钢结构厂房在工业建筑中广泛应用,其结构特点是强度高、重量轻、施工速度快。然而,在长期使用过程中,钢结构厂房会受到各种因素影响,如自然环境侵蚀、使用荷载变化、生产活动引起的振动等。为了确保厂房结构安全、正常使用以及评估其剩余使用寿命,需要对钢结构厂房进行全面鉴定。
二、鉴定内容(一)前期资料收集与审查设计图纸收集与分析
收集厂房的建筑和结构设计图纸,包括建筑平面图、剖面图、立面图、结构布置图、节点详图等。重点关注厂房的结构体系(如门式刚架、网架、排架等)、跨度、高度、吊车吨位和工作制(如果有吊车)、构件截面尺寸、钢材材质和强度等级、连接方式(焊接、螺栓连接)以及设计荷载取值(恒载、活载、风载、雪载等)。这些设计参数为后续鉴定提供了基本的参考标准。
施工资料查阅
查阅施工记录,如钢材质量证明文件(包括钢材的化学成分和力学性能)、焊接工艺评定报告、焊缝探伤报告(超声波探伤、磁粉探伤等检测结果)、高强螺栓拧紧力矩记录、构件安装记录等。施工资料能够反映厂房实际施工质量,对于评估结构安全性至关重要。
(二)现场勘查整体外观检查
厂房整体变形检查:从厂房四周远距离观察厂房整体是否有明显的倾斜、扭曲或不均匀沉降。可以使用全站仪、水准仪等测量设备,对厂房的四角、主要柱列进行测量,获取厂房的水平和垂直位移数据。例如,若厂房的柱顶水平位移过大,可能表明厂房结构的整体稳定性出现问题。
围护结构检查:检查屋面和墙面围护系统(如彩钢板、保温材料等)是否完好。查看彩钢板是否有变形、破损、漏水现象,保温材料是否有脱落、受潮等情况。围护结构的损坏不仅影响厂房的使用功能,还可能对主体结构产生不利影响。
** 钢结构构件检查
焊接连接检查:对于焊接节点,采用无损检测方法(如超声波探伤、磁粉探伤)检查焊缝内部质量,查看是否有气孔、夹渣、未焊透、裂纹等缺陷。同时检查焊缝外观,如焊缝形状是否规则、余高是否符合要求、是否有咬边、弧坑等。焊接质量直接关系到节点的强度和结构的整体性。
螺栓连接检查:检查螺栓连接的构件,查看螺栓是否松动、缺失、锈蚀。使用扭矩扳手检查螺栓的拧紧力矩是否符合设计要求。高强螺栓连接的质量对于传递结构内力、保证结构稳定性至关重要。
节点板检查:检查节点板的变形、开裂情况。节点板在结构传力过程中起着关键作用,其损坏可能改变结构的传力路径,导致局部应力过大。
锈蚀检查:仔细检查钢柱、钢梁、支撑等构件表面的锈蚀情况。记录锈蚀部位、面积、深度以及是否有锈坑等信息。对于有防腐涂层的构件,还要检查涂层是否剥落、起皮、鼓泡等。严重的锈蚀会减小构件的有效截面面积,降低其承载能力。
磨损检查:重点检查吊车梁、轨道、移动设备支撑构件等部位的磨损情况。观察构件表面是否有划痕、磨痕,测量磨损深度。磨损可能导致构件截面削弱,引发局部应力集中。
变形检查:通过观察和简单的测量工具(如靠尺、拉线)检查构件是否有弯曲、扭曲、局部凹陷或凸起等变形。例如,钢梁的下挠变形过大可能影响其承载能力和正常使用,钢柱的弯曲变形可能导致结构内力重分布。
构件表面状况检查
构件连接检查
结构尺寸及安装偏差检查
构件尺寸测量:使用钢尺、卡尺等工具,对主要钢结构构件(钢柱、钢梁、支撑等)的截面尺寸进行测量。测量内容包括构件的高度、宽度、厚度等,检查其是否符合设计要求。实际尺寸与设计尺寸的偏差可能影响构件的承载能力和结构的稳定性。
安装位置偏差检查:检查钢柱的垂直度、钢梁的水平度、吊车梁的轨距和高差等安装偏差。这些偏差的允许范围在相关钢结构施工及验收规范中有明确规定。例如,钢柱的垂直度偏差过大可能导致结构受力不均,增加结构破坏的风险。
(三)材料性能检测钢材性能检测(必要时)
力学性能检测:当对钢材性能有疑问或发现钢材可能存在质量问题时,抽取少量钢材样本进行拉伸试验,检测钢材的屈服强度、抗拉强度、伸长率等力学性能指标。确保钢材的实际性能符合设计要求,因为钢材性能不足可能导致构件在荷载作用下提前失效。
