某钢结构厂房可靠性鉴定与整改分析

肖斌

（福建省永正工程质量检测有限公司　福建　福州　350012）

某钢结构厂房可靠性鉴定与整改分析

肖斌

（福建省永正工程质量检测有限公司福建福州350012）

某轻型门式刚架厂房由于施工中未办理完整监督手续，为了解其可靠性需进行鉴定，检测中发现其钢梁、钢柱与檩条间未设置隅撑，导致结构计算中存在承载力不足情况，而后对结构不足之处进行整改分析。

门式刚架；鉴定；隅撑；平面外计算长度；稳定性

1　概况

某门式刚架结构厂房于2013年底建成，在施工过程中未申报监督手续，且未及时竣工验收，现为了解其可靠性需进行鉴定。

该厂房平面呈长方形，建筑面积为2404.8m2，每榀刚架跨度均为33.0m，轴（1-2）、（9-10）间纵向柱间距为7.7m，其余纵向柱间距均为8.0m，纵向轴线总长71.4m，横向轴线总长33.0m，柱顶标高均为7.0m，室内外高差为0.20m。外墙标高1.5m以下采用190mm厚承重空心砖墙贴砌于钢柱外侧，标高1.5m以上及屋面板均为彩色压型钢板，墙面檩条、屋面檩条均采用C型冷弯薄壁型钢。

刚架柱、梁均采用BH型钢（Q345钢），抗风柱采用RH型钢（Q235钢），刚架柱截面尺寸均为H（450～800）×230×8×10（文中未标注单位的尺寸其单位均为mm），刚架梁分三段采用高强螺栓梁梁节点连接，截面尺寸分别为H（750～450）×200×8×10、H450× 200×8×10、H（450～750）×200×8×10，刚架梁与柱间采用16M22高强螺栓连接。轴（1-2）、（5-6）、（9-10）间布置柱间支撑（φ22圆钢），相应轴间刚架梁间布置屋面支撑（φ25圆钢），各轴间布置水平系杆（φ140×4.0圆钢管），厂房平面布置、刚架及屋面支撑如图1所示，柱间支撑如图2所示。屋面檩条及墙面檩条跨中均设置两道拉条（φ12圆钢），屋面檐口、屋脊处均按设计设置斜拉条（φ12圆钢），柱脚采用平板式铰接柱脚节点，地脚锚栓为4M27，基础为柱下钢筋混凝土独立基础，独立基础间在墙体下方设有基础梁（如图3）。

2　现场调查与检测

2.1结构布置检测

图1　平面布置、刚架及屋面支撑平面布置示意图

图2　柱间支撑布置示意图

图3　刚架立面示意图

现场检查了轴网布置，抽检了各结构构件的布置及其截面尺寸、规格，包括：刚架柱、刚架梁、抗风柱的布置及截面尺寸，柱脚节点节点板厚度、大小，地脚锚栓的规格、数量及分布，梁柱节点、梁梁节点连接螺栓的规格、数量、分布及节点板厚度、大小，柱间支撑、屋面支撑、屋面檩条、墙面檩条、拉条的规格及设置部位等，所检上述构件均与设计要求相符，但发现屋面檩条与刚架梁间、墙面檩条与刚架柱间未按设计要求设置隅撑。

2.2焊缝外观质量及全熔透焊缝超声波检测

该厂房端板与柱、梁翼缘采用全熔透对接焊缝连接，焊缝均匀光滑，外观质量符合三级焊缝外观质量标准。现场抽取部分对接焊缝进行超声波探伤，根据《钢结构超声波探伤及质量分级法》（JGJ/T203-2007）评定，对接焊缝符合规定的二级焊缝质量等级要求。

2.3施工质量及构件工作状况检测

对各结构构件进行施工质量及工作状况检测，刚架柱、梁等构件未见明显变形，钢节点未见明显松动、变形，屋面、柱间支撑基本张紧，刚性系杆未见明显的变形与挠曲，主构件面漆基本完好。

