某轻钢厂房检测鉴定与加固设计.docx

薛峰1， 淳庆2（1.东南大学建筑设计研究院，210096，南京；2.东南大学城市与建筑遗产保护教育部重点实验室，210096，南京）摘 要: 某轻钢厂房因升级改造需进行检测鉴定与加固，检测到厂房存在多处施工偏差超出规范允许值，采用优化加固方法对钢柱、钢梁、吊车梁、屋面支撑和檩条进行加固，可供同类厂房加固设计参考。关键词： 轻钢厂房；检测鉴定；加固设计；钢结构中图分类号： tu 746.3文件标识码：b文章编号：1000-4726（2011）04-0358-03inspection assessment and reinforcement design ofa light steel plant buildingxue feng1， chun qing2（1.architectural design & research institute, southeast university, 210096, nanjing, china ；2.key lab of urban & architectural heritage conservation, ministry of education, southeast university, 210096, nanjing, china)abstract: d ue to upgrading and rebuilding, a light steel plant building is assessed and reinforced. it isdetected that many construction deflections of the plant building are beyond the allowable values specified in relevant specifications. optimization and reinforcement methods are adopted to reinforce the steel column, steel beam, crane beam, roof support and purline, providing references for reinforcement design of similar plant buildings.key words: light steel plant building; inspection assessment; reinforcement design; steel structure某轻钢厂房建于2008年， 为单层双坡三跨钢结构厂 房 ， 每 跨 18 m， 总 长 126 m， 总 宽 54.48 m， 建 筑 面 积6 864 m2，设计屋面排水坡度为120，屋面檩条和墙梁均采用c型钢,围护采用彩钢夹芯板。 设计起重机配置情况为：每轴跨1台地操电动单梁软钩起重机，起重量5 t，最大轮压39.8 kn。该厂房建成后， 经业主和当地质检站等有关单位 验收时发现， 该厂房施工质量较差， 存在轴线距离偏 差、部分构件截面尺寸不满足设计要求、部分连接件和 张拉杆件松动等现象。 此外，业主单位需要对该厂房起 重机工况进行升级改造，因此，需要对该厂房进行检测 鉴定和加固。质量、钢柱垂直度、屋面钢梁侧向弯曲矢高、吊车梁挠度变形、围护系统和钢构件涂装质量等。（1） 经 现 场 检 查 ， 该 厂 房輦輯訛 輦輱訛 轴 实 测 间 距 为6 150 mm，原设计间距为6 000 mm。（2） 经现场检查， 该厂房上部结构布置基本符合 设计要求，但部分支撑系统不符合设计要求。 在刚架转 折处沿全长方向未设置刚性系杆， 屋盖横向支撑设置 在端部的第二个开间， 但第一个开间的相应位置未按 规定设置刚性系杆。 此外，多数屋面檩条间的拉条存在 松弛现象（图1）。检测鉴定1为了解该建筑的安全现状， 提供加固改造技术依据，对其进行结构安全性鉴定。 南京地区抗震设防烈度 为7度，设计基本地震加速度值为0.10 g（第一组），该建 筑抗震设防类别为丙类，场地类别为类，建筑结构安 全等级为二级，建筑设计使用年限为50年。1.1 检测内容和结果检测内容包括结构材料强度、轴线距离、结构布置 及支撑系统、构件截面尺寸、焊缝连接质量和螺栓连接（3） 对钢柱、 钢梁及吊车梁构件的截面尺寸进行现场检查， 发现部分钢构件的截面尺寸偏差超过规范 允许值，存在安全隐患。（4） 该厂房钢结构设计焊缝质量的检验要求为 “除梁柱翼缘板与端板之间的焊缝、梁柱拼接焊缝以及 吊车梁上翼缘板同腹板焊缝需达到二级质量标准外，收稿日期：201103-22作者简介：薛峰（1968-），男，江苏高邮人，一级注册结构工程师，e-mail:.薛峰，等：某轻钢厂房检测鉴定与加固设计2011 年 4 月359其余均按三级检验”。经检查，对于三级焊缝，焊缝外观质量良好，角焊缝高度、厚度均满足设计要求，焊缝表 面未发现明显的气孔、夹渣、咬边等外观质量缺陷，因 此， 本工程钢结构焊缝外观质量符合三级焊缝质量要 求。