上海大型钢结构厂房结构检测

发布时间:2020-03-09

    本文通过对某大型钢结构厂房工程结构现场调查,建筑结构布置复核,变形检测,材料强度检测,结构损伤检测,地基基础的尺寸埋深及材料强度检测,除尘系统烟囱需要穿越屋面可行性分析,对厂房体使用性进行判断,通过数值分析进行安全性评级,*终进行了厂房可靠性评级鉴定并得出结论。对同行业大型钢结构厂房可靠性鉴定方法和技术路径有一定的参考价值。上海大型钢结构厂房结构检测

该厂房原建于1976年,1983年进行过扩建,主体结构为单层多连跨排架结构,屋面系统采用钢屋架和钢桁架檩条。

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2调查、检测及分析结果

2.4 主体结构材料强度检测

(1)混凝土碳化深度检测

现场采用酚酞试剂对该房屋部分混凝土构件的混凝土碳化深度进行测试。结果表明,所测混凝土构件均有一定碳化,混凝土碳化深度大于6mm。

(2)混凝土构件强度检测评定

采用回弹法检测混凝土强度,根据《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》(JGJ/T23-2011)对受检厂房基础短柱、混凝土柱、肩梁混凝土强度进行了回弹检测。根据《混凝土结构加固设计规范》(GB50267-2013)对龄期过1000d,碳化深度大于6mm的回弹结果应进行龄期修正。根据现场调查,受检厂房1976年设计建造,龄期过15000d,根据规范取修正值系数0.89。检测结果表明,受检厂房圆柱混凝土强度在45.7MPa -47.2MPa之间,推定强度为45.6MPa,受检厂房格构柱肩梁混凝土强度在20.6MPa -22.0MPa之间,推定强度为20.4MPa,受检厂房基础短柱混凝土强度在27.0MPa -30.1MPa之间,推定强度为26.2MPa。

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(3)钢筋强度检测

现场根据钢筋实际情况,采用里氏硬度计进行抽样检测。检测结果表明,钢筋的平均里氏硬度值在414HLD-442HLD之间,对应抗拉强度值在482MPa-546MPa之间,达到HRB335级钢筋强度等级。

(4)钢材强度检测

现场根据钢构件实际情况,采用里氏硬度计,参照《钢结构现场检测技术标准》(GB50621-2010)和《金属材料·里氏硬度试验 第1部分:试验方法》(GB/T 17394.1-2014)进行钢构件强度现场抽样检测。检测结果表明:受检吊车梁钢材里氏硬度值在443HLD-455HLD之间,对应抗拉强度值在548MPa-582MPa之间,达到 Q345级钢强度要求,受检钢柱、柱间支撑、钢屋架等的里氏硬度值在356HLD-409HLD之间,对应抗拉强度值在379MPa-467MPa之间,达到 Q235级钢强度要求。

2.5 建筑结构损伤状况检测

为明确受检对象目前损伤状况,现场对受检房屋的损伤情况进行检测。检测结果表明,受检房屋目前主要存在:个别格构柱上部肩梁存在钢筋露筋现象,肩梁外露钢筋锈蚀较严重,个别格构柱分肢钢柱存在局部漆膜脱落锈蚀,个别格构柱分肢钢柱局部被撞变形,个别柱间支撑局部缀条与主肢脱开等损伤,屋架体系存在局部轻微锈蚀,钢吊车梁存在局部轻微锈蚀,个别部位漆膜起皮脱落。屋面彩钢板局部破损透光,局部地面面层破损严重等情况。除此之外,主体结构构件及连接节点基本完好,经开挖检测的基础短柱混凝土表面基本完好,未发现裂缝和腐蚀存在,开凿的混凝土柱、肩梁、基础短柱钢筋均较完好,未发现锈蚀现象。上海大型钢结构厂房结构检测

2.7.除尘系统穿越屋面影响分析

    根据鉴定任务书,厂房E-I轴区域内要增设除尘系统,且除尘系统烟囱需要穿透屋面。根据现场实际,屋面板为单层彩色压型钢板,由钢桁架式檩条支撑,桁架式檩条支撑在钢屋架上。根据厂房屋面支撑系统的受力传递途径,烟囱修建时可在屋面开设相应尺寸洞口,将相应位置处出现檩条悬臂情况拆除即可,除尘系统穿越屋面对厂房主体结构基本无影响。但应注意修建除尘系统烟囱时,烟囱结构不应与屋面结构系统连接,在屋面开设洞口位置应采取有效的防水措施。

3分析及评定

3.1 承载力计算

(1)计算条件

软件:本报告采用PKPMV4.3软件建立合理的力学模型进行承载力计算,因鉴定范围为E-I跨,且E-I跨为厂房中间两个相连跨,为使两跨边柱及吊车梁受力传递途径符合现场实际状况,本报告建立力学模型时将鉴定范围两侧各外扩一跨,建立横向平面四跨排架模型进行承载力计算。上海大型钢结构厂房结构检测

材性:根据现场检测结果和现有厂房局部图纸,吊车梁钢材强度等级采用Q345级钢,其他钢结构构件钢材强度等级全部采用Q235级,混凝土管柱混凝土强度等级采用C45,混凝土肩梁和基础混凝土强度等级均采用C20。受力主筋采用HRB335级热轧带肋钢筋,箍筋采用HPB235级光圆钢筋,以上材料强度设计值按照《混凝土结构设计规范》(50010-2010)(2015版)和《钢结构设计标准》(50017-2017)采用。上海大型钢结构厂房结构检测