化学成分分析:进行钢材化学成分分析,检查钢材中的碳、硫、磷等元素含量是否符合标准。这些元素的含量过高可能影响钢材的质量,如增加钢材的脆性,降低其韧性和可焊性。
焊接材料性能检测(如果有怀疑)
当焊接质量存在问题或对焊接材料性能有疑问时,检测焊接材料(焊条、焊丝等)的化学成分和力学性能。确保焊接材料与母材相匹配,并且能够满足焊接工艺要求,保证焊缝质量。
(四)荷载及承载能力评估荷载调查与计算
吊车荷载计算(如有吊车):根据吊车的额定起重量、工作制(轻、中、重级)、运行速度等参数,按照吊车荷载设计规范计算吊车的竖向荷载(大轮压、小轮压)和水平荷载(横向制动力、纵向制动力)。考虑吊车荷载的不利布置,因为吊车荷载是移动荷载,其位置的变化会对厂房结构产生不同的内力影响。
屋面活荷载计算:包括屋面检修荷载、积灰荷载和雪荷载。屋面检修荷载一般按规定取值(如 0.5kN/m²),积灰荷载根据厂房生产工艺确定,雪荷载根据当地基本雪压和屋面坡度等因素计算。这些活荷载的组合和取值对于厂房结构的安全评估至关重要。
地面活荷载计算(如有特殊地面荷载):如果厂房内有堆放重物、大型设备等特殊地面荷载,根据重物的重量、分布范围、堆放方式等计算地面活荷载。
恒荷载计算:计算厂房结构自身重量(包括钢构件、围护结构、吊车自重等)和固定设备重量。根据构件的尺寸、材料密度等参数进行计算。例如,钢柱的重量可通过其体积乘以钢材密度得出,屋面彩钢板重量根据其面积和单位面积重量计算。
活荷载调查与计算
承载能力评估
承载能力极限状态评估:将计算得到的构件内力与构件的承载能力(根据钢材强度和构件截面尺寸计算)进行比较。例如,对于轴心受压构件,比较轴力与构件的抗压承载能力;对于受弯构件,比较弯矩与构件的抗弯承载能力。如果构件内力超过其承载能力,结构处于不安全状态。
正常使用极限状态评估:检查结构的变形是否超过规范允许值。如钢梁的挠度一般不应超过其跨度的 1/200 - 1/250,钢柱的侧移也要满足相应规范要求。变形过大可能影响厂房的正常使用和外观,同时也可能是结构潜在安全隐患的表现。
建立结构模型(根据需要):对于复杂的钢结构厂房结构,利用结构分析软件(如 SAP2000、PKPM 等)建立有限元模型。在模型中准确输入厂房的几何尺寸、构件截面特性、材料性能、连接方式等参数,真实模拟厂房的实际结构状态。
荷载组合与内力分析:根据建筑结构荷载规范和钢结构设计规范,确定不同的荷载组合情况(如恒载 + 活载、恒载 + 风载 + 吊车水平荷载等)。通过结构模型计算在各种荷载组合下厂房结构的内力(弯矩、剪力、轴力等)和变形(挠度、转角等)。
承载能力极限状态和正常使用极限状态评估:
三、鉴定流程(一)委托与准备阶段委托鉴定
厂房所有者、使用者或管理单位向有资质的鉴定机构提出钢结构厂房鉴定委托。委托时需提供厂房的基本信息(如地址、建筑面积、建成时间、结构类型、生产工艺等)、设计图纸、施工记录等相关资料。
鉴定准备
鉴定机构收到委托后,对委托资料进行初步审查,确认资料完整且符合要求。然后,根据鉴定任务准备所需的设备和工具,如全站仪、水准仪、量具、探伤仪、材料试验设备、结构分析软件等,并安排鉴定人员组成鉴定小组。
(二)现场勘查与检测阶段现场勘查
鉴定人员到达现场后,首先核对厂房实际情况与设计图纸是否相符,包括结构形式、构件尺寸、连接方式等。然后按照从整体到局部的顺序进行外观检查,包括厂房整体变形、围护结构、钢结构构件和结构尺寸及安装偏差检查,详细记录检查结果,如发现裂缝、变形、锈蚀等情况,记录其位置、大小、程度等信息。
材料性能检测现场操作
根据鉴定方案,在现场对钢材、焊接材料等进行性能检测(如果需要)。采用合适的检测方法,如在钢材上取样进行拉伸试验、对焊缝进行探伤检测等,获取材料性能数据。
荷载计算相关数据采集现场操作
在现场收集用于荷载计算的数据,如厂房内设备的重量和分布、吊车参数、屋面和墙面材料重量等。同时观察厂房周围环境因素,如周边建筑物的高度和距离(对风荷载计算有影响)、当地气象条件(对风荷载和雪荷载计算有影响)等。
