钢结构厂房鉴定对于保障厂房的安全使用、维护企业正常生产经营以及确保人员生命财产安全具有极其重要的意义。由于钢结构厂房长期承受各种荷载,如自重、吊车荷载、风荷载、雪荷载等,并且可能受到环境因素(如腐蚀、温度变化)的影响,定期鉴定能够及时发现结构的安全隐患,如构件变形、连接松动、钢材锈蚀等问题,为厂房的维护、加固或改造提供科学依据。
二、鉴定依据设计规范
《钢结构设计标准》(GB 50017 - 2017):这是钢结构厂房设计和鉴定的核心规范,规定了钢结构的设计原则、计算方法、材料性能要求、构件设计和连接设计等内容,用于评估厂房结构设计的合理性。
《建筑抗震设计规范》(GB 50011 - 2010)(2016 年版):如果厂房位于地震设防区,此规范用于确定厂房的抗震设计要求和抗震性能评估方法。
《门式刚架轻型房屋钢结构技术规范》(GB 51022 - 2015):对于门式刚架结构的厂房,该规范提供了针对性的设计和技术要求,包括结构选型、荷载取值、构件设计等方面的内容。
施工及验收规范
《钢结构工程施工质量验收标准》(GB 50205 - 2020):用于检查钢结构厂房施工过程中的质量是否符合要求,包括钢材质量、焊接、螺栓连接、涂装等各个环节的验收标准,是鉴定施工质量的重要依据。
检测鉴定标准
《工业建筑可靠性鉴定标准》(GB 50144 - 2019):为钢结构厂房的可靠性鉴定提供了全面的方法和标准,包括安全性、适用性和耐久性方面的鉴定内容、鉴定程序、鉴定分级以及相应的处理措施等。
《建筑结构检测技术标准》(GB/T 50344 - 2019):规定了建筑结构检测的基本要求、检测项目、检测方法和抽样原则等内容,为钢结构厂房的现场检测提供技术支持。
结构形式核实
通过查阅设计图纸和现场观察,确定钢结构厂房的结构形式,如门式刚架结构、排架结构、网架结构、桁架结构等。不同结构形式的受力特点、稳定性和适用范围不同。例如,门式刚架结构常用于跨度较大、高度适中的厂房,其特点是梁柱节点刚接,能有效传递弯矩;网架结构则适用于大跨度的空间结构,通过杆件的轴向受力来传递荷载。
检查厂房结构的平面布置和竖向布置是否符合设计要求。查看平面形状是否规则,有无不规则的突出、缩进或局部薄弱环节,因为不规则的平面布置可能在荷载作用下产生扭转效应。检查厂房的跨度、柱距、高度等尺寸是否与设计一致,各层之间(如果有)的连接是否可靠,竖向刚度是否满足要求。
支撑系统检查
检查钢结构厂房的支撑系统,包括屋面水平支撑、柱间支撑等。支撑系统的作用是保证厂房的空间稳定性和整体刚度。查看支撑的布置是否符合设计要求,支撑的形式(如交叉支撑、人字支撑等)是否合理。
检查支撑构件的截面尺寸、材料强度是否符合要求,连接节点是否牢固。对于交叉支撑,要注意检查交叉点处的连接是否可靠,是否能够有效地传递拉力和压力。
外观检查
检查钢柱、钢梁、钢桁架杆件等主要构件是否有锈蚀、变形、扭曲、磨损等情况。重点关注构件的连接部位,查看焊缝是否有开裂,螺栓连接是否松动、脱落或锈蚀。对于有涂层保护的钢构件,查看涂层是否有剥落、起皮等现象,涂层损坏会加速钢材的锈蚀。
检查构件表面是否有碰撞、火灾等损伤痕迹。例如,在有吊车作业的厂房中,要注意检查吊车梁是否有被吊车碰撞的痕迹;对于可能发生火灾的厂房,检查构件是否有因火灾导致的变形、钢材性能下降等情况。
尺寸测量
