某工业厂房的可靠性鉴定

郭杰标 刘日新 董胜华

1 工程概况

某门式刚架轻型钢结构厂房已投入使用三年,单榀跨度为(2×27+3×18)m,如图1所示,共 33榀,柱距为 7.5 m。厂房内的生产设备以冲压压力机床为主。部分机床振动较大,在使用过程中出现地面开裂、屋面联系构件坠落等现象,为保证厂房的安全及正常使用,对其进行检测评定。

2 现场检测

2.1 整体变形及相对标高调查

分别采用高精度电子经纬仪和高精度水准仪对厂房内部分钢柱垂直度和厂房地面的相对沉降变形情况进行测量,测量结果见图2。从检测数据知,所抽查的18个钢柱中,有10个钢柱的垂直度大于GB 50205-2001钢结构工程施工质量验收规范的允许偏差 H/1 000=11 mm,其中最大的垂直度偏差达到了17 mm,地面相对沉降变形状况稳定正常,表明厂房地基基础基本稳定。

2.2 屋面联系构件普查

通过对厂房屋面联系构件的普查,发现存在如下问题:1)大部分的隅撑与刚架屋面斜梁下翼缘连接螺栓少扣或缺失;2)少部分的隅撑严重变形;3)部分的檩条连接螺栓缺失;4)个别檩间撑杆与檩条连接处变形。

2.3 吊车梁联系构件普查

通过对厂房的吊车联系构件普查,发现存在如下问题:1)部分两吊车梁间无连接隔板;2)部分吊车梁下支撑偏位严重;3)部分吊车梁下连接件螺栓缺失;4)部分柱间支撑严重变形。

2.4 地面裂缝情况检查

通过对厂房的地面检查,发现地面裂缝主要有以下规律:1)地面分割缝周边裂缝;2)机床周边地面裂缝;3)堆料周边地面裂缝。所检测地面裂缝为地面找平层的开裂,并未延伸到下部地板结构层。

3 动载试验

为了解厂房内机床运转的动力参数的影响,采用超低频测振仪对该厂房内部分机床运转时的动力反应进行测量。测振仪包括6台水平向拾振器,3台铅垂向拾振器采集振动信号,经1台16通道放大器对振动信号加以放大,通过与数据采集系统配接采集振动数据,提供测点的加速度参量。

3.1 测点布置

通过调查,确定三个测点:1)○21轴～○22轴与Ⓑ轴～Ⓒ轴的冲压机的基础;2)○21轴～○22轴与Ⓑ轴～Ⓒ轴的冲压机的基础;3)○22轴门式钢结构。具体位置见图2。

3.2 检测及结果分析

3.2.1 加速度测量

分别对工厂停产工况下的脉动和工厂营运工况机器引起的振动进行测试,测得加速度最大值如表1所示。

从表1可以看出,振动测量值小于0.45g,即小于4.41 m/s2,满足GB 50040-96动力机器基础设计规范对冲击机器基础的要求。

表1 加速度最大值m/s2

3.2.2 门式钢结构自振频率

由环境脉动实验可知,门式钢结构的短轴方向的自振频率和阻尼比为1.92 Hz和3.75%;长轴方向自振频率和阻尼比为3.80 Hz和2.30%;铅垂方向自振频率和阻尼比为4.53 Hz和0.84%。其傅利叶幅值谱图如图3～图5所示。

3.2.3 振动频谱

通过观察机器运行引起地面和门式钢结构振动的傅利叶幅值谱图(图略),机床运行引起的振动主要分布在15 Hz～40 Hz和40 Hz～100 Hz频率段上,与门式钢结构高频振动所处频率段重合,因此,机床运行引起的振动主要对结构的高频振动有影响。

4 结语

根据现场检测及数据分析结果,结论如下:

1)厂房主承重结构构件在使用过程中未出现因承载力不足的反应,主体结构承载力及变形满足设计条件下的要求。

2)所检测的刚架柱垂直度不符合设计规范及施工验收规范的要求;由于厂房已使用3年,在今后继续使用中,如刚架柱垂直度问题对吊车梁等构件未产生不利影响,吊车仍可正常运行,可不作处理。

3)厂房钢架屋面斜梁上的隅撑,其连接大多不符合施工验收规范要求,在振动等因素影响下,存在坠落的可能,影响生产过程中人员、设备的安全,应立即进行更换和补充,并按施工规范拧紧。

4)吊车梁的连接部位有部分不符合施工验收规范要求,对吊车的正常运行有不利影响,应对吊车梁连接螺栓更换和补充。

5)冲压压力机床扰力产生的振动长期作用会对厂房主体及基础产生不利影响,对振动大的设备,可采取在其基础下部压浆的方法处理。

[1] GBJ 144-90,工业厂房可靠性鉴定标准[S].

[2] GB/T 50344-2004,建筑结构检测技术标准[S].

[3] GB 50205-2001,钢结构工程施工质量验收规范[S].

[4] GB 50040-96,动力机器基础设计规范[S].

[5] 梁兴泉.结构设计的体会[J].山西建筑,2009,35(27):72-73.