大型炼钢连铸钢结构厂房可靠性鉴定与评估.pdf

第3 3 卷2 0 1 5 年第2 J l 总第1 7 6 J ] 现代化管理 大型炼钢连铸钢结构厂房可靠性鉴定与评估 李爱国 山东钢铁股份有限公司莱芜分公司规划发展部 莱芜2 7 1 1 0 4 【 摘要】 钢结构厂房是我国工业厂房的主要结构形式 ，随着生产规模扩大与工艺改造， 部分钢结构厂房 已 无 ‘法 满 足 新 的 安 全 生 产 需 要 ， 急 需 对 其 结 构 的 安 全 可 靠 性 进 行 鉴 定 与 评 估 。 文 章 以 某 大 型 炼 钢 连 铸 钢 结 构 工 业 厂房为例， 介绍 了可靠性鉴定评估的步骤和方法， 并提 出了 应采取的改造措施 。 【 关键词】 钢结构工业厂房可靠性鉴定评估 Re l i a b i l i t y Ap p r a i s a l a nd Ev a l u a t i o n o n S t e e l S t r u c t u r e W o r k s h o p o f La r g e _ 。 s c a l e St e e l m a ki ng a nd Co nt i nuo us Ca s t i n g LI Ai - g u o P l a n n i n ga n dD e v e l o p me n t De p a r t me n t o f L a i w u C o m p a n y o f S h a nd o n gI r o n St e e l C o ．，L t d ． ， L a i w u 2 7 1 1 0 4 [ A b s t r a c t 】T h e s t e e l s t r u c t u r e w o r k s h o p i s a ma i n s t ruc t u r e t y p e o f i n d u s t I w o r k s h 0 p i n o u r c o u n t r y Wi t h t h e e n l a r g i n g o f p r o d u c t i o n s c a l e a n d p r o c e s s mo d i fi c a t i o n ，s o me w 0 r k s h 0 D wi t h s t e e 1 s t nl c t u r e a l r e a d y c a n n o t me e t t h e r e q u i r e me n t o f s a f e p r o du c t i o n ．I t i s u r g e n t t o c a r r y o u t 印 p r a i s a 1 a n d e V a I u a t o n o n t h e s a f e t y a n d r e l i a b i l i t y o f t h o s e s t r u c t u r e s ．T a k i n g a s t e e l s t r u e t u r e w 0 r k s h o p 0 f b i g s c a l e s t e e 王 ma k i n g a n d c o n t l n u o u s c a s t i n g a s a n e x a mpl e ，d e s c r i b e t h e s t e p a n d me t h o d o f r e l i a b i l i t y a p p r a i s a l a n d e v a l u a t i o n ，a n d p r o p o s e s o me mo d i fi c a t i o n me a s u r e s ． 一 I Ke y w o r d s ] S t e e l s t r u c t u r e i n d u s t ri a l w o r k s h o p ， r e l i a b i l i t y ， a p p I ．