采用卡尺、钢尺或超声波测厚仪等工具,对主要结构构件进行尺寸测量。对于钢梁、钢柱,要测量其截面尺寸(如翼缘宽度、腹板厚度、高度、长度等);对于钢桁架杆件,要测量杆件的长度、管径(如果是圆管)或截面边长(如果是方管)等。
将测量结果与设计图纸对比,检查尺寸偏差是否在允许范围内。尺寸偏差过大可能影响构件的承载能力和结构的整体性能。例如,梁的截面尺寸减小可能导致其抗弯能力不足,柱的截面尺寸偏差可能影响其稳定性。
变形检测
整体变形检测:使用全站仪或水准仪等仪器,对钢结构厂房的整体变形情况进行检测。测量厂房的沉降、倾斜和水平位移等参数。在厂房基础和柱顶等位置设置观测点,定期测量其高程和水平位置变化,以评估厂房的整体稳定性。
局部变形检测:对钢柱、钢梁等主要构件的局部变形进行检测,如检查构件是否有弯曲、扭曲、局部凹陷等情况。可以使用拉线法、靠尺法或全站仪等方法,测量构件的挠度、侧向弯曲等变形量。构件局部变形过大可能导致应力集中,降低构件的承载能力。
钢材性能鉴定
钢材强度检测:从钢结构构件上截取钢材样本,按照国家标准规定的试验方法(如拉伸试验),在实验室进行力学性能测试,获取钢材的屈服强度、抗拉强度和伸长率等指标。通过这些指标判断钢材是否符合设计要求的强度等级。钢材强度不足可能导致构件在荷载作用下发生屈服或破坏。
钢材厚度检测:使用卡尺或超声波测厚仪在钢材构件的不同位置进行测量,确保钢材的实际厚度不小于设计要求,同时检查厚度的均匀性。厚度不足可能会导致构件承载能力下降,例如,对于受压构件,厚度减小可能使其稳定性降低。
钢材化学成分分析(如有需要):当怀疑钢材质量存在问题或需要确定钢材材质时,可采用光谱分析等方法对钢材的化学成分进行分析。检查钢材中的碳、锰、硅、硫、磷等元素的含量是否符合相应标准。化学成分不符合要求可能影响钢材的力学性能和焊接性能。
连接材料性能鉴定(如有需要)
焊接材料鉴定(针对焊接连接):检查焊接材料(焊条、焊丝等)的质量证明文件,查看其型号、规格是否符合设计要求。对于重要的焊接接头,可进行焊接材料的化学成分和力学性能检测,确保焊接材料与母材相匹配,能够保证焊接质量。
高强度螺栓性能鉴定(针对螺栓连接):检查高强度螺栓的质量证明文件,核实其规格、等级是否符合设计要求。通过扭矩扳手对螺栓的拧紧力矩进行检测,检查螺栓是否拧紧到位。对于有防松要求的螺栓连接,检查防松措施是否有效。
焊接质量鉴定
外观检查:检查焊缝的外观质量,查看焊缝的形状、尺寸是否符合设计要求,焊缝表面是否有气孔、夹渣、裂纹、咬边等缺陷。对于重要焊缝,要求焊缝表面平整、光滑,无明显缺陷。外观缺陷可能会降低焊缝的承载能力,成为应力集中的源头。
内部探伤检测:利用超声波探伤仪、射线探伤仪等设备,对焊缝内部进行探伤检测。检查焊缝内部是否存在裂缝、未熔合、夹渣等缺陷。探伤检测应按照相关标准(如 GB/T 11345 - 2013《焊缝无损检测 超声检测 技术、检测等级和评定》)进行操作和评定,确定缺陷的性质、大小和位置,并评估其对构件安全的影响。内部缺陷可能严重削弱焊缝的强度,导致构件在荷载作用下焊缝开裂。
螺栓连接质量鉴定
外观检查:检查螺栓的规格、型号是否符合设计要求,螺栓头和螺母是否有损坏、变形的情况。查看垫圈是否齐全,螺栓的外露丝扣是否符合规定。不符合要求的螺栓外观可能影响其连接性能。
拧紧力矩检测:使用扭矩扳手对螺栓的拧紧力矩进行检测,检查螺栓是否拧紧到位。对于高强度螺栓连接,拧紧力矩的控制尤为重要,拧紧不足可能导致连接松动,拧紧过度可能导致螺栓断裂。松动的螺栓连接无法有效传递荷载,可能导致结构的局部破坏。
