靳 宏 飛

(山西太水市政工程有限公司,山西 太原 030009)

1 工程概況

山西省某原煤堆放車間建于2017年年底，該建筑平面呈矩形，長50 m，寬48 m，建筑總高度為15 m，總建筑面積為2 400 m2。該結(jié)構(gòu)豎向承重構(gòu)件為焊接鋼管排架柱，屋面承重構(gòu)件為雙跨拱桁架，其中一跨拱跨為23 m，另一跨拱跨為24 m，共設(shè)9榀拱桁架，屋面采用單層彩鋼板和陽光板，圍護(hù)結(jié)構(gòu)1.0 m以下為370 mm磚砌體墻，1.0 m～1.5 m采用240 mm磚砌體墻，1.5 m以上選用單層彩鋼板封閉，見圖1，圖2。

2 檢測鑒定內(nèi)容

2.1 結(jié)構(gòu)體系調(diào)查

該結(jié)構(gòu)平面形式呈矩形，結(jié)構(gòu)形式為鋼排架結(jié)構(gòu)，車間由鋼管柱、屋面拱形桁架、抗風(fēng)柱、支撐系統(tǒng)等組成。豎向承重構(gòu)件為鋼管柱，屋面主要承重構(gòu)件為拱桁架。圍護(hù)系統(tǒng)墻標(biāo)高1.5 m以下采用Mu10普通燒結(jié)磚和M5水泥砂漿砌筑，標(biāo)高1.5 m以上圍護(hù)墻采用0.5 mm厚單層彩鋼板，屋面采用0.5 mm厚單層彩鋼板和陽光板。屋面檁條及墻檁均采用C型鋼，鋼材型號為Q235B，斷面尺寸為140×50×20×2.5，拱桁架拉撐采用φ25圓鋼。基礎(chǔ)形式為柱下鋼筋混凝土獨立基礎(chǔ)，基礎(chǔ)選用C30混凝土，基礎(chǔ)頂部設(shè)16 mm厚的預(yù)埋鋼板，地腳螺栓直徑為d=27 mm。

2.2 鋼構(gòu)件截面尺寸檢測

設(shè)計圖紙顯示，拱形桁架上、下弦桿均為φ114×4.0的鋼管，腹桿為φ48×3.5圓鋼，桁架底水平拉桿為φ25熱軋帶肋鋼筋；屋面檁條及墻檁條均為C型鋼，截面尺寸均為140×50×20×2.5，間距為1.5 m。

現(xiàn)場采用卷尺、卡尺、鋼材測厚儀等對該結(jié)構(gòu)各構(gòu)件截面尺寸隨機抽取進(jìn)行了實測，其直徑尺寸偏差均在允許范圍之內(nèi)，壁厚尺寸偏差均超出允許范圍。

2.3 材料強度

根據(jù)圖紙設(shè)計的材料信息和實際檢測結(jié)果顯示，該結(jié)構(gòu)使用鋼構(gòu)件的材質(zhì)均為Q235B。

2.4 變形觀測

現(xiàn)場采用R-422NM全站儀對該車間鋼柱的垂直度進(jìn)行觀測，經(jīng)過觀測，滿足GB 50205—2001鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范[1]，柱垂直度不大于H/1 000和25 mm的要求。

2.5 涂層厚度檢測

現(xiàn)場對原煤堆放車間鋼柱的防腐涂層進(jìn)行了隨機檢測，依據(jù)GB/T 50621—2010鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)場檢測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[1]第12.4.2條要求：當(dāng)設(shè)計對涂層厚度無要求時，涂層干漆膜總厚度室外應(yīng)為150 μm，室內(nèi)應(yīng)為125 μm，其允許偏差應(yīng)為-25 μm。經(jīng)檢測，部分鋼柱涂層干漆膜總厚度不滿足規(guī)范要求。

2.6 涂層厚度檢測

該車間鋼構(gòu)件節(jié)點焊縫外觀質(zhì)量一般，未見焊縫裂紋、未熔合等表面缺陷，可基本滿足連接要求。

2.7 缺陷、損傷現(xiàn)狀檢測

現(xiàn)場采用目測、拍照、記錄、描述等方式對原煤堆放車間進(jìn)行排查，分別按基礎(chǔ)、上部結(jié)構(gòu)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行排查。