a i s a l ，e v a l ua t i o n 钢结构 厂房 因其适应性强 、 量大 、 面广 ，逐渐 成为我国工业厂房的主要结构形式。随着生产规 模扩大与工艺改造及服役时间太长， 部分钢结构 厂房原设计承载能力已无法满足新的安全生产需 要， 急需对其进行结构安全可靠性鉴定与评估， 以 便开展安全适应性改造。 1 工 程概况 某大型炼钢连铸 钢结构 厂房建 筑面积约 2 3 5 1 4 m 2 , 是五个连续跨 见图 1 全钢框排架结构， 刮面见图2 ， 1 2 m ， 1 8 m ，2 4 m钢柱网， 钢屋架采用实腹 式工字形截面屋面梁与平行弦钢屋架， 屋架问6 m， 压型板屋面。主厂房钢结构形式复杂、 使用环境 恶劣， 主体结构长期受到振动、 积灰 、 高温等不利 因素影响， 隐患较多， 为确保厂房安全 ，判 断其安 全可靠性是否满足现行 国家标 准的要求 ，为生产 工艺的改造 ， 提供厂房的技术依据 ， 需对厂房做 出 全 面检测与鉴定 ． 5 4 f l 1 l 1 1 1 T T一 厂 丁7 一 厂 1一 一 广 n 下 _ f{ l 4 l一 ‘ 0一 ★ 一 一 一} { 一 一 l } 什 _ l 什 卜f十 】L 卜 十 _ 一 卜 H一 _ L i l -J 儿』 _ _ I』i～ 一 ；} 一 I I l l 1 l 一 { 一， L ， } 二 一 一 _L I I l I 1J 1 iI 1J ⋯ Ii 1l li] 一 ， ， ．一⋯ 】⋯ ] 1 ] I 图 I 平面图 I ．3 0 0 0 ． ．3 0000． 240O 0 1 S nn n ． ’d nnn 图2 剖面图 现代化管理 第3 3 卷2 0 1 5 年第2 期 总第 1 7 6 期 2 厂房使用情况详细调查 2 ． 1 厂房上 吊车使 用实际与原设计 图纸比较 厂房 吊车数量多 、 吨位大 ， 对照原图纸厂房 AB 跨设计有三台 1 6 ／ 1 6 t 桥式吊车； B C 跨设计有一台 8 0 ／ 2 0 t 桥式 吊车、 一 台3 2 ／ 5 t 桥式 吊车 ； C D跨设计有 一 台 1 6 0 ／ 5 0 t 、 一 台 1 2 5 ／ 3 2 t 桥式 吊车 、 一 台6 3 ／ 3 0 t 桥 式吊车； 尤其是生产主跨内设计有八台吊车， 工作 级别全部为 A 7 级 ， 厂房负荷与动荷载较大。经检 查确认 C D跨仅是将一台 6 3 ／ 3 0 t 桥式 吊车更换为一 台8 0 ／ 3 0 t 吊车 ， 经验算 吊车梁最大弯矩 、 轮等参数 ， 可安全使用 见图3 ， 4 。 』 』 j 』 j J 』 』 图3 1 6 0 ／ 5 0 t 吊车轮距及最大轮压复核 2 0 0 13l 图4 新增加 8 0 ／ 3 0 t 吊车轮距及最大轮压复核 2 ． 2 厂房柱和柱间支撑现场检测 经 现场检测厂房 A ～ F 六列 、 五跨 吊车梁 的传 力体 系柱 间支撑技术状态基本完好 ， 只是部分柱 的根部局部轻微锈蚀 ， 个别松动 ， 个别杆件出现开 焊 、 损坏现象。 2 ． 3屋 盖 系统现 场检 测 2 ． 3 ． 1 钢 屋 粲 现场检测发现， 厂房A B 列 l 6 1 7 一 l 8 一 l 9 轴， 连 续三个平行弦钢屋架存在扭曲、 变形 ， 实测分别在 2 0 0 mm， 1 9 0 m m， 3 0 0 m m左右 ； 厂房 B C列 9 1 0 1 1 轴， 连续二个平行弦钢屋架产生侧向变形， 实测均 在 1 5 0 m m左右 ， 超 出规范要求 ， 不满足 国家现行规 范标准要求 。 2 ． 3 ． 2 钢 屋架与柱头连接处 高强螺栓部分掉落， 连接处普遍锈蚀， 部分存 在采用焊接方法， 无连接螺栓。 2 ． 4吊车梁 系统 吊车梁系统设计采用制动板制动， 设计有辅 助桁架和水平支撑。现场检测系统主要缺陷是 吊 车梁与制动板连接 的高强螺栓 、 制动板与钢柱连 接 的高强螺栓松动较多 ， 尤其是制动板与钢柱焊 接处部分开焊 ， 存在未可靠连接情况。 2 ． 5 屋 面及维护 系统检测 天窗架体系大面积轻微锈蚀 ， 钢材面防腐漆 剥落 ， 母材锈蚀 ， 压型板 、 屋面 c型钢檩条锈蚀 严重 。 