荷载:根据《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012)和《建筑抗震设计规范》(50011-2010)(2016版)有关内容,屋面恒载取值为0.3kN/m2,屋面活载取值为0.3kN/m2,风荷载基本风压为0.35 kN/m2,基本雪压为0.5 kN/m2。厂房所在区域武汉市青山区地震参数:设防烈度为6度,基本地震加速度为0.05g,地震分组为*组。根据覆盖层厚度及1983年扩建部分图纸中的基础设计说明中地基土承载力允许值和《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2011)中的有关内容判断场地类别为类。结构自重由软件自动计算。

(2)钢柱承载力计算

典型构件计算结果表明:钢柱上柱*的应力比为0.74,平面外长细比为94,钢格构柱*稳定应力比为0.91,平面外长细比为39,肩梁强度应力比*值为0.635,稳定应力比*值为0.540,受剪应力比为0.516。钢柱和肩梁强度应力比和整体稳定应力比均基本满足现行《钢结构设计标准》(GB50017-2017)要求。

(3)混凝土管柱承载力计算

典型构件计算结果表明:上柱*应力比为0.48,平面外长细比为94,钢柱整体强度应力比和稳定应力比均基本满足现行《钢结构设计标准》(GB50017-2017)要求。混凝土圆管格构柱计算配筋面积为1276mm2,小于圆管柱实际配筋面积4909 mm2,混凝土肩梁计算配筋面积为1662 mm2,小于实际配筋面积为1963 mm2,混凝土圆管柱和混凝土肩梁承载力基本满足《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)(2015版)的要求。

(4)吊车梁承载力计算

吊车梁采用Q345级钢材建立计算模型,典型吊车梁尺寸详见图9.3,桥式起重机布置平面图详见图3.4。计算结果表明:吊车梁上翼缘自由外伸宽度与其厚度的比为13.150 大于规范允许值7.428,吊车梁的上翼缘*强度应力为635.429MPa,下翼缘的*强度应力为240.824 MPa,整体稳定应力计算值677.081 MPa大于抗拉应力设计值295.000 MPa。上翼缘的强度和整体稳定均不满足《钢结构设计标准》(GB50017-2017)要求。

(5)地基基础承载力计算

根据现场基础开挖及部分图纸中得到信息建模计算。基础埋深统一取4.0m,基础分别采用独立基础和桩基础进行计算,独立基础尺寸取6000mm×5000mm,厚度取1000mm,地基承载力容许值(《工业与民用建筑地基基础设计规范》(TJ7-74))取450kPa,桩基础桩径取800mm,单桩承载力容许值(《工业与民用建筑地基基础设计规范》(TJ7-74))取1600kN,桩承台尺寸为取6000mm×5000mm,承台厚度取2000m。受检厂房1983年扩建图纸地基基础设计说明中的承载力容许值是《工业与民用建筑地基基础设计规范》(TJ7-74)中的提法,该规范1974年修编时,地基承载力取值定为浅层平板荷载试验中的比例界限内的直线段,即承载力容许值。1989年规范修编时,因荷载规范发生了重大变化,故89规范地基承载力表中的数据均人为放大(不过1.25倍)。2002规范修订时,荷载规范将荷载组合改回了原来的组合,修订《地基基础设计规范》时,地基承载力取值方法改回了比例界线点。因此,《工业与民用建筑地基基础设计规范》(TJ7-74)中的承载力容许值相当于《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2011)规范中的地基承载力特征值。计算结果表明:典型排架格构柱基础的地基反力平均值为141kPa,小于地基承载力特征值450kPa(1983年承载力容许值),地基反力*值为154kPa,小于1.2倍地基承载力特征值540kPa,有地震组合作用下单桩平均反力为766kN,小于1.25倍单桩承载力特征值2000kN,单桩*反力为845kN,小于1.5倍单桩承载力特征值2400kN。无地震组合作用下,单桩反力平均值为1042kN,小于单桩承载力特征值1600kN,单桩反力*值为1128kN,小于1.2倍单桩承载力特征值1920kN。计算结果满足《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2011)要求

(6)钢屋架承载力计算

根据现场实际,对受检厂房钢屋架进行了建模计算。屋架顶部为桁架式檩条,屋面恒活荷载全部由檩条支撑,由檩条传递到钢屋架节点上,因此屋面恒活荷载按节点集中力输入钢屋架。计算模型取典型区域钢屋架进行计算。计算结果表明,钢屋架杆件的*应力比为0.8,其承载力满足屋架荷载要求。计算结果详见附件4构件应力比图。

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5鉴定方法探讨

钢结构房屋结构形式有轻钢门式刚架、钢框架、钢排架、网架结构、网壳结构、索膜结构、拱结构、桁架结构及多种结构组合等,结构形式多种多样。针对每种结构形式给出相应的检测鉴定方法并不可取。建议检测工程师和项目负责人应按照*出台的各项检测标准、鉴定标准、设计标准抓住各相关方重点关注内容开展检测鉴定工作。一是对轴线和构件尺寸进行测量,二是对构件材料强度进行检测,三是对整体变形情况进行检测,四是对钢构件的连接节点如焊缝、螺栓等开展检测,五是对构件和节点的完损状况开展检测,尤其漆膜和防火涂料应在检测之列。六是根据业主方要求,进行整体强度和稳定性验算。七是对实际检测结果给出结论。检测方法多种多样。zjp85851196

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