某重型车间结构鉴定

　　1序言

　　受检重型车间位于上海市奉贤区，该车间2010年开始建筑、结构设计，建造至2012年停工，至今仍未复工。重型车间结构类型为门式刚架结构，总长度约为348.10m，总宽度约为132.00m，总建筑面积约为45949.2m2，建筑高度为20.40m。为了解该重型车间主体结构已建成部分和未安装部分的施工质量及结构整体抗震性能，特委托我司房屋质量检测站对该重型车间进行结构抗震鉴定。

　　2项目概况

　　受检重型车间为单层厂房，无地下室，无局部夹层，建筑平面形式为矩形，厂房火灾危险性类别为丁类，耐火等级为二级，内部主要分为焊接区、存放区、总装区、零件周转区、预留发展区等建筑功能区。车间总长度约为348.10m，总宽度约为132.00m，总建筑面积约为45949.2m2，建筑高度为20.40m，建筑纵向轴线间距主要为12.00m，横向轴线间距主要为11.20m、7.60m和7.10m。屋面为多跨坡屋面，屋面坡度为5%，采用轻钢屋面，沿纵向B~C、E~F、H~J、L~M轴区域设置屋面天窗，天窗顶建筑高度为23.15m。原设计单位为机械工业第六设计研究院，电子版建筑、结构图纸基本齐全。

　　重型车间结构类型为门式刚架结构，建筑结构的安全等级为二级，主体结构设计使用年限为50年，抗震设防烈度为7度，建筑物抗震设防类别为丙类，设计基本地震加速度值为0.10g，设计地震分组为第一组，建筑场地为IV（上海）类场地。车间横向四跨，跨度依次为30.00m、30.00m、36.00m和36.00m，纵向共31榀，其中中部16轴和1/16轴之间设有伸缩缝，除边榀及伸缩缝两侧之外，其余每榀之间柱距均为12.00m。沿厂房纵向屋面水平支撑及柱间X形支撑位于1~2、5~6、10~11、15~16、1/16~17、20~21、25~26、29~30轴区域，其中位于1~2、15~16、1/16~17、29~30轴区域柱间X形支撑仅设置在吊车梁标高以上，其余区域柱间X形支撑在吊车梁标高处分为上下两段，同时在横向A~1/A、1/C~D、1/F~G、1/J~K、1/M~N轴区域设有屋面水平支撑。门式钢结构钢柱采用单节柱，上柱采用H型钢柱，下柱采用双肢格构柱，抗风柱采用H型钢柱，柱脚均采用插入式柱脚，格构柱双肢和H型钢柱插入混凝土杯口基础，杯口基础之下为承台+预应力高强混凝土管桩，承台厚度为1000mm~1300mm。承台及杯口基础混凝土强度等级为C30，钢筋等级采用HRB400级。

