福建金顺工程检测有限公司
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晋中市/介休市钢结构厂房煤棚安全(检验)鉴定机构
一、检验的重要性


钢结构厂房煤棚用于储存煤炭,由于煤炭的重量较大,且可能存在堆积不均匀等情况,对厂房结构施加较大的压力。同时,煤炭可能会产生腐蚀性物质,影响钢结构的耐久性。此外,煤棚还可能面临火灾、粉尘爆炸等风险。因此,对钢结构厂房煤棚进行安全检验至关重要,可以及时发现结构安全隐患、防止事故发生,保障人员生命安全和财产安全。

二、检验依据


设计文件

建筑设计图纸:包括平面图、剖面图、立面图等,这些图纸能够提供煤棚的建筑布局、空间尺寸、高度、跨度等信息,用于检查煤棚的使用功能和空间是否符合设计要求。

结构设计图纸:如基础图、柱网布置图、梁配筋图(对于有组合结构部分)、屋架结构图等,明确煤棚的钢结构体系(如门式刚架、桁架结构等)、构件尺寸(钢柱、钢梁、檩条等的截面尺寸)、钢材型号(如 Q235、Q345 等)、连接方式(焊接、螺栓连接等)和基础设计,是评估煤棚结构安全的关键依据。

设计变更文件(如有):记录煤棚建设过程中的设计变更,如结构调整、荷载变化、材料替换等,这些变更会对煤棚的安全性能产生重要影响。

国家和行业标准规范

《建筑结构检测技术标准》(GB/T 50344 - 2019):规定了建筑结构检测的通用程序、方法和技术要求,为钢结构厂房煤棚安全检验提供基本的技术指导。

《钢结构设计标准》(GB 50017 - 2017):用于评估钢结构厂房煤棚构件的承载能力、稳定性和连接设计等是否符合安全要求,是钢结构设计和验算的主要依据。

《钢结构工程施工质量验收标准》(GB 50205 - 2020):规范钢结构工程从原材料及成品进场、焊接工程、紧固件连接工程到钢结构安装工程等各环节的质量验收内容,用于检查煤棚钢结构施工质量是否符合要求。

《建筑地基基础设计规范》(GB 50007 - 2011):确保煤棚地基基础的承载能力和稳定性,检验基础的设计和施工质量是否满足煤棚整体安全要求。

《建筑抗震设计规范》(GB 50011 - 2010)(2016 年版):如果煤棚位于地震设防区,用于评估煤棚的抗震性能,检查其是否满足抗震设计要求。

《工业建筑可靠性鉴定标准》(GB 50144 - 2019):提供工业建筑(包括钢结构厂房煤棚)可靠性鉴定的原则、方法和评级标准,用于综合评估煤棚的安全性、适用性和耐久性。

《煤炭工业建筑物结构设计规范》(GB 50599 - 2010):针对煤炭工业建筑的特点,规定了结构设计的特殊要求,包括荷载取值、结构选型等,也是检验的重要依据。

三、检验内容(一)基本信息调查


煤棚概况调查

建筑信息调查:记录煤棚的建筑年代、建筑面积、层数、高度(檐口高度、屋脊高度)等基本信息。了解煤棚的使用功能,如煤炭存储方式(堆高、堆放面积等)、是否有煤炭输送设备等。

结构信息调查:确定煤棚的结构类型(如门式刚架结构、钢桁架结构等),重点关注钢结构的体系组成(如钢柱、钢梁、支撑系统、屋面及墙面围护结构等)。收集钢结构构件的尺寸信息,包括钢柱的高度、截面尺寸(如 H 型钢的高度、翼缘宽度和厚度、腹板厚度),钢梁的跨度、截面尺寸,檩条的间距、截面尺寸等,这些尺寸对煤棚的受力性能有重要影响。

使用历史调查:询问煤棚在使用过程中是否经历过改造、加固、维修等情况,特别是涉及钢结构和承载能力的操作。了解煤棚内煤炭存储情况的变化,例如存储量的增加或减少、煤炭种类的改变等,这些变化可能会影响煤棚的受力状态。

