钢结构厂房在工业生产中广泛应用,由于其长期承受各种荷载(如设备自重、吊车荷载、风荷载、雪荷载等),并且环境因素(如湿度、腐蚀介质等)也可能对其造成损害,因此定期进行安全检测十分关键。这可以及时发现结构的安全隐患,避免因结构失效导致的人员伤亡和财产损失。
二、检测依据设计规范
《钢结构设计标准》(GB 50017 - 2017):规定了钢结构材料选用、构件设计计算方法、连接设计等内容,是评估钢结构厂房设计合理性的重要依据。
《建筑抗震设计规范》(GB 50011 - 2010)(2016 年版):用于判断处于地震设防区域的钢结构厂房抗震设计是否符合要求。
《建筑结构荷载规范》(GB 50009 - 2012):明确了厂房应承受的各种荷载的取值方法和组合原则,为荷载计算和结构验算提供依据。
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在施工过程中的质量控制情况,包括构件制作、安装、焊接、螺栓连接等方面的质量验收标准。
检测鉴定标准
《工业建筑可靠性鉴定标准》(GB 50144 - 2019):提供了钢结构厂房可靠性鉴定的全面方法和标准,涵盖安全性、适用性和耐久性鉴定内容和等级划分。
《危险房屋鉴定标准》(JGJ 125 - 2016):当钢结构厂房可能存在危险状况时,此标准用于判定厂房是否属于危险房屋,明确危险构件的定义和房屋危险性等级的评定方法。
外观检查
锈蚀检查:检查钢柱、钢梁、支撑构件等表面是否有锈蚀现象。重点关注构件的连接部位、焊缝周围、容易积水的部位(如构件的凹槽处)以及长期处于潮湿环境的部位。记录锈蚀的位置、面积、程度(如轻微锈蚀、中度锈蚀、严重锈蚀)等信息。
变形检查:查看构件是否有弯曲、扭曲、局部凹陷等变形情况。对于细长的钢柱和钢梁,可以采用拉线法或全站仪测量其挠度;对于框架式钢结构厂房的框架结构,可以检查节点处的变形情况。记录变形构件的位置和变形量,并与设计允许值进行比较。
损伤检查:检查构件表面是否有划痕、磨损、撞击痕迹等损伤情况。这些损伤可能会影响构件的承载能力和耐久性。对于发现的损伤,要分析其可能产生的原因,并评估对结构安全的影响程度。
涂层检查:检查钢结构表面的防腐涂层是否完好。查看涂层是否有剥落、起皮、褪色等情况。涂层损坏会导致钢材直接暴露在空气中,加速锈蚀过程。记录涂层损坏的位置和面积,评估其对防腐效果的影响。
整体外观检查:从厂房外部和内部观察钢结构的整体形态,查看是否有明显的变形、倾斜或扭曲现象。对于大跨度、高层钢结构厂房,可使用全站仪或经纬仪等仪器辅助观察,初步判断整体稳定性。
构件表面检查:
尺寸测量
截面尺寸测量:采用钢尺、卡尺或超声波测厚仪等工具,对主要钢结构构件(如钢柱、钢梁)的截面尺寸进行测量。对于型钢构件,测量其翼缘宽度、腹板厚度、高度等尺寸;对于焊接组合构件,测量其各组成部分的尺寸。将测量结果与设计图纸进行对比,检查尺寸偏差是否在允许范围内。尺寸偏差过大可能会影响构件的承载能力和稳定性。
长度及其他尺寸测量:测量钢柱、钢梁等构件的长度,以及厂房框架的整体尺寸(如高度、宽度、跨度等)。对于有特殊构造的厂房(如带有悬挑部分的厂房),还要测量悬挑部分的长度、角度等尺寸。这些尺寸数据对于评估厂房的结构性能和空间位置关系非常重要。
材料性能检测
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。
检查钢材的厚度,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。
钢材强度检测:
钢材化学成分分析(如有需要):采用光谱分析等方法对钢材的化学成分进行分析,检查碳、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。
焊接质量检测
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。焊缝表面应平整,无气孔、夹渣、裂纹、咬边等缺陷。对于发现的外观缺陷,要详细记录其位置、大小和类型。
内部探伤检测:对于重要的焊缝(如梁柱连接焊缝、主受力构件的对接焊缝等),利用超声波探伤仪、射线探伤仪等设备进行内部探伤检测。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,并评估其对构件承载能力的影响。