(三)数据分析与评估阶段数据整理与计算
将现场采集的数据带回实验室进行整理。对材料性能检测数据进行分析,如计算钢材力学性能指标的平均值、标准差等。根据厂房的结构尺寸、材料性能等数据,结合现场采集的荷载数据,按照结构力学原理和相关规范要求,进行荷载计算和厂房结构的内力、变形分析。
安全评估与结论
将计算得到的内力、变形等结果与设计规范和标准进行对比,对厂房的安全状况进行评估。评估结果可分为安全、基本安全(存在一些小问题但不影响整体安全)、不安全(需要采取措施整改)等不同等级。同时,明确指出厂房结构存在的问题和隐患,如构件强度不足、连接不可靠、变形过大等。
(四)报告编制与审核阶段报告编制
根据数据分析和评估结果编制钢结构厂房鉴定报告。报告内容应包括厂房的基本信息、鉴定目的、鉴定内容和方法、现场勘查结果、材料性能检测结果、荷载计算过程和结果、承载能力评估结论、存在的问题及建议整改措施等。报告应语言规范、数据准确、图表清晰,便于使用者理解。
报告审核
报告编制完成后,进行内部审核和外部审核。内部审核由鉴定机构的技术负责人或质量负责人进行,主要检查报告内容的完整性、数据的准确性、结论的合理性等。外部审核可邀请相关的建筑结构专家或委托方代表参与,确保报告的性和公正性。审核过程中发现的问题应及时修改,直至报告符合要求。
(五)报告交付与后续服务阶段报告交付
审核通过后的鉴定报告交付给委托方。同时,鉴定机构应向委托方详细解释报告中的内容和结论,特别是关于厂房安全状况的评估结果、存在的问题以及建议的整改措施等,帮助委托方理解鉴定结果并做出正确的决策。
后续服务
鉴定机构可以为委托方提供后续服务,如针对整改措施提供技术咨询和支持,协助委托方制定加固或改造方案;在厂房整改完成后,根据委托方的要求进行复查,验证整改效果;或者为委托方提供定期的厂房结构安全监测服务等,以确保厂房的长期安全。
四、注意事项(一)鉴定机构选择资质要求
应选择具有合法资质的鉴定机构,如具备建筑工程质量鉴定资质、钢结构专项鉴定资质等。查看鉴定机构的资质证书,确认其鉴定范围涵盖钢结构厂房鉴定内容,并且资质在有效期内。
经验和信誉
考虑鉴定机构的鉴定经验和行业信誉。可以通过查看鉴定机构以往的钢结构厂房鉴定案例、客户评价、行业口碑等方式,了解其在厂房鉴定方面的水平和服务质量。选择经验丰富、信誉良好的鉴定机构能够提高鉴定结果的可信度。
(二)资料提供准确性完整准确的资料
委托方应向鉴定机构提供准确、完整的厂房资料,包括设计图纸、施工记录等。不准确或不完整的资料可能会导致鉴定结果出现偏差,影响对厂房安全状况的正确评估。如果在鉴定过程中发现资料有误或需要补充,委托方应及时与鉴定机构沟通,提供正确的资料。
(三)现场勘查安全保障人员安全措施
在现场勘查过程中,鉴定人员可能需要进行高处作业(如检查厂房顶部结构)、电气设备检查等危险操作。应采取必要的安全防护措施,如佩戴安全带、安全帽、绝缘手套等。厂房所有者或管理者应配合鉴定人员的工作,提供安全的勘查环境,如清理现场杂物、确保通道畅通等。
设备安全使用
注意鉴定设备的安全使用和搬运,避免设备损坏或对鉴定人员造成伤害。在使用大型设备(如全站仪、探伤仪等)时,要确保设备的稳定性和安全性。对于需要用电的设备,要检查电源是否安全,防止触电事故。
(四)鉴定报告应用与跟踪正确理解报告结论
委托方应正确理解和应用鉴定报告的结论。如果报告指出厂房存在安全隐患,委托方应高度重视,及时采取措施进行整改。对于报告中的建议整改措施,委托方可以根据实际情况,结合技术人员的意见,制定合理的整改方案。
复查与更新鉴定
根据厂房的使用情况和结构变化(如进行了加固、改造、扩建等),适时对厂房进行复查或更新鉴定。复查可以验证整改措施的有效性,确保厂房安全状况得到改善。更新鉴定可以及时发现新出现的安全隐患,保障厂房的长期安全