荷载情况调查

设备荷载:详细调查煤棚内煤炭输送设备(如皮带输送机、装载机等)的类型、重量、运行路线和停放位置。对于有振动设备的情况,还需要考虑设备振动产生的动力荷载,动力荷载的大小与设备的振动特性有关。

人员活动荷载:根据煤棚的使用功能,按照《建筑结构荷载规范》的规定取值。例如,对于偶尔有人员进入进行检查和操作的煤棚,人员活动荷载一般取 2.0kN/m²。

风荷载:根据煤棚所在地区的气象资料获取基本风压,考虑煤棚的高度、形状、体型系数、风振系数等因素,按照规范规定计算风荷载。风荷载是钢结构煤棚的主要活载之一,对煤棚的稳定性影响较大。

雪荷载(如果适用):对于位于可能积雪地区的煤棚,根据当地的基本雪压,考虑屋面坡度、积雪分布系数等因素计算雪荷载。

恒载调查:计算钢结构厂房煤棚自身结构的重量,包括钢柱、钢梁、檩条、支撑结构等的重量。同时,统计煤棚围护结构(如屋面彩钢板、墙面彩钢板、保温材料等)的重量。对于有特殊构造(如悬挂有煤炭输送管道等)的煤棚,还需要考虑这些附加重量。另外,还要考虑煤棚内煤炭的自重,根据煤炭的堆积密度(不同煤种密度不同,一般在 1.2 - 1.5t/m³ 之间)和堆积高度、面积等计算煤炭重量。

活载调查:

(二)现场检验1. 外观检查


整体外观检查:从不同角度观察煤棚钢结构的整体外观,检查是否有明显的倾斜、变形、摇晃等情况。利用全站仪、经纬仪或水准仪等测量设备,在煤棚的关键部位(如钢柱顶部、屋脊、檐口等)设置测量点,测量煤棚的垂直度、整体变形情况和沉降情况。例如,煤棚的不均匀沉降可能是由于地基不均匀沉降或局部超载导致的。

构件外观检查:

钢柱检查:观察钢柱表面是否有锈蚀、撞伤、凹痕等损伤。检查钢柱与基础的连接部位,查看是否有松动、位移现象。柱脚是传递上部结构荷载到基础的关键部位,连接不牢固会严重影响煤棚的整体稳定性。查看钢柱的弯曲变形情况,特别是在有煤炭堆积或设备作用的位置附近,检查是否因荷载产生局部变形。

钢梁检查:检查钢梁表面的锈蚀情况,注意钢梁的下翼缘和拼接部位,这些地方容易积水和出现应力集中,更易发生锈蚀。查看钢梁的拼接焊缝和螺栓连接,检查焊缝是否有开裂,螺栓是否有松动、滑丝等情况。检查钢梁的变形情况,包括挠度和侧向弯曲。钢梁的变形过大可能影响屋面或墙面围护结构的正常使用,甚至导致结构破坏。可以通过拉线法或水准仪等工具测量钢梁的挠度。

檩条检查:检查檩条表面是否有锈蚀、变形等情况。查看檩条与钢梁或钢柱的连接部位,检查连接是否牢固。檩条主要用于支撑屋面和墙面围护结构,其损坏可能导致围护结构的损坏。

支撑系统检查:检查煤棚的支撑系统(如柱间支撑、屋盖支撑等)是否完整,有无变形、断裂现象。查看支撑与钢柱、钢梁的连接节点是否牢固,支撑的设置是否符合设计要求。支撑系统对煤棚的整体稳定性和空间刚度起着重要作用。

围护结构检查:检查屋面和墙面围护结构(如彩钢板)是否有损坏、变形、脱落等情况。对于有保温要求的煤棚,检查保温材料是否有受潮、压实等情况。检查围护结构与钢结构的连接部位,查看连接是否牢固,如屋面彩钢板与檩条的连接、墙面彩钢板与钢柱或钢梁的连接等。

2. 材料性能检测


钢材材质检测:

材质验证:检查钢材的质量证明文件,核实钢材的型号、规格是否与设计要求相符。对于缺少质量证明文件或有疑问的钢材,进行现场抽样检测,包括化学成分分析和力学性能试验,以确定钢材的屈服强度、抗拉强度、伸长率、冲击韧性等指标是否符合标准。