对于二级焊缝，随机抽取部分母材拼接焊缝进行超 声波探伤检测，结果表明焊缝质量满足二级焊缝要求， 与设计要求一致。的计算简图；（2）加大原结构构件截面；（3）综合加固方法，既改变结构的计算简图，又增加结构构件截面。考虑到吊车荷载的增加以及施工缺陷的影响，根 据检测鉴定结果，对各种加固方案进行比较选择，采用 优化的加固方法以满足结构安全和功能使用要求。2.1钢柱加固根据计算结果，髿轴线和 k 轴线钢柱平面外应力比大于1，因此，采用增设平面外柱间支撑以减小平面外计算长度的方法进行加固，图2为钢柱平面外柱间支 撑加固示意图。对螺栓连接进行检测，该工程所用螺栓规格、（5）节点位置、连接形式均与设计要求一致。通过现场取样送检，高强螺栓的扭矩系数、抗滑移系数均满足规范和 设计要求。 但部分钢梁拼接处高强螺栓外露螺丝扣小 于两扣。（6） 对钢柱垂直度、 屋面梁侧向弯曲矢高及吊车 梁挠度变形等进行测量。结果表明：部分钢柱垂直度和 屋面梁侧向弯曲矢高超过规范允许值。 吊车梁挠度变 形均满足规范要求。此外，该厂房屋面虹吸管吊挂于檐 口处的屋面檩条下， 致使相关屋面檩条产生明显的下 挠、扭曲变形。经检查， 该工程钢构件涂层干漆膜厚度测量（7）结果符合现行规范要求，钢构件表面未见漆膜剥落、主材暴露、点蚀等涂装不良现象。（8） 通过随机抽取钢材试样， 测得试样拉伸及冷 弯性能、主要元素（c，si，mn，p，s）含量均符合低合金 高强度结构钢（gb/t 1591-2008） 标准中q 345b规定 的要求。1.2鉴定内容考虑到该厂房存在钢柱截面偏差、 屋面梁侧向弯 曲、钢柱垂直度等超规范限值的部分，综合判定该类钢 框架为带缺陷工作的钢框架， 需按带缺陷钢框架的实 际情况进行承载力复核。综合现场检测和计算分析，得 出鉴定结论：该建筑主体结构布局基本合理，传力路线 基本明确；地基基础较稳定，未发现明显变形或位移等 不均匀沉降迹象；但部分钢梁、钢柱及吊车梁承载力不 满足要求。 门式刚架计算一般采用pkpm平面计算模 型，在施工偏差满足规范要求的前提下，这种计算方法 的安全性是有保证的， 但该厂房存在多处施工偏差超 出规范允许值的现象。 因此，采用标准的pkpm软件对 该厂房单榀平面模型进行计算分析， 另一方面采用国 际通用软件sap2000对局部考虑施工偏差的整体空间 模型进行计算分析， 最后将两个模型的计算结果进行 对比分析，取最不利值作为加固设计依据。2.2钢梁加固由于施工缺陷的影响，/髿鬂钢梁和/鬆 k钢梁应力比大于1，因此，采用加大钢梁截面的方法（加固采用6 mm厚q 345b钢板焊接）进行加固，图3为钢梁 加固示意图，未标注的角焊缝均为6mm满焊。2.3吊车梁加固由于吊车工况的变化导致吊车荷载的增加， 鬂轴 线、鬆轴线和 k 轴线的吊车梁应力比大于1，因此，采用 加大吊车梁截面的方法 （加固采用6 mm厚q 345b钢板 焊接）进行加固，考虑到每跨吊车梁腹板位置均有多道加劲肋，吊车梁加固仅在上下翼缘位置进行，图4为钢 梁加固示意图，未标注的角焊缝均为6 mm满焊。2.4屋面支撑加固根据门式刚架轻型房屋钢结构技术规程（cecs1022002） 第4.5.2条规定：“屋盖横向支撑宜设在温度区间端部的第一个或第二个开间。 当端部支撑设在第二个开间时， 在第一个开间的相应位置应设置刚性系 杆。”由于该厂房的屋面支撑仅设置在第二开间，因此，加固设计2钢结构的加固方法主要分为三大类：（1）改变结构2011 年 第 4 期 要 目建 筑技 术第 42 卷第 4 期360当存在超限的施工偏差， 需要考虑空间效应（2）时， 可以采用三维有限元软件sap2000结合平面计算软件pkpm同时进行计算分析。（3） 当钢柱平面外应力比超限时， 可以采用增设 刚性系杆柱间支撑以减小钢柱平面外计算长度的方法 进行加固， 这样既减少了工程造价， 又加快了施工速 度。（4） 在对钢梁和吊车梁进行焊接加大截面加固 时， 应尽量进行卸荷处理， 焊接时注意施工方法和顺 序，避免焊接造成钢梁和吊车梁的变形。参考文献在第一开间增设刚性系杆进行屋面支撑加固，图5为刚性系杆屋面支撑加固示意图。2.5檩条加固由于该厂房屋面虹吸管吊挂于檐口处的屋面檩条 下，而檩条在设计当初并未考虑此部分虹吸管重量，承 载力基本没有富余，致使相关檩条产生明显的下挠、扭 曲变形。因此，采用改变传力途径的方式对此部分檩条 进行加固，将虹吸管的荷载直接传递到钢梁上，图6为 悬挂虹吸管的檩条加固示意图。曹双寅，邱洪兴等.结构可靠性鉴定与加固技术m. 北京：中国水利水电出版社. 2001cecs 1022002，门式刚架轻型房屋钢结构技术规程s.gb 50017-2003，钢结构设计规范s.廖新军 ， 陈宏 ， 等. 某门式刚架轻钢结构厂房的加固设计 j. 钢 结 构, 2002（增）:287-291.1234!幕墙铝板保温岩棉安装施工质量控制阅读施工图的经验之谈 海砂混凝土的应用技术 工程师的尴尬 建筑施工污染减控措施 “勿动我”保住一条命 圆弧楼梯模板施工技术 建筑物整体迁