荷载调查
吊车荷载(如有):收集吊车的型号、起重量、工作制等信息,按照设计规范计算吊车竖向荷载和水平荷载。检查吊车轨道的安装是否符合要求,轨道与吊车梁的连接是否牢固。
屋面活荷载:考虑屋面的使用功能,如是否有人员检修、设备安装等情况,确定屋面活荷载取值。对于有积灰可能的厂房,还要考虑积灰荷载。
风荷载和雪荷载:根据厂房所在地区的基本风压、基本雪压、厂房的体型系数(与厂房的形状、尺寸等因素有关)、高度等因素,按照《建筑结构荷载规范》(GB 50009 - 2012)的规定计算风荷载和雪荷载大小。
恒荷载:统计钢结构厂房自身结构重量(包括钢构件、屋面系统、墙面系统等)作为恒荷载。根据构件的尺寸、材料密度等计算其重量,或者查阅设计文件获取相关数据。
活荷载:
地震荷载(如有需要):对于位于地震设防区的钢结构厂房,根据《建筑抗震设计规范》(GB 50011 - 2010)(2016 年版)的要求,结合厂房的结构特点、场地类别等因素,计算地震作用。
承载能力验算
力学模型建立:根据钢结构厂房的实际结构形式和构件布置情况,利用结构力学软件(如 SAP2000、ANSYS 等)或手算方法建立力学计算模型。在模型中输入构件的几何尺寸、材料特性(如钢材的弹性模量、屈服强度等)、边界条件(如柱的固定方式、梁的支撑条件等)等参数。力学模型应能够准确反映厂房结构的实际受力情况。
内力分析与承载能力计算:将计算得到的各种荷载(恒荷载、活荷载、地震荷载等)按照设计规范规定的荷载组合方式(如承载能力极限状态下的基本组合、正常使用极限状态下的标准组合)施加到力学模型上,进行内力分析,得到构件(如钢柱、钢梁、钢桁架杆件等)在不同荷载组合下的内力(弯矩、剪力、轴力)结果。根据《钢结构设计标准》(GB 50017 - 2017)等相关规范,结合构件的截面形式(如工字形、箱形等)和尺寸,计算构件的承载能力(如抗弯承载能力、抗剪承载能力、轴心受压承载能力等)。
结果对比与评估:将构件的计算内力与承载能力进行对比,如果计算内力小于承载能力,且构件的变形量在允许范围内,则厂房结构在现有荷载作用下是安全的;反之,则需要采取加固措施或调整厂房的使用功能。
收集资料
设计图纸和文件:收集钢结构厂房的原始设计图纸,包括结构图、节点详图、基础图、屋面排水图等,了解厂房的结构形式、构件尺寸、材料强度等级、连接方式、荷载取值等设计信息。
施工记录:查阅施工过程中的质量控制文件,如钢材质量检验报告、焊接工艺评定报告、螺栓拧紧力矩记录、隐蔽工程验收记录、涂装施工记录等,掌握厂房施工过程中的质量情况。
使用和维护记录:获取厂房的使用年限、维修保养记录(包括构件更换、涂装维修等)以及是否遭受过自然灾害(如地震、台风、暴雨)或意外事故(如火灾、吊车碰撞)等信息,这些记录有助于分析厂房可能存在的安全隐患。
确定鉴定范围和重点区域
结构受力复杂部位:如梁柱节点、柱脚节点、桁架杆件的交汇节点等,这些部位在荷载作用下受力较大,容易出现连接失效或构件破坏的情况。
变形敏感区域:如厂房的跨中部分、悬臂部分、高度较高的立柱等部位,这些部位容易产生较大的变形,需要重点检测其变形情况。
易腐蚀部位:如处于潮湿环境或有化学腐蚀介质的区域,如靠近海边的厂房、化工车间等部位,重点检查钢材的锈蚀情况和涂装质量。
吊车系统(如有):检查吊车梁、吊车轨道、吊车与轨道的连接等部位,因为吊车作业会对厂房结构产生较大的动力荷载。