锈蚀检测:采用涂层测厚仪、超声波测厚仪等设备检测钢材表面的锈蚀情况。根据锈蚀程度将其分为轻微、中度、重度锈蚀,并估算锈蚀面积占构件表面积的比例。对于锈蚀严重的部位,需要评估其对构件截面削弱程度和承载能力的影响。

连接材料检测(如果有必要):

焊接材料检测(如果有焊接连接):检查焊接材料(如焊条、焊丝、焊剂等)的质量证明文件,核实其型号、规格是否符合设计要求。对于重要的焊接部位,可采用无损检测方法(如超声波检测、射线检测等)检查焊缝内部质量,查看是否有裂纹、未熔合、夹渣等缺陷。

螺栓及连接件检测(如果有螺栓连接):检查高强螺栓的外观是否有损坏、锈蚀等情况。查看螺栓的拧紧标记,判断螺栓是否有松动现象。对于有要求的高强螺栓连接副,检测其扭矩系数是否符合标准要求,以确保螺栓连接的紧固力满足设计要求。

3. 结构尺寸测量


构件尺寸测量:使用钢尺、卡尺、超声波测厚仪等工具,对钢结构煤棚的主要结构构件(如钢柱的截面尺寸、钢梁的截面尺寸、檩条的截面尺寸等)的尺寸进行测量,将测量结果与设计图纸进行对比,分析尺寸偏差对煤棚受力性能的影响。一般构件尺寸偏差不应超过设计值的 ±5%,若偏差过大,可能改变煤棚的受力状态和承载能力。

安装尺寸测量:测量煤棚钢结构的安装尺寸,如钢柱的垂直度、钢梁的水平度、檩条的间距等。这些安装尺寸的偏差直接影响煤棚的正常使用和结构安全。

(三)结构验算


建立计算模型:根据现场检验获取的钢结构厂房煤棚实际尺寸、材料性能、荷载情况等数据,利用的结构分析软件(如 PKPM、SAP2000 等)建立煤棚的结构计算模型。对于形状规则的煤棚(如矩形平面、单跨或多跨的门式刚架结构),可以采用简化的力学模型进行计算;对于复杂形状或不规则的煤棚(如带有天窗、高低跨、异形平面等),需要考虑其空间受力特性。

输入参数和加载荷载:在计算模型中输入煤棚钢结构的各项参数,包括构件尺寸、材料特性(如钢材强度、弹性模量等)、边界条件(如钢柱与基础的连接方式、钢梁与钢柱的连接方式等)。同时将荷载(恒载、活载等)按照规范要求进行组合加载到模型上。例如,考虑不利的荷载组合情况,如 1.2× 恒载 + 1.4× 活载。

结构验算内容:

构件变形验算:计算煤棚主要结构构件(如钢梁的挠度、钢柱的侧移等)在荷载作用下的变形,与规范允许的大变形值进行比较。构件变形过大可能影响煤棚的正常使用和外观效果。

整体变形验算:评估煤棚的整体变形情况,如煤棚的倾斜、沉降等。煤棚的整体变形应在允许范围内,以保证煤棚结构安全和正常使用。

整体稳定性验算:计算煤棚的整体稳定性,考虑煤棚在风荷载、雪荷载等侧向力作用下是否会发生整体失稳。通过计算煤棚的抗侧刚度和侧向位移,评估其整体稳定性。

构件稳定性验算:对于受压的煤棚钢结构构件(如钢柱等),进行稳定性验算。计算构件的长细比,判断是否满足稳定性要求。根据构件的截面形式、材料特性和受力情况,计算稳定系数,评估构件的稳定性。

构件强度验算:对煤棚的主要结构构件(如钢柱、钢梁等)进行强度验算,检查其在各种荷载组合作用下的应力是否超过材料的设计强度。根据构件的受力特点(如轴心受力、受弯、拉弯或压弯等),分别验算其抗拉、抗压、抗弯和抗剪强度。

