连云港钢结构框架构筑物的安全性检测鉴定方法,随着建筑工程领域科技的不断进步,连云港高耸构筑物如雨后春笋般在各个大、中型城市中拔地而起,超过100米的构筑物比比皆是,但高耸钢结构框架构筑物随着时间的推移,连云港钢结构构件镀锌层脱落及锈蚀,影响构筑物的耐久性,也导致其材料的力学性能退化和承载能力的降低,严重影响了风载和地震作用下的安全性。因此,对高耸钢框架构筑物安全性进行检测评定是保证其长期使用必要的技术措施。本文以上海市普陀区地标性建筑-“祥和之光”铁塔为检测鉴定为例,对连云港高耸钢结构框架构筑物的安全性检测评定的一般方法进行了阐述。
1、工程概述
连云港钢结构框架构筑物平面大致呈矩形,立面为塔式,底层柱网尺寸为:8.867m×8.867m,顶层柱网尺寸为:4.766m×4.766m,房屋主体结构高度为85.69.6m。根据现场调查,受检建筑为钢结构框架,钢柱及腹杆主要采用方形空心型钢,平台横梁主要采用H型钢。
2、连云港房屋结构安全性检测
针对高耸钢结构框架构筑物的特点和实际状况,高耸塔安全性检测鉴定的主要内容包括:
(1)建筑结构复核;
(2)完损状况检测;
(3)材性检测(金相、硬度、化学分析);
(4)变形测量;
(5)连接节点检测(探伤)
(6)高强螺栓检测;
(7)干挂花岗石红外热成像检测;
(8)“蜘蛛人”检查结构胶老化/连接件可靠度;
(9)建模分析;
(10)给出评估结论,出具检测报告。
2.1 连云港建筑结构复核
根据委托方提供的连云港房屋结构图及相关原始资料,我站工作人员采用Leica TCR1202+型电子全站仪、手持式激光测距仪、钢直尺、卷尺和游标卡尺对结构构件截面尺寸、连接构造等结构概况进行了现场复核。
主体结构承载力计算分析
根据国家标准《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012)、《钢结构设计规范》(GB 50017-2003),我方结合现场测绘数据,采用同济大学钢结构软件3D3S v12.1对结构的安全性进行建模计算分析。
3荷载取值
结合现场检测结果及荷载实际分布情况,按《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)规定取值,恒荷载取结构自重(配件自重,固定设备重等)装饰及次结构构件取2.5KN/㎡。
风荷载:基本风压0.60kN/m2,地面粗糙度为B类;
活荷载:按《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)中的有关规定,平台等效均布活荷载荷载取2.0 kN/m2。
抗震设计信息:抗震设防为标准设防类(乙类),抗震设防烈度为7度(第一组),设计基本地震加速度值为0.10g。多遇地震下水平地震影响系数0.08,结构阻尼比0.035,特征周期为0.9s。
3.2结构材料强度
经现场实测,钢材牌号为Q345。
3.3计算结果
分析结果显示铁塔结构应力与效应比值()均大于1,无超限现象,结构满足规范要求。塔顶风荷载作用下最大水平位移142mm(1/630)水平地震作用下最大水平位移为34mm(1/2600),分别满足《高耸结构设计规范》(GB50135-2006)的限制1/75及1/100。结果见附录1:附图9~附图13。
4 连云港钢结构检测鉴定结论
通过对连云港高耸塔的检测,发现主要受力构件镀锌层完好,无锈蚀或者轻微锈蚀,部分附属结构锈蚀严重。经现场抽检,结构尺寸及结构水平位移、塔身垂直度符合设计要求。铁塔主要梁、柱节点连接焊缝饱满,螺栓质量及构造要求均满足现行规范要求;21.700m及69.600m平台处部分焊缝成型不好,有些焊缝有未焊满、错边严重、焊瘤等外观缺陷,现场焊缝及两侧母材锈蚀严重,对结构强度造成一定影响。对部分梁、柱高强螺栓节点进行抽检以及部分构件的金相及硬度检测,检测结果均为合格。
另外,通过对塔身主体的全面普查,塔身主体结构基本完好,无明显缺陷;但在27.00米以下平台的电梯井内,钢柱、梁、连接杆件锈蚀严重;在89.95米平台处,主体结构与皇冠装饰连接处锈蚀较严重,栏杆、走道板以及与主体结构连接处锈蚀非常严重,耐久性受到较大影响,形成危险点,存在较大的安全隐患。
现场通过红外热像仪及蜘蛛人全面对干挂石材进行普查,未发现大面积空鼓现象,部分区域干挂石材出现空鼓,塔身不同断面的石材间的结构胶出现不同程度的老化、孔洞、裂隙现象。
最后,使用3D3S软件对塔结构分析计算结果显示,铁塔结构应力与效应比值均大于1,无超限现象,结构满足规范要求。
出于后期对连云港铁塔的安全使用考虑,建议对干挂石材的结构胶老化、孔洞、裂隙的位置铲除重做,增强石材的连接性能,同时对89.95米平台处的锈蚀构件进行及时的更换,及时消除安全隐患。
参考文献:
1、委托方提供的该建筑物建筑、结构设计图纸等资料;
2、《建筑结构检测技术标准》(GB/T 50344-2004)
3、《工程测量规范》(GB 50026-2007)
4、《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012)
5、《建筑变形测量规范》(JGJ8-2007)
6、《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2011)
7、《钢结构工程施工质量验收规范》(GB50205-2001);
8、《钢结构检测与鉴定技术规程》(DGTJ08-2011-2007);
9、《高耸结构设计规范》(GB50135-2006);
10、《钢结构设计规范》(GB 50017-2003);
11、《塔桅钢结构施工及验收规程》(CECS80-2006)
12、《金属显微组织检验方法》(GB/T13298-1991);
13、《钢的显微组织评定方法》(GB/T13299-1991);
14、《钢中非金属夹杂物显微评定方法》(GB/T 10561-1989);
15、《金属里氏硬度实验方法》(GB/T17394.4-2014);
16、《黑色金属硬度及强度换算值》(GB/T 1172-1999)。
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