　　抗风柱截面尺寸为H500mm×400mm×8mm×20mm；门式刚柱采用单节柱，A轴上柱截面形式为H800mm×450mm×14mm×18mm，分节点标高为12.05m，单壁式肩梁截面形式为H650mm×414mm×20mm×16mm（上翼缘）×20mm（下翼缘），下柱采用双肢格构柱，双肢柱截面形式为［H450mm×400mm×16mm×25 mm+H450mm×300mm×16mm×25mm，肢间距为1200mm，缀条形式为M形，斜缀条截面形式为L110mm×10mm，横缀条截面形式为L90mm×7mm；D轴上柱截面形式为H650mm×350mm×12mm×16mm，分节点标高为12.05m，单壁式肩梁截面形式为H790mm×414mm×20mm×20mm，下柱采用双肢格构柱，双肢柱截面形式为H450mm×350mm×16mm×18mm+H450mm×350mm×16mm×18mm，肢间距为1500mm，缀条形式为M形，斜缀条截面形式为L125mm×12mm，横缀条截面形式为L110mm×8mm；G轴上柱截面形式为H650mm×400mm×14mm×18mm，分节点标高为12.05m，单壁式肩梁截面形式为H104mm×410mm×20mm×16mm（上翼缘）×20mm（下翼缘），下柱采用双肢格构柱，双肢柱截面形式为H450mm×350 mm×16 mm×20 mm+H450mm×350mm×16mm×20mm，肢间距为2000mm，缀条形式为M形，斜缀条截面形式为L140mm×10mm，横缀条截面形式为L125mm×8mm；K轴上柱截面形式为H650mm×400mm×14mm×18mm，分节点标高为11.70m，单壁式肩梁截面形式为H915mm×410mm×20mm×20mm，下柱采用双肢格构柱，双肢柱截面形式为H450mm×400mm×16mm×20mm+H450mm×400 mm×16mm×20mm，肢间距为1750mm，缀条形式为M形，斜缀条截面形式为L140mm×10mm，横缀条截面形式为L125mm×8mm；N轴上柱截面形式为H800mm×450mm×14mm×18mm，分节点标高为11.70m，单壁式肩梁截面形式为H790mm×400mm×20mm×20mm，下柱采用双肢格构柱，双肢柱截面形式为［450mm×220mm×16mm×18mm+H450mm×300mm×16mm×18mm，肢间距为1500mm，缀条形式为M形，斜缀条截面形式为L140mm×14mm，横缀条截面形式为L110mm×10mm。刚架梁主要截面尺寸为H（1000～800）mm×300mm×12mm×14mm、H（800～1100）mm×370mm×12mm×18mm、H750mm×250mm×10mm×14mm、H800mm×300 mm×12mm×14mm。吊车梁主要截面尺寸为H800mm×350mm（上翼缘）×2200mm（下翼缘）×6mm×16mm，两侧加劲肋钢板主要截面为-90mm×16mm，间距主要为750mm。刚架柱、刚架梁、吊车梁钢材牌号均为Q345B。刚架梁柱拼接节点、梁梁拼接节点采用10.9级摩擦型连接高强度螺栓。

　　柱间支撑分上柱柱间支撑和下柱柱间支撑，上下柱柱间支撑均采用双片支撑，双片支撑连系杆采用M形腹杆。上柱柱间支撑弦杆主要截面尺寸为2［8双槽钢，M形腹杆主要截面尺寸为2L63mm×6mm双角钢；下柱柱间支撑弦杆主要截面尺寸为2［18a和2［20a双槽钢，M形腹杆主要截面尺寸为2L90mm×6mm双角钢。屋面X形交叉支撑主要截面尺寸为L100mm×12mm、L90mm×8mm、L70mm×4mm，支撑周边系杆弦杆主要截面尺寸为Φ168mm×8mm钢管，斜腹杆主要截面尺寸为Φ50mm×4mm钢管。屋面连续檩条截面尺寸为Z280mm×88/82mm×25mm×2.5mm、Z280mm×88/82mm×25mm×

　　2.0mm，屋面隅撑截面尺寸为L75mm×5mm，檩条间距约1100mm，隅撑间距约2400mm。屋面檩条拉条每跨三道，拉条主要采用Φ14mm圆钢。柱间支撑、屋面支撑及屋面次要构件钢材牌号为Q235B。屋面系杆与钢梁连接节点采用4.8级普通螺栓、隅撑与钢梁连接节点采用4.6级普通螺栓。