螺栓连接质量检测
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。对于不符合要求的螺栓外观,要记录其位置和问题类型。
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。记录螺栓的位置和实测拧紧力矩值,并与设计要求进行比较。
基础外观检查
检查厂房基础(如独立基础、桩基础等)的表面是否有裂缝、沉降、隆起等现象。观察基础与钢柱的连接部位是否牢固,有无松动、开裂等情况。基础的病害可能会导致厂房整体失稳,因此基础外观检查是厂房安全检测的重要环节。
基础尺寸测量
测量基础的几何尺寸,如独立基础的长、宽、高,桩基础的桩径、桩长等。将测量结果与设计图纸进行对比,检查尺寸偏差是否在允许范围内。对于基础尺寸偏差较大的情况,要进一步分析其对厂房稳定性的影响。
基础承载能力评估(如有需要)
如果发现基础存在明显的病害迹象(如严重沉降、倾斜等),或者厂房位于特殊地质条件(如软弱地基、可液化地基等)的场地,可能需要进行基础承载能力检测。可以采用静载试验、动力触探等方法来评估基础的实际承载能力,并与设计要求进行对比。
荷载调查
恒荷载:统计厂房钢结构自身重量,包括钢柱、钢梁、支撑构件、屋面板、吊车梁(如有)等的重量。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。对于有特殊附属设备(如行车、通风设备、照明设备等)的厂房,还要考虑这些设备的重量作为恒荷载。
活荷载:考虑厂房在使用过程中可能承受的活荷载,如吊车荷载(如有)、设备荷载、人员活动荷载、物料堆放荷载等。对于吊车荷载,要根据吊车的起重量、工作制等因素确定;对于设备荷载,要根据设备的重量、尺寸、运行情况等因素计算;对于人员活动荷载,一般按照 2 - 5kN/m² 考虑;对于物料堆放荷载,要根据堆放的高度、密度等计算。此外,还要考虑风荷载和雪荷载(部分地区),风荷载的计算要根据厂房所在地区的基本风压、厂房的体型系数、高度等因素,按照《建筑结构荷载规范》(GB 50009 - 2012)的规定进行,雪荷载(如果有)的计算要考虑当地的基本雪压和厂房积雪分布系数等因素。
结构验算
力学模型建立:根据厂房的实际结构形式(如门式刚架结构可简化为平面刚架模型、空间网架结构可简化为空间杆系模型等)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(如钢柱的底部约束方式)等参数。
内力分析与承载能力计算:将计算得到的荷载(包括恒荷载、活荷载等)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、矩形等)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(如增加构件截面尺寸、增设支撑等)或调整厂房的使用荷载(如减少设备数量、降低物料堆放高度等),以确保厂房的安全。
收集资料
设计图纸和文件:收集厂房的建筑设计图纸、结构设计图纸、给排水设计图纸、电气设计图纸等,了解厂房的设计意图、结构形式、建筑材料、设施设备布局等详细信息。
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、螺栓质量检验报告、隐蔽工程验收记录等,掌握厂房施工过程中的实际质量情况。
使用和维护记录:获取厂房的使用年限、用途变更情况、设备更新情况、维修保养记录(包括结构维修、防腐处理等)以及是否遭受过自然灾害(如地震、台风、暴雨)或意外事故(如撞击)等信息。
确定检测范围和重点区域
结构受力复杂部位:如梁柱节点、厂房的悬挑部分、高跨比大的钢柱等部位,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:如细长的钢柱、跨度较大的钢梁等部位,这些部位容易产生较大的变形,需要重点检查其变形情况。
易腐蚀部位:如构件的连接部位、长期处于潮湿环境的部位(如靠近排水口的构件)等,这些部位容易发生锈蚀,要重点检查锈蚀情况和防腐涂层的完整性。