3 分析和计算结果 3 ． 1 计算技术依据 3 ． 1 ． 1 标准规 范和基础 资料 建筑结构荷载规范 G B 5 0 0 0 9 - - 2 0 0 1 ， 建 筑抗震设计规范 G B 5 0 0 1 1 2 0 0 1 ， 钢结构设计 规范 G B 5 0 0 1 7 --2 0 0 3 ， 工业建筑可靠性鉴定标 准 G B 5 0 1 4 4 --2 0 0 8 ， 厂房原竣工验收设计图纸。 3 ． 1 ． 2 主要技术参数 屋面均布活荷载 0 ． 5 k N ／ m ； 屋 面积灰 荷载 挡风 板 内 0 ． 7 5 k N ／ m 、 挡 风板 外 0 ． 3 k N ／ m ； 基本风压 0 ． 3 5 k N ／ m ； 抗震设防烈度／ 场地类别 7 度／ I I 类； 吊车荷载 按 G B 5 0 0 0 9 -- 2 0 0 1 和G B 5 0 0 1 7 2 0 0 3确定 。 3 ． 2 计算结果 3 ． 2 ． 1 横 向平 面排 架 选取厂房 5 - 9 轴 的横 向平面结构 ， 进行结构分 析和承载力校核 ， 经计算各平面 内结构 的构件承 载力均满足规范要求 ， 各构件应力 比满足要求。 3 ． 2 ． 2 钢 屋 架和 钢托 架 该承载力校核采用的荷载按 建筑结构荷载 规范 G B 5 0 0 0 9 --2 0 0 1 规定取值 ， 除屋面活荷 载 、 屋面积灰荷载外厂房附属悬挂荷载按 0 ． 2 k N ／ m 考 虑 ， 压型钢板 、 支撑 、 檩条 、 屋架及天窗架 自重按 原设计考虑 ， 承载力校核结果 R ／ S 0比值满足规 范要求 ， 计算结果见表 1 。 3 ． 2 _ 3 吊车梁 对 吊车梁的强度 、 稳定性 、 抗疲劳强度 以及制 动 系统的强度 、 挠度计算 ， R ／ S y 0比值满足规范要 求， 计算结果见表2 。 4 可靠性鉴定 4 ． 1 评 定 方法和 原 则 根据 工业建筑可靠性鉴定标准 G B 5 O 1 4 4 一 一 5 5 第3 3 卷2 0 1 5 年第2 期 总第 1 7 6 期 现代化管理 2 0 0 8 的原则， 将主厂房鉴定范围划分为1 7 轴线、 8 1 2 轴线和 1 3 2 1 轴线三个单元进行可靠性评 定 ， 每个单元可靠性等级根据结构布置和支撑系 统 、 承重结构系统 、 围护结构 系统三个项 目综合评 定 。详见表 3 。 4 ． 2 承重结构体 系 屋架承载力项 目。由于严重的变形 、 倾斜 和 屋架下弦平面外 变形较大 ， 部分屋架与柱头连 接 螺栓缺损 ， 造成吊车系统水平晃动较大 ， 严重不符 ’ 合国家现行规范标准要求 ， 项 目的可靠性等级为 C级 5 可靠性评估与应采取 的措施 5 ． 1 结论 厂房A B 跨8 1 9 轴线、 B C 跨8 1 9 轴线、 C D 跨 1 2 1 轴线 、 D E 跨 1 2 1 轴线和 E F 跨 1 2 1 轴线厂房 的可靠性等级为三级 ， 不满足现行国家规范的要 求， 需采取一定的加固措施。 5 ． 2 应采取 的措 施 1 对存在变形和扭曲的平行弦钢屋架新增 表1 钢屋架承载力校核R ／ S Y 0计算结果 表 2 吊车梁校核 R ／ 9YO 计算结果 l 一 7 轴线 鉴定单元 8 1 2 轴线 鉴定单元 1 3 2 1 轴线 鉴定单元 结果布置和支撑系统 承重结构体系 维护结构系统 结果布置和支撑系统 承重结构体系 维护结构系统 结果布置和支撑系统 承重结构体系 维护结构系统 三级 三级 三级 可靠性不满足现行国 家规范要求， 需采取一 定的加固措施 一 56 一 [ 下转第5 8 页] B C B B C B B C B 第 3 3 卷2 0 1 5 年第2 期 总第 1 7 6 期 现代化管理 化设计产品。 2 在 工程 或设备备 件采购 时要严 格把关 。 采购部 门、 使用单位要尽可能选用标准化及通用 化产品 ， 要在采购合同中进行规定 ， 对擅 自改变标 准的供货单位进行严格处罚。 3 工程建设初期应强调新 旧设备 型号规格 要有通用性和互换性 。