　　2检测及分析结构

　　2.1现场施工完成情况调查

　　现场检测时，重型车间处于停工状态，根据电子版设计图纸，现场基础已施工完毕，门式刚架钢柱均为单节柱，上柱为H型钢柱，下柱为双肢格构柱，抗风柱为H型钢柱，现场除1轴山墙抗风H型钢柱及30轴单节柱和抗风H型钢柱未安装外，其余钢柱均安装就位。1~2轴上柱柱间支撑、5~6轴上下柱柱间支撑、10~11轴上下柱柱间支撑、15~16轴上柱柱间支撑、16~1/16轴上柱柱间支撑、20~21轴上下柱柱间支撑、25~26轴上下柱柱间支撑、29~30轴上柱柱间支撑均按照电子版结构图纸安装完毕。G~K轴和K~N轴之间的钢梁均已安装就位，刚架梁与刚架柱牛腿按电子版设计图纸，采用栓焊连接，连接节点现场钢梁腹板螺栓已安装，翼缘未焊接。沿A轴、D轴、G轴、K轴和N轴屋面纵向系杆基本已安装，系杆采用平面桁架形式，其余区域屋面系杆基本未安装。现场吊车梁大部分已安装完毕。屋面支撑及屋面、墙面围护系统尚未施工。

　　2.2结构布置图纸复核

　　经现场调查，现场已安装钢结构的结构布置与电子版结构图纸一致。

　　2.3轴网复核

　　采用Disto-D2激光测距仪对重型车间格构柱间轴线净尺寸进行抽样检测复核，检测结果表明，重型车间格构柱间轴线净尺寸与电子版设计图纸基本一致。

　　2.4构件截面尺寸复核

　　（1）刚架柱截面尺寸复核

　　采用5M钢卷尺、AR900超声波测厚仪和0-200mm游标卡尺对刚架柱的截面尺寸进行测量，检测结果表明，腐蚀对钢柱板厚的影响较小，腐蚀部位对刚架柱设计钢板厚度削弱最大值为1.6%，刚架柱柱截面尺寸与设计电子版图纸一致。

　　（2）刚架梁截面尺寸复核

　　采用5M钢卷尺、AR900超声波测厚仪和0-200mm游标卡尺对刚架梁截面尺寸进行测量，检测结果表明，腐蚀对钢梁板厚的影响较小，腐蚀部位对板厚削弱最大值为2.6%，刚架梁截面尺寸与设计电子版图纸一致。

　　（3）柱间支撑截面尺寸复核

　　采用5M钢卷尺、AR900超声波测厚仪和0-200mm游标卡尺对柱间支撑的截面尺寸进行测量，检测结果表明，柱间支撑截面尺寸与电子版设计图纸一致。

　　（4）屋面支撑截面尺寸复核

　　采用5M钢卷尺和0-200mm游标卡尺对屋面支撑的截面尺寸进行测量，检测结果表明，腐蚀对支撑板厚的影响较小，腐蚀部位对板厚削弱最大值为1.4%，屋面支撑截面尺寸与电子版设计图纸一致。

　　（5）屋面系杆截面尺寸复核

　　采用5M钢卷尺、AR900超声波测厚仪和0-200mm游标卡尺对屋面系杆的截面尺寸进行测量，检测结果表明，腐蚀对屋面系杆板厚的影响较小，腐蚀部位对板厚削弱最大值为2.6%，未安装屋面系杆截面尺寸与设计电子版图纸一致。

　　2.5外观损伤检测

　　为明确受检车间已安装及未安装钢结构损伤状况，现场进行损伤检测。检测结果表明，现场主要损伤表现在钢构件局部锈蚀，上段柱间支撑局部弦杆缺少、腹杆缺失，局部柱脚锈蚀、构件连接节点锈蚀，钢柱局部加劲板变形，地面堆积钢材存在局部锈蚀、变形现象，局部柱脚周边积水，插入式钢柱脚未按设计要求二次浇灌至设计规定标高，29/G轴钢柱侧面T型托板严重锈蚀、开裂。2.6钢柱垂直度、吊车梁安装偏差检测

　　（1）钢柱垂直度测量

　　现场使用全站仪，对车间钢柱垂直度进行现场抽样检测，抽样数量为51个测点。检测结果表明，51个检测点中，32个测点柱垂直度满足《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001）附录E.0.1中单层钢柱垂直度限值1‰要求，其余19个测点柱垂直度均不满足《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001）附录E.0.1中单层钢柱垂直度限值1‰要求。