鉴定范围:涵盖厂房的基础、主体结构(包括钢柱、钢梁、钢桁架等)、屋面系统、墙面系统、吊车系统(如有)、连接部位(如焊缝、螺栓连接)、涂装层等。
重点区域:
准备鉴定设备和工具
划格试验工具(如划刀、胶带等):用于涂层附着力检测。
记录表格和标签:用于记录鉴定数据和标记鉴定位置。
扭矩扳手:用于检测螺栓的拧紧力矩。
放大镜和焊缝量规:用于焊接外观检查。
卡尺、钢尺和超声波测厚仪:用于测量构件尺寸和钢材厚度。
全站仪和水准仪:用于检测厂房的整体变形和构件的局部变形。
钢材力学性能测试设备(如试验机):用于进行钢材强度检测。
超声波探伤仪和射线探伤仪(如有需要):用于焊缝内部探伤检测。
涂层测厚仪:用于检测涂层厚度。
结构鉴定设备:
连接质量鉴定工具:
其他工具:
结构体系鉴定
在钢结构厂房周围进行观察,确定结构形式,检查平面布置和竖向布置情况。绘制厂房的平面和竖向结构布置草图,标注构件位置、尺寸等信息,检查是否存在不规则布置情况。
结构构件鉴定
整体变形检测:在厂房基础和柱顶等位置设置观测点,使用全站仪或水准仪进行定期测量,记录观测点的高程和水平位置变化。对于新建厂房或怀疑有较大变形的厂房,应增加测量频率。
局部变形检测:采用拉线法、靠尺法或全站仪等方法,对钢柱、钢梁等主要构件的局部变形进行检测。对于梁的挠度检测,在梁的跨中设置吊线或使用全站仪进行测量;对于柱的侧向弯曲检测,可在柱的侧面设置靠尺或拉线进行测量。记录变形量,并与规范允许值进行比较。
使用卡尺、钢尺或超声波测厚仪等工具,按照一定的抽样原则(如每隔一定数量的构件或在关键部位的构件)对钢柱、钢梁、桁架杆件等构件进行尺寸测量。记录测量数据,并与设计图纸进行对比,对于尺寸偏差较大的构件,详细记录其位置和偏差程度。
对钢柱、钢梁、钢桁架杆件等钢结构构件进行外观检查,查看是否有锈蚀、变形、扭曲、磨损等情况。检查焊缝是否有开裂,螺栓连接是否松动、脱落或锈蚀。对于有涂层的钢构件,查看涂层是否有剥落、起皮等现象。检查构件表面是否有碰撞、火灾等损伤痕迹。检查厂房的框架与基础连接的地脚螺栓、锚栓等是否完好,有无松动、拔出等迹象。
外观检查:
尺寸测量:
变形检测:
材料性能鉴定
焊接材料鉴定(针对焊接连接):检查焊接材料(焊条、焊丝等)的质量证明文件,查看其型号、规格是否符合设计要求。对于重要的焊接接头,可进行焊接材料的化学成分和力学性能检测。
高强度螺栓性能鉴定(针对螺栓连接):检查高强度螺栓的质量证明文件,核实其规格、等级是否符合设计要求。使用扭矩扳手对螺栓的拧紧力矩进行检测。
钢材强度检测:从有代表性的构件上截取钢材样本,样本的截取位置和数量应符合相关标准。将样本送往实验室,按照拉伸试验等标准试验方法进行力学性能测试,获取钢材的屈服强度、抗拉强度和伸长率等数据。
钢材厚度检测:使用卡尺或超声波测厚仪在钢材构件的不同位置进行测量,确保钢材的实际厚度不小于设计要求,同时检查厚度的均匀性。
钢材化学成分分析(如有需要):对于需要进行化学成分分析的钢材,采用光谱分析等方法进行检测。在构件表面选择合适的检测点,按照仪器的操作说明进行分析,获取钢材的化学成分数据,并与相应标准进行对比。
钢材性能鉴定:
连接材料性能鉴定(如有需要):
连接质量鉴定
外观检查:使用放大镜和焊缝量规,对焊缝的外观质量进行检查。检查焊缝的形状、尺寸是否符合设计要求,查看焊缝表面是否有气孔、夹渣、裂纹、咬边等缺陷。对于发现的缺陷,应进行详细记录,包括缺陷的位置、大小、形状等信息。
焊接质量鉴定: