钢结构的稳定可分为结构整体的稳定和构件本身的稳定两种情况。结构整体的稳定,在结构的纵向,主要依靠结构的支撑系统来保证,如钢柱的柱间支撑,钢屋架的上、下弦水平支撑和垂直支撑等。支撑系统能否地传递结构纵向的水平荷载(风荷载、地震荷载、厂房吊车荷载等)。横向,依靠结构自身(框架或排架)的刚度来保证,主要要考虑结构自身能地传递结构横向的水平荷载。而构件本身的稳定主要由构件组成部分的自身刚度来保证,要保证构件本身及其组成部份(杆件或板件)在荷载作用下不发生屈曲而丧失稳定(这种情况主要发生在受压或压弯构件上)。
在结构稳定性检测方面主要针对以下几项重点:
①、厂房构件的高强螺栓连接质量,采用全站仪对构件连接部分的螺栓外漏丝扣进行符合。
②、厂房构件的焊接连接质量,采用超声波探伤的方法确定焊缝质量等级能否满足标准要求。
③、厂房构件的挠度变形,采用水准仪或拉线的方法确定变形量。
常见的钢结构检测技术共有三种,依次为模拟实验技术、破坏性实验技术及无损检测技术。模拟检测实验技术即通过对钢结构产品的仿真模拟进行检测的过程。即检测过程中,通过一系列的模拟手段,制造出与实际钢结构及其相似的实验模型,同时,另模拟出实验模型所处的现实环境及可能遭受的压力等破坏。以该方式对实验模型进行检测,通过对模型性能的测定确定被测钢结构建筑的性能好坏。模拟实验是一类可信度较高的实验方法,由于所模拟的实验模型及实验环境真实、直观,故检测结果争议性小。但是,由于模拟实验检测周期长,检测技术难度较高,故该检测技术具有明显的实用性缺陷。
破坏性实验技术与无损检测技术二者是相互对应的两种检测技术方式。其中,破坏性实验,即需要通过对待测钢结构工件进行一定破坏以测定其性能的方式。具体步骤为首先对全部待检工件进行随机抽样,对抽得的样品进行针对性破坏,在样品被破坏的过程中对样品进行检测,检测结果即代表此批待检产品的总体性能。破坏性实验所得到的检测结果真实、直观,可信度高,但是由于实验采取抽样检测的方式,故无法实现对全部产品的整体检测,实验效果不甚全面。
无损检测技术,与破坏性实验相反,是通过不对待测产品造成任何损伤的办法对钢结构工件实施质量检测的技术手法。通过无损检测后的工件可较为明确的获悉其质量水平,是否损伤,损伤部位,等等。同时,工件的物质状态、各方面性质均不会受到破坏。无损检测技术内容丰富,检测效率高,检测内容覆盖面广,结果可信度高,是目前应用十分广泛的一项钢结构检测方式。
屋架:目前大量应用的压型钢板有檩体系多采用平坡的轻型梯形钢屋架,常运用于房屋跨度较大、高度较高的情况,屋架与钢柱或混凝土柱铰接在一起。屋架的支撑构件要多于钢梁或门式刚架的支撑构件。屋架的支撑不但有上下弦水平支撑和系杆,还需布置垂直支撑,有时还需设纵向水平支撑。当在屋架端部两屋架间未设垂直支撑时,虽有檩条和系杆的连系,屋架相互间仍是几何可变的,在侧向力作用下屋架会倾斜。仅当设了垂直支撑和系杆,才能保持各个屋架在平面外的几何稳定性。
网架:当房屋跨度较大,其平面尺寸长短边之比接近于1或小于2时,可采用网架结构。网架屋盖结构的整体性好,使纵向刚度得到提高,其传力途径简捷,厂房高度小,适于大跨度、大柱距的屋盖结构。网架杆件和节点为定型生产、工厂制作,劳动生产率高,且建筑造型轻巧美观,可免去吊顶,便于厂房通风,广泛用于体育建筑、会展、商业厂房等空间尺度较大的建筑。由于网架为空间结构体系,因此无需像刚架和屋架那样另设系杆和支撑。
⑴众所周知,按规范、规程进行结构设计是保证建筑物有足够抵抗能力,确保安全使用的重要保证。而相当数量牌无正规设计图纸,由无结构设计的公司出具草图;或直接叫私人制作安装,根本无图纸。可以说,从一开始安全隐患已经埋下。究其因主要是由于公司长期习惯使然,而与相关管理部门的管理措施与力度也有一定关系。在与公司接触过程了解到,部分已成立多年的公司未委托过设计单位进行正式牌结构设计,对到哪些单位进行设计竟一无所知。从设计角度方面考虑,由于牌单体较小,设计费用较低,且牌作为一种的构筑物设计有其自身特点,有别于常见的住宅、写字楼设计,故从经济方面考虑,相当多设计院不愿接牌设计项目。牌作为一种的构筑物,早期无对应的设计、施工以及材料等规范,客观上不利于从技术上进行规范化管理。我国正式颁布的行业标准《户外设施钢结构技术规程》CE148: 2003于2003年7月1日正式施行,给管理、使用、设计、施工、监理等各单位行使相应职能、确保牌安全使用提出了具体要求和明确依据。