1)基礎(chǔ)。

該結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)外觀質(zhì)量良好，鋼筋混凝土獨立基礎(chǔ)無蜂窩、麻面、孔洞、露筋、缺棱掉角、鋼筋銹蝕等外觀缺陷，無碰撞等造成的損傷。

2)上部承重結(jié)構(gòu)。

鋼柱及桁架的外觀質(zhì)量一般，無銹蝕、無裂紋、無明顯變形，車間內(nèi)部堆放煤較多，已覆蓋柱腳。

3)圍護(hù)系統(tǒng)。

a.經(jīng)檢測，該車間屋面構(gòu)造基本完好，無漏水等現(xiàn)象。

b.經(jīng)檢測，目前該車間門窗系統(tǒng)基本完好，工作正常，圍護(hù)墻體無明顯外觀質(zhì)量缺陷。

c.經(jīng)檢測，圍護(hù)系統(tǒng)檁條與鋼柱連接節(jié)點的構(gòu)造不符合規(guī)范要求。檁條無變形或損壞，對主體結(jié)構(gòu)的安全沒有不利影響。

3 結(jié)構(gòu)承載力驗算

以上述檢測結(jié)果為依據(jù)，按照實際的荷載條件及材料性能，對該車間主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力進(jìn)行建模驗算。

采用3D3S結(jié)構(gòu)分析軟件對桁架承載力進(jìn)行計算分析及安全性鑒定。

根據(jù)現(xiàn)場檢測結(jié)果，采用3D3S結(jié)構(gòu)計算分析軟件對該桁架結(jié)構(gòu)承載力進(jìn)行驗算校核，凈煤儲存車間屋面桁架系統(tǒng)由9個小桁架組成，且這9個小桁架的規(guī)格和尺寸完全一致，計算模型如圖3所示。模型中結(jié)構(gòu)自重由軟件自動計算，上弦恒荷載0.15 kN/m2，上弦活荷載0.30 kN/m2，風(fēng)荷載0.30 kN/m2，地震烈度為7度(0.10g)，地震分組為第一組，場地類別為Ⅲ類，計算溫差為-30 ℃～30 ℃,計算參數(shù)依據(jù)相關(guān)資料及相關(guān)規(guī)范選取。

經(jīng)驗算，共有11根鋼柱不滿足要求，長細(xì)比超限；拱桁架最大強度應(yīng)力比集中在柱頂附近的下弦和跨中托梁上弦，39根桿件應(yīng)力比不足；拱桁架最大位移位于跨中，位移值為36.926 mm205.000 kN/m2，截面強度不滿足規(guī)范要求；檁條垂直于屋面的撓度(mm):v=47.090>41.667 mm，撓度不滿足規(guī)范要求。

4 結(jié)論及建議

4.1 結(jié)論

經(jīng)鑒定，原煤堆放車間地基基礎(chǔ)安全性等級評為B級、上部結(jié)構(gòu)安全性等級評為C級、圍護(hù)系統(tǒng)的安全等級評為B級，該車間安全性等級不符合國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的安全性要求。

4.2 建議

1)車間縱向端部應(yīng)該設(shè)置有效的水平支撐系統(tǒng)。

2)對應(yīng)的縱墻兩端柱間應(yīng)設(shè)置柱間支撐，以提高結(jié)構(gòu)的縱向整體穩(wěn)定性和縱向剛度。

3)鋼柱頂縱向應(yīng)該通長設(shè)置剛性系桿。

4)沿屋面桁架縱向應(yīng)設(shè)置垂直支撐。

5)加固不能滿足承載力要求的鋼柱。

6)加固柱頂附近不滿足承載力要求的下弦和跨中托梁上弦的桿件。

7)對車間內(nèi)外露鋼柱腳進(jìn)行混凝土圍護(hù)保護(hù)，防止柱腳碰傷及腐蝕。