　　（2）吊车梁安装许偏差测量

　　根据《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001）附录E.0.2，现场使用全站仪，通过对吊车梁支座处相对高差进行测量，复核吊车梁安装允许偏差。检测结果表明，同跨间统一横截面吊车梁顶面高差共检测44组，其中36组满足规范要求，8组不满足规范要求；纵向同列相邻两柱间吊车梁顶面高差共检测44组，其中35组满足规范要求，9组不满足规范要求。

　　3结构抗震能力鉴定

　　根据现行的《建筑工程抗震设防分类标准》（GB50223-2008）标准，受检重型车间抗震设防类别为标准设防类。根据《建筑抗震鉴定标准》（GB50023-2009）和高耸与复杂钢结构检测与鉴定标准》（GB51008-2016），该建筑后续使用年限宜定为50年，采用C类建筑抗震鉴定方法，结合现场施工完成情况及电子版设计图纸，按《高耸与复杂钢结构检测与鉴定标准》（GB51008-2016）和《建筑抗震设计规范》（GB50011-2011，2016年版），进行抗震措施核查鉴定，按《建筑抗震设计规范》（GB50011-2011，2016年版）进行多遇地震作用下承载力验算。

　　3.1抗震措施鉴定

　　（1）一般规定

　　根据《高耸与复杂钢结构检测与鉴定标准》（GB51008-2016）和《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）（2016版）对该房屋进行整体布置鉴定。结果详见表3.1

　　表3.1重型车间外观和内在质量评定结果

　　《高耸与复杂钢结构检测与鉴定标准》与

　　《建筑抗震设计规范》的规定检测结果结论

　　1厂房横向抗侧力体系，可采用刚接框架、铰接框架、门式刚架或其他结构体系。厂房纵向抗侧力体系6、7度宜采用柱间支撑，也可采用刚接框架厂房横向抗侧力体系采用刚接框架。7度设防，厂房纵向抗侧力体系采用柱间支撑满足

　　2屋盖应设置完整的屋盖支撑系统。屋盖横梁与柱顶铰接时，宜采用螺栓连接支撑体系完整，横梁与柱顶刚接，采用高强螺栓与焊接相结合满足

　　3围护系统与主体结构的连接存在构造不合理和承载力不足，或围护系统自身存在坍塌的隐患，或围护系统存在危及主体结构安全的隐患现场围护结构未安装，图纸中围护系统与主体结构的连接构造合理承载力满足要求满足

　　4主体结构的主要构件、主要节点或支座存在会严重影响主体结构抗震能力的缺陷或损伤根据已安装构件、未安装构件及图纸，经检查主体结构的主要构件、主要节点或支座不存在影响抗震能力的缺陷或损伤满足

　　5厂房有严重的不均匀沉降经调查，已安装部分未发现厂房有严重的不均匀沉降。满足

　　6出现对结构整体抗震性能有严重不利影响的其他情况暂无满足

　　（2）抗震措施鉴定

　　根据《高耸与复杂钢结构检测与鉴定标准》（GB51008-2016）和《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）（2016版）各条款对受检房屋抗震措施进行鉴定，鉴定结果表明，重型车间抗震措施基本满足规范要求。具体结果如表3.2所示。

　　表3.2单重型车间抗震措施鉴定表

　　序号项目《高耸与复杂钢结构检测与鉴定标准》与

　　《建筑抗震设计规范》的规定实际情况核查结果

　　1支撑系统一般规定屋面支撑与柱间支撑应布置在同一开间，以组成完整的空间稳定体系屋面支撑与柱间支撑布置在同一开间满足

　　2屋盖支撑当轻型屋盖采用实腹屋面梁、柱刚性连接的刚架体系时，屋盖水平支撑可布置在屋面梁的上翼缘平面，屋面梁下翼缘应设置隅撑侧向支承，隅撑的另一端可与屋面檩条连接屋盖水平支撑布置在屋面梁的上翼缘平面，屋面梁下翼缘设置隅撑侧向支承，隅撑的另一端与屋面檩条连接满足

　　3屋盖应设置完整的屋盖支撑系统有完整的屋盖支撑系统满足

　　4 6、7度时，厂房单元端开间及每隔60m各设一道上弦横向支撑单元端开间设横向支撑，横向支撑最大间隔48m满足

　　5天窗架单元两端各设一道上弦横向支撑天窗架单元两端设置上弦横向支撑满足

　　天窗架单元端开间及每隔42m各设一道两侧竖向支撑天窗架两侧设置支撑，竖向支撑最大间隔48m基本满足

　　6柱间支撑厂房单元的各纵向柱列，应在厂房单元中部布置一道下柱柱间支撑单元中部设下柱柱间支撑满足

　　7柱间支撑宜采用X形支撑采用X形支撑满足

　　8当7度厂房单元长度大于120m(采用轻型围护材料时为150m)，应在厂房单元1/3区段内各布置一道下柱支撑。车间单元长度大于120m，车间单元1/3区段内各布置一道下柱支撑。满足

　　9在同一温度区段内，门式刚架纵向支撑系统的设置应力求支撑形式的统一，不同柱间支撑侧向刚度与其承担的屋面面积相匹配。纵向支撑系统的设置支撑形式统一满足

　　10埋入深度格构式柱采用插入式柱脚的最小插入深度不得小于单肢截面高度(或外径)的

　　2.5倍，且不得小于柱总宽度的0.5倍格构式柱插入式柱脚的最小插入深度大于单肢截面高度(或外径)的2．5倍，且大于柱总宽度的0．5倍满足

　　11实腹式钢柱采用埋入式、插入式柱脚的埋入深度，不得小于钢柱截面高度的2.5倍实腹式钢柱插入式柱脚的埋入深度，不得小于大于钢柱截面高度的2．5倍满足

　　3.2抗震验算

　　3.2.1计算参数

　　本次结合现场检测数据，采用3D3S14.0建立合理的力学计算模型进行抗震验算。

　　（1）验算荷载取值

　　屋面恒载：0.25kN/m2（包括彩钢板、玻璃丝棉、檩条、支撑等）

　　屋面活载：0.30kN/m2（验算刚架）

　　基本风压：0.55kN/m2（地面粗糙度A类，50年一遇）

　　基本雪压：0.20kN/m2（50年一遇）

　　（2）材料强度

　　门式刚架钢梁、钢柱及连接板采用Q345B级钢材。

　　（3）抗震设防要求：

　　抗震设防类别：标准设防类；

　　抗震设防烈度：7度；

　　基本地震加速度：0.10g，反应谱特征周期取0.9s；

　　场地类别：Ⅳ类；

　　抗震鉴定分类：C类建筑，后续使用年限为50年。

　　（4）吊车荷载

　　主厂房刚架吊车吨位、跨度及工作制根据委托方提供的结构图纸确定。

　　3.2.2门式刚架验算

　　（1）刚架计算模型见图9.1

　　根据现场检测结果，车间边榀刚架和中榀刚架的柱、梁截面尺寸相同，荷载条件不同，因此分别选取中榀和边榀进行验算。中榀和边榀的几何模型相同（如图9.1，其中边榀抗风柱仅承担传递至山墙的风荷载，几何模型未考虑）。

　　图3.1重型车间门式刚架计算模型示意图

　　（2）刚架验算结果

　　验算结果表明，门式刚架钢梁、钢柱强度和稳定应力比均小于1.0，满足承载力计算要求，门式刚架钢梁、钢柱长细比满足规范要求，边榀钢梁最大挠度为1/864，中榀钢梁最大挠度为1/502，满足规范挠度允许值1/400要求。承载力验算结果见表3.3~3.4。