⑵有正规设计图纸,但设计存在问题。牌多为钢结构,过去没有设计规范、规程,而部分设计单位又缺乏钢结构方面的设计经验,故设计图纸经常出现荷载考虑不全、构造措施不当等问题。《户外设施钢结构技术规程》CE148: 2003第71111条规定:落地牌基础均应进行抗压、抗拔、抗弯、抗倾覆计算。而对一些单立柱牌尚应考虑荷载偏心进行抗扭计算。有些牌面板悬挑于立柱,如图3所示牌面板悬挑长度达8米,对立柱及基础,扭矩为其主要荷载;其他如两面牌面板中心与立柱中心、三面牌合力作用点与立柱中心不一致,及由于周边建筑物、地形影响致使风压不均匀,面板所受风力合力作用点与立柱中心不一致,均产生较大扭矩。构件截面及连接设计时必须认真考虑扭矩影响。柱脚锚栓承受拉力,不宜用于承受水平剪力。
该工程为洛阳某农机生产车间,长132m,跨度2x21.5m。主钢架顶标高为13.00m跨作用有两台5T吊车,第二跨作用有两台lOT吊车,牛腿标高为lOm。本工程位于7度抗震设防区,基本风压0.45KN/n/,基本雪压为0.40KN/n~。与普通轻钢结构厂房有所不同的是本工程端部两开间为钢结构夹层,夹层高5m,夹层主梁跨度7.2m,夹层楼面为压型钢板混凝土楼面,活荷载为5KN/n/。
本工程夹层柱轴网布置尺寸为6x7.2m左右,利用主厂房钢柱支撑平台荷载。设计时先用三维建模计算平台梁柱,为使模型相对准确和后序提取二维模型时相对方便、准确,在建模时设计者把平台以上钢架部分及吊车荷载都已加载,用PKPM系列程序进行三维计算分析。之后又提取②轴线的一榀刚架模型进行二维补充计算,通过两者计算结果的比较,发现由于程序考虑结构的空间作用,用三维模型计算结果的应力比与二维模型计算结果相对较小,这里建议采用三维模型计算时,控制应力比不宜过于接近限值,根据经验控制在0.9即可。由于本工程平台沿厂房纵向仅有两跨,而且平台高5m,在进行三维分析时,平台纵向位移大,后来在上下边跨增加斜向型钢柱间支撑后,计算结果趋于正常。
对于这种布置的结构体系,厂房纵向计算没有统一明确的计算方法,对于平台纵向梁本工程直接采用三维模型计算的结果进行设计。这里值得注意的是平台夹层处厂房横向按复式刚架设计,没有平台的厂房开间处采用常见的单层刚架设计,两者的刚度是不同的,从设计理念上讲,这种结构布置厂房的结构体系不清晰。在水平荷载作用下时,钢结构体系要求的柱顶位移为1/500,而门式钢架体系无吊车时是1/60或1/100,有桥式吊车时是1/400或1/180。框架体系的整体刚度要大于门式刚架体系的整体刚度。
1、建筑、结构布置情况尺寸复核:为了正确掌握该区域的实际建筑、结构布置情况,在对现有资料进行查阅的基础上,根据现场实际情况,组织检测人员通过对受检区域的建筑轴线尺寸、主要结构构件尺寸、建筑与结构布置状况等的检测,查清该区域当前的结构承重体系和维修改造情况及现状,为正确价安全性能提供基本依据。
2、结构构件材料物理力学:混凝土强度的检测,采用回弹法,对混凝土抗压强度进行检测,测点随机且保证抽检率达20%。检测单元材料强度的推定,对混凝土应采用数理统计的方法推定,取95%保证率。
3、受检区域使用荷载的调查:对受检区域荷载及使用活荷载进行调查分析,荷载调查包括大型仪器设备布置、水电暖设备及使用活荷载等的全面调查。使用荷载根据标准《建筑结构荷载规范》(G009-2001)2006版确定。
4、受检区域完损状况检测:全面检测受检区域的损坏状况,主要包括开裂、变形、磨损、锈蚀等。
5、厂房倾斜和沉降情况的检测:采用Leica WILD NA2型高精度水准仪+Leica平板测微器对厂房相对不均匀沉降趋势进行测量。
6、对厂房的整体质量进行估。
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