连接节点强度验算:对煤棚钢结构的焊接节点和螺栓连接节点进行强度验算。检查连接部位的承载能力是否满足要求,是否存在薄弱环节。在煤棚结构受力过程中,节点的破坏可能导致结构的整体失效。

强度验算:

稳定性验算:

变形验算:

四、检验方法


现场检验设备

测量工具:全站仪、经纬仪、水准仪用于测量煤棚钢结构的变形、垂直度和沉降;钢尺、卡尺、超声波测厚仪用于测量构件尺寸;涂层测厚仪用于检测钢材的锈蚀程度和涂层厚度。

材料检测设备:钢材化学成分分析仪、材料试验机;用于检测焊缝质量的超声波探伤仪、射线探伤仪(如果需要);用于检测螺栓扭矩系数的扭矩扳手。

结构验算软件:如 PKPM、SAP2000 等结构分析软件,用于建立煤棚的结构计算模型并进行结构验算。

检验操作流程

按照先整体后局部、先外观后内部的原则进行检验。首先进行煤棚钢结构的整体外观检查,包括变形和构件外观检查;然后对重点部位(如节点、裂缝处等)进行详细检查。

在进行材料性能检测和结构尺寸测量时,严格按照设备的操作规程进行操作,确保检验数据的准确。对于需要取样的检测项目,按照相关标准规范选取样品,并做好标记和记录。

在荷载调查过程中,仔细核对煤棚的各项参数,准确计算各种荷载。对于不确定的荷载参数,可通过现场实测或咨询相关人士来确定。

准备阶段:收集钢结构厂房煤棚的设计文件和相关资料,包括设计图纸、施工记录、材料质量证明文件等。制定详细的检验计划,包括检验内容、方法、人员分工、时间安排等。准备检验设备和工具,确保设备完好、精度满足要求。对检验人员进行安全培训,准备好安全防护用品。

现场检验阶段:

数据分析与验算阶段:将现场检验数据进行整理和分析,剔除异常数据。将有效数据输入结构分析软件,建立煤棚的结构计算模型。按照荷载组合和结构验算要求进行计算。对验算结果进行分析,判断钢结构厂房煤棚的安全状况是否满足要求。

五、检验结果报告


基本信息部分:包括煤棚所在位置、所属单位、煤棚结构类型、尺寸等基本情况,以及检验目的、依据和日期。

外观检查结果:

钢柱检查结果:详细说明锈蚀情况、柱脚连接情况、弯曲变形情况等。

钢梁检查结果:报告锈蚀情况、焊缝和螺栓连接情况、挠度和侧向弯曲情况等。

檩条检查结果:说明锈蚀情况、与其他构件连接情况、变形情况等。

支撑系统检查结果:描述支撑构件的完整性、变形情况和连接节点情况。

围护结构检查结果:说明屋面和墙面围护结构的损坏情况、与钢结构连接情况等。

整体外观情况:描述煤棚钢结构的整体垂直度偏差、大变形量及其位置、沉降情况等信息。

构件外观检查结果:

材料性能检测结果:

钢材材质检测结果:汇报钢材的材质验证结果和锈蚀检测结果,包括钢材型号是否符合要求、锈蚀程度及对截面的影响等。

连接材料检测结果(如果有):报告焊接材料和螺栓连接件的检测结果,如焊缝内部质量、螺栓扭矩系数等。

尺寸测量结果:

构件尺寸:列出主要结构构件的尺寸测量结果,并与设计图纸对比,说明尺寸偏差情况。

安装尺寸:报告煤棚钢结构安装尺寸(如钢柱垂直度、钢梁水平度、檩条间距等)的测量结果。

结构验算结果:

强度验算结果:说明构件强度验算和连接节点强度验算的结果,判断是否满足强度要求。

稳定性验算结果:报告整体稳定性验算和构件稳定性验算的结果,评估煤棚的稳定性。

变形验算结果:说明构件变形验算和整体变形验算的结果,判断是否满足变形要求。

结论与建议:根据检验结果,给出钢结构厂房煤棚是否安全的明确结论。对于存在安全隐患或不符合要求的情况,提出合理的建议,如进行结构加固、维修、更换部件等


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