　　表3.3门式刚架梁验算结果

　　构件强度最大应力比平面内稳定最大应力比平面外稳定最大应力比结果

　　边榀0.35 0.28 0.29满足

　　中榀0.65 0.54 0.56满足

　　表3.4门式刚架柱验算结果

　　构件强度最大应力比平面内稳定最大应力比平面外稳定最大应力比结果

　　边榀0.68 0.42 0.52满足

　　中榀0.74 0.64 0.80满足

　　（3）基础验算

　　根据电子版结构图纸，边榀和中榀门式刚架柱柱脚基础为承台+4根PHC管桩，单桩承载力特征值为1750kN，考虑吊车运行中各种不利情况，基础验算结果表明，桩基承载力满足规范要求。

　　4结论及建议

　　4.1结论

　　通过对受检重型车间的现场检测，并结合电子版设计图纸，得出如下主要结论：

　　（1）现场已安装钢结构的结构布置与电子版结构图纸一致，现场已安装钢柱间距与电子版图纸一致，已安装和未安装钢结构的截面尺寸与电子版图纸一致。

　　（2）腐蚀对钢构件板厚的影响较小，腐蚀部位对钢柱设计板厚削弱最大值为1.6%，腐蚀部位对钢梁设计板厚削弱最大值为2.6%，腐蚀部位对屋面支撑构件板厚削弱最大值为1.4%，腐蚀部位对屋面系杆板厚削弱最大值为2.6%。

　　（3）损伤检测结果表明，现场主要损伤表现在钢构件局部锈蚀，上段柱间支撑局部弦杆缺少、腹杆缺失，局部柱脚锈蚀、构件连接节点锈蚀，地面堆积钢材存在局部锈蚀、变形现象，局部柱脚周边积水，插入式钢柱脚未按设计要求二次浇灌至设计规定标高，29/G轴钢柱侧面T型托板严重锈蚀、开裂。

　　（4）钢柱垂直度检测结果表明，51个检测点中，32个测点柱垂直度满足《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001）附录E.0.1中单层钢柱垂直度限值1‰要求，其余19测点柱垂直度均不满足《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001）附录E.0.1中单层钢柱垂直度限值1‰要求。

　　（5）吊车梁安装许偏差检测结果表明，同跨间统一横截面吊车梁顶面高差共检测44组，其中36组满足规范要求，8组不满足规范要求；纵向同列相邻两柱间吊车梁顶面高差共检测44组，其中35组满足规范要求，9组不满足规范要求。

　　（6）抗震措施鉴定结果表明，重型车间的抗震措施基本满足规范要求。

　　（7）抗震验算结果表明，门式刚架钢梁、钢柱强度和稳定应力比均小于1.0，满足承载力计算要求，门式刚架钢梁、钢柱长细比满足规范要求，门式刚架钢梁挠度满足规范挠度允许值1/400要求，桩基承载力满足规范要求。

　　4.2建议

　　（1）钢柱插入式柱脚应凿除杯口内杂物，按设计要求采用抗压强度不低于C40砼强度的灌浆料浇筑至设计标高。

　　（2）针对上段柱间支撑局部弦杆缺少、腹杆缺失，采取增补弦杆、腹杆进行加固处理；针对29/G轴钢柱侧面T型托板严重锈蚀、开裂，应割除更换处理。

　　（3）针对局部锈蚀问题，尤其是钢柱柱脚附近区域，建议进行除锈及修复处理。

　　（4）针对钢构件局部钢板变形问题，建议进行加固处理。

　　（5）针对局部钢柱垂直度不满足《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001）要求，建议后续施工和使用期间加强监测。

　　（6）针对局部吊车梁安装偏差检测超出《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001）中允许偏差，建议后期会同吊车供应商制定应用解决方案，以保证后期投入使用期间吊车的正常运行。