2.4柱垂直度观测

现场共布置12个测点采用经纬仪对刚架柱垂直度进行观测，结果表明，各测点侧向位移均未超过《工业建筑可靠性鉴定标准》（GBJ50144-2008）B级限值要求。

3　承载力验算

3.1计算软件

根据现场检测数据结合设计图纸，采用中国建筑科学研究院编制的PKPM系列软件“STS”及上海蓝科钢结构技术开发有限责任公司编制的“MTS”，对该结构进行承载力验算。

3.2计算参数

结构重要性系数取1.0，主构件设计使用年限25年；该工程地处抗震设防烈度Ⅵ度区，设计基本加速度值为0.05g，设计地震分组为第一组，场地类别为Ⅱ类；基本风压取0.35kN/m2，地面粗糙度取B类；屋面恒载取0.15kN/m2（含檩条自重）；活载：计算刚架时屋面活载取0.3kN/m2，计算檩条时屋面活载取0.5kN/m2。

3.3材料取值

刚架柱、梁及其端头板取Q345，加劲肋、连接板、檩条、屋面支撑、柱间支撑、拉条、隅撑取Q235；柱梁节点高强螺栓性能等级取10.9级，采用喷砂处理法，摩擦面抗滑移系数μ=0.45；焊缝：全熔透焊缝按等强度计算，角焊缝取ffw=160N/mm2进行计算。

3.4验算结果

刚架柱强度与稳定性符合要求，刚架梁强度符合要求，但平面外稳定性（梁平面外稳定应力比为1.55）不符合要求，详见图4；刚架斜梁最大计算挠度为L/637，柱顶最大计算位移为H/626，均小于规范限值要求；抗风柱强度及稳定性符合要求；柱脚节点承载力符合要求；梁柱节点承载力符合要求；梁梁节点承载力符合要求；屋面檩条、墙面檩条强度及稳定性符合要求；屋面支撑、柱间支撑的强度符合规范要求，纵向刚性系杆的强度及长细比符合要求。

4　可靠性评价

根据地基基础、上部承重结构、围护结构系统的等级评定结果，参照《工业建筑可靠性鉴定标准》（GB50144-2008），该工程评定单元结构可靠性等级评为三级，即不符合国家现行标准规范的可靠性要求，影响整体安全，在目标使用年限内明显影响整体正常使用，应采取措施，且可能有极少数构件必须立即采取措施。

图4　钢结构计算应力比图<一>

5　分析与评估

根据图4，梁平面外稳定应力比超过1.0，且柱平面外稳定应力比仅刚好为1.0，由此可见，得出此计算结果应该是屋面及墙面隅撑缺失，以至于刚架梁、刚架柱平面外计算长度只能取值为杆件自身长度，未能达到设计者意图。为了验证，将计算模型中刚架梁、刚架柱平面外计算长度按隅撑间距取值，计算结果如图5所示，结构承载力及平面外计算长度均符合要求。由此可知，该厂房整改方案只需按设计图纸补设屋面、墙面隅撑即可。

图5　钢结构计算应力比图<二>

6　结语

钢结构中比较突出的问题便是稳定性，在设计中也必须考虑，整体稳定性及局部构件的稳定性都是钢结构体系中的重要内容。隅撑属于角撑，也是侧向支撑，因此主要起到侧向支撑作用，增加刚架梁侧向刚度，减少平面外计算长度，能有效阻止刚架斜梁侧向失稳，并且达到节约钢材的效果。但由于隅撑在钢构中属于小型构件，用钢量也不多，因此其重要程度往往容易受到忽略，如上述门式刚架厂房施工中由于疏忽未按设计设置隅撑从而导致承载力较设计存在严重偏差，甚至影响结构整体安全。因此，该厂房需按设计补设隅撑后方可安全使用。

[1]门式刚架轻型房屋钢结构技术规程（CECS102-2002）[S].

[2]钢结构设计规范（GB50017-2003）[S].

[3]工业建筑可靠性鉴定标准（GBJ50144-2008）[S].

[4]陈骥.钢结构稳定理论与设计[M].北京：科学出版社，2001.

[5]童根树.钢结构的平面外稳定[M].北京：中国建筑工业出版社，2007.

[6]宋新利.门式轻型钢结构的隅撑设计及其受力分析[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，工程师，主要从事建筑工程检测鉴定工作。