基础与钢柱连接部位:这个部位是保证厂房整体稳定性的关键环节,要重点检查连接是否牢固,有无松动、开裂等情况。
检测范围:涵盖厂房的钢结构主体、连接部位、基础以及附属设备等全部区域。
重点区域:
准备检测设备和工具
涂层测厚仪:用于检测钢结构表面防腐涂层的厚度。
裂缝宽度测量仪:用于jingque测量基础或构件表面裂缝的宽度。
记录表格和标签:用于记录检查数据和标记检查位置。
称重设备(如电子秤):用于测量构件或设备的重量。
风速仪、雪深仪(部分地区):用于现场测量风速、雪深等数据,辅助计算风荷载、雪荷载。
卡尺、钢尺和超声波测厚仪:用于测量构件尺寸和材料厚度。
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(用于焊缝探伤):用于检测焊缝内部质量。
结构检查设备:
荷载调查工具:
其他工具:
钢结构构件检测
荷载调查:
结构验算:
恒荷载调查:计算厂房钢结构自身重量,对于有特殊附属设备的厂房,考虑设备的重量。记录计算过程和结果。
活荷载调查:根据厂房的使用情况,计算可能承受的活荷载。现场测量风速、雪深等数据(如有需要),辅助计算风荷载、雪荷载。记录活荷载的取值和计算依据。
力学模型建立:根据厂房的实际结构形式和构件布置情况,利用结构力学软件或手算方法建立力学计算模型。输入构件的几何尺寸、材料特性和边界条件等参数
基础外观检查:检查厂房基础的表面是否有裂缝、沉降、隆起等现象。观察基础与钢柱的连接部位是否牢固,有无松动、开裂等情况。对发现的问题进行记录,包括位置、范围、程度等信息。
基础尺寸测量:使用钢尺等工具测量基础的几何尺寸。将测量结果与设计图纸进行对比,检查尺寸偏差是否在允许范围内。对于尺寸偏差较大的情况,记录其位置和偏差程度。
基础承载能力评估(如有需要):如果发现基础存在明显的病害迹象,或者厂房位于特殊地质条件的场地,按照相应的检测方法(如静载试验、动力触探等)进行基础承载能力检测。记录检测结果,并与设计要求进行对比。
焊接质量检测:
螺栓连接质量检测:
外观检查:对焊缝进行外观检查,查看焊缝的形状、尺寸是否符合设计要求。对于发现的气孔、夹渣、裂纹、咬边等外观缺陷,用标签标记位置,详细记录缺陷的大小和类型。
内部探伤检测:对于重要焊缝,使用超声波探伤仪或射线探伤仪进行内部探伤检测。按照探伤检测标准进行操作和评定,确定缺陷的性质、大小和位置,评估对构件承载能力的影响。
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。记录不符合要求的螺栓位置和问题类型。
拧紧力矩检测:使用扭矩扳手对螺栓的拧紧力矩进行检测。记录螺栓的位置和实测拧紧力矩值,并与设计要求进行比较。
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。
截面尺寸测量: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)对主要钢结构构件的截面尺寸进行测量。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。
长度及其他尺寸测量:测量钢柱、钢梁等构件的长度,以及厂房框架的整体尺寸。对于有特殊构造的厂房,测量其特殊尺寸(如悬挑部分的长度、角度等)。记录测量结果。
整体外观检查:从不同角度观察厂房钢结构的整体形态,使用全站仪或经纬仪等仪器辅助判断是否有明显的变形、倾斜或扭曲现象。对于发现的问题,进行初步记录。
构件表面检查:
锈蚀检查:按照预先确定的检查路线,对钢柱、钢梁、支撑构件等表面进行详细的锈蚀检查。使用标签标记锈蚀位置,记录锈蚀面积、程度等信息。
变形检查:采用拉线法、全站仪等方法,对构件的变形情况进行检查。对于变形构件,标记其位置,测量变形量,并与设计允许值进行比较。
损伤检查:仔细检查构件表面是否有划痕、磨损、撞击痕迹等损伤情况。分析损伤原因,评估对结构安全的影响程度,并记录相关信息。
涂层检查:检查钢结构表面的防腐涂层是否完好。对涂层损坏的位置进行标记,记录损坏面积,评估对防腐效果的影响。
外观检查:
尺寸测量:
材料性能检测:
钢结构连接检测:
厂房基础检测:
荷载调查与结构验算: