面、墻面隅撐即可。

圖5　鋼結(jié)構(gòu)計(jì)算應(yīng)力比圖<二>

6　結(jié)語

鋼結(jié)構(gòu)中比較突出的問題便是穩(wěn)定性，在設(shè)計(jì)中也必須考慮，整體穩(wěn)定性及局部構(gòu)件的穩(wěn)定性都是鋼結(jié)構(gòu)體系中的重要內(nèi)容。隅撐屬于角撐，也是側(cè)向支撐，因此主要起到側(cè)向支撐作用，增加剛架梁側(cè)向剛度，減少平面外計(jì)算長度，能有效阻止剛架斜梁側(cè)向失穩(wěn)，并且達(dá)到節(jié)約鋼材的效果。但由于隅撐在鋼構(gòu)中屬于小型構(gòu)件，用鋼量也不多，因此其重要程度往往容易受到忽略，如上述門式剛架廠房施工中由于疏忽未按設(shè)計(jì)設(shè)置隅撐從而導(dǎo)致承載力較設(shè)計(jì)存在嚴(yán)重偏差，甚至影響結(jié)構(gòu)整體安全。因此，該廠房需按設(shè)計(jì)補(bǔ)設(shè)隅撐后方可安全使用。

[1]門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程（CECS102-2002）[S].

[2]鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50017-2003）[S].

[3]工業(yè)建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)（GBJ50144-2008）[S].

[4]陳驥.鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定理論與設(shè)計(jì)[M].北京：科學(xué)出版社，2001.

[5]童根樹.鋼結(jié)構(gòu)的平面外穩(wěn)定[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2007.

[6]宋新利.門式輕型鋼結(jié)構(gòu)的隅撐設(shè)計(jì)及其受力分析[J].四川建材，2010，36（4）：43～44.

TU317

A

1673-0038（2015）23-0112-02

2015-5-21

肖斌（1982-），男，工程師，主要從事建筑工程檢測鑒定工作。