并尽可能选择 同一单位加 工制造， 或在招标书中注明必须与原设备的备件 通 用 。 4 做好逢修必改工作 。设备使用及 维修单 位要带头做好备件标准化、 通用化工作， 在使用或 维修 中发现的本应为标准或通用 的备件 ， 应及时 提出整改措施 。 5 备件标准化、 通用化的实现 1 领导要重视 。设备备件标准化 、 通用化管 理要在工程初步设计阶段就要考虑， 业主单位在 对设计文本审查时， 要指派专业技术强、 实践经验 丰富 的工程技 术人员参加 ， 督促设计单位尽 可能 按标准化 、 通用化选用设备产品， 例如公司在三期 工程建设 9 号 、 1 0号 、 1 l 号高炉时 ， 虽然高炉容积 不 同， 但所选炉顶气密箱型号标准是一致的 ， 可与 6 号 ～8 号高炉通用 ， 降低了备件储备风险和数量 。 2 要精心组织 。在设备备件采购 时要精心 做好招标采购技术规格书 ， 提 出对产品的具体标 准 ， 采购部 门严格执行 ， 特别 防止低价 中标后 ， 不 按要求供货。 3 完善资料。作到一种备件图纸唯一， 图、 物相符 。工程项 目有规定 附带备件 图纸资料的一 定要提供， 平时测绘图纸要存档， 使之成为备件使 用、 设备维护共同遵守的技术依据。设备、 备件报 废 ， 图纸必须销毁。 4 切实抓好备件 的标准化 、 通用化管理 。尽 可能采用国家标准 、 行业标准 ， 选用和设计制造备 件要尽量减少备件的品种 。如天车 的车轮 、 减速 机 、 同步轴通过修改设计逐步互相靠拢 ， 使备件统 一 ，具备互换性 。再如将相 同结构 、 相 同功能 、 不 同尺寸和技术参数的齿式联轴器 、 减速机 、 单传辊 道等尽可能选择相 同设计标准。 5 实现备件标准化 、 通用化是一项系统性 、 长期性 、 技术性 、 协调性强的工作 ， 是不能仅依靠 一 、二个人或一 、 二个部门就能做好 的事 ， 必须要 全员参与 ， 敢于抵止不良产品的使用 ， 树立 自觉执 行标准 、 使用标准产品意识。 6 实 现备件 标准化 、 通用化 要避 免铺 张浪 费 ， 对需要通用化 改造 的设备一定要考虑备件库 存量 、 性 价 比及改进 效果等情况 ， 尽 可能控 制其 成本 。 7 对招标采购进来的备件 ， 原则上要保证有 通用性和互换性 ， 否则可作为质量异议来处理。 8 公司各单位推行标准化 、 通用化改进要按 照轻重缓急 、 少花钱、 不浪费的原则 ， 有序推进。 6结语 总之 ， 实现备件标准化、 通用化是备件管理的 一 项长期 复杂的重要工作 ， 需要得到公司高层重 视、 联合多部门、 多单位共同推进。虽然在实施过 程 中有些项 目牵涉到改造量大或费用大 ， 但必须 要有计划有 步骤安排分步实施 ， 才能实现备件采 购标准化 、 通用化的 目的。 2 0 1 4 - 0 4 - 0 1 收 稿 嚣 ； 蛤 ； 嚣 嚣 蠕 f 簖 嚣 簖 ； 觜 矗 ； ； ； 冀 冀 、 蠕 ≈ 蠕 蠕 冀 ； ≈ 盘 蛤 ； 冀 冀 冀 [ 上接第5 6 页] 横向水平支撑， 增强改屋架水平约束 ， 以限制其侧 向变形发展。 2 对不符合设计与规范要求的屋架与钢柱 连接节点进行加 固或补强。 3 对疲劳损坏的吊车梁制动板与排架柱连 接节点进行加固或补齐。 4 对锈蚀 的钢构件 ， 尤其是节点 、 连接点部 位 ， 需进行除锈 、 防腐处理。 一 5 8 一 参考文献 『 1 ] G B 5 0 0 0 9 - - - 2 0 0 1 ， 建筑结构荷栽规范． 『 2 ] G B 5 0 0 1 7 2 0 0 3 ， 钢 结构设计规 范． 『 3 ] C E C S 7 7 9 6 ， 钢结构加 固技 术规范． 『 4 ] G B 5 0 0 1 1 2 0 0 1 ， 建筑抗震设计规范． [ 5 ] 汪一骏． 钢结构设计手册． 北京 中国建筑工业出版 社 ， 2 0 0 4 ． 【 6 】 郭兵， 雷淑忠． 钢结构的检测鉴定与加 固改造． 北京 中国建筑_v - ,_ lk出版社， 2 0 0 6 ． 『 7 ] G B 5 0 1 4 4 --2 0 0 8 ． 工业建筑可靠性鉴定标准． 2 0 1 4 -1 2 -2 3收稿