某钢结构设备间屋面檩条检测鉴定与加固方案

某钢结构设备间屋面檩条检测鉴定与加固方案

封雯张晓玥

湖北省十堰市人民医院湖北十堰市442000

摘要：某门式刚架屋顶由于设备悬挂不当，需进行检测鉴定与加固。检测到部分檩条受荷侧偏、檩条挠屈等问题，采用增加隅撑、对檩条增加抱箍等加固方法，可供同类厂房加固设计参考。。

关键词：檩条加固；增设隅撑；增加抱箍

1工程概况

本工程为十堰市人民医院内科大楼屋顶后期加建的门式刚架结构，长42.27m，宽18.5m。钢结构屋面板采用彩钢板聚氨酯夹芯屋面板，檩条沿长度方向布置有6跨，除端部一跨为4.78m，其余5跨均为6m。结构布置图见图1-1。

图11：屋面檩条布置图

2检测鉴定

为了解该建筑的安全现状，为加固改造提供依据，对其进行结构安全性鉴定。十堰地区抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度值为0.05g（第一组），场地类别为Ⅱ类，建筑结构安全等级为二级，加固结构部分的设计使用年限为30年。

本次鉴定对象为屋面檩条，算围护系统的承重部分，所以在子单元的构件集层次对其进行安全性评级。

2.1现场调查结果

现场勘查发现，净化系统的所有通风管道及风机均通过吊索悬挂在C型檩条下翼缘处，另外还有部分檩条下方吊拉手术室无影灯。通风管道及风机吊拉点的选取基本采取就近原则，有些管道并未处于相邻檩条的正下方处，则采用斜向吊拉的方式，加剧了檩条扭转效应，容易造成檩条失稳。

从荷载形式上看，檩条上的荷载主要为均布荷载与集中荷载，其中均布荷载包括屋面板自重、雪荷载；集中荷载包括通风管道吊拉荷载、高效排风口吊拉荷载、排风机组吊拉荷载及手术室无影灯吊拉荷载。

相邻两跨檩条虽然在腹板处用贴板连接，但多数未在支座处设置隅撑，支座处无法很好传递负弯矩，因此从安全计算角度考虑，单跨内檩条仍应按照简支梁考虑受力。

对十堰市人民医院内科楼顶部设备间屋面檩条外观检查，结果如下：部分跨横向拉条缺失；横向拉条端部未固定牢固；水平撑普遍未张紧；吊挂点扣在檩条下翼缘，构造不合理。

2.2现场检测结果

现场检测采用抽样检测，受限于现场操作环境有限，且不具备架设爬梯、脚手架等设施，故只选取方便攀爬的管道附近檩条进行抽测。

2.2.1檩条尺寸复核

现场采用游标卡尺及超声波测厚仪对檩条及拉条尺寸进行抽样检测，与图纸设计尺寸进行复核比对。通过检测，檩条尺寸及拉条直径与图纸设计不符，设计截面为C160x60x20x3.0，拉条直径为Φ14.0，而实际檩条尺寸为C170x60x20x2.0，拉条直径为Φ9.0，檩条强度计算按照实际尺寸确定。

2.2.2钢材强度测定

根据《里氏硬度计现场检测建筑钢结构钢材抗拉强度技术规程》DGJ32/TJ116-2011的规定，Q235B抗拉强度最小值为370Mpa，对应的里氏硬度为371HL。本次检测仪器采用TIME5302型里氏硬度计，测量范围为170-960HLD，示值误差±6HLD（HLD=760时）。检测结果表明，图纸中所有构件均为Q235钢材，抽检的所有檩条满足Q235B的强度要求，檩条强度计算按照Q235确定。

2.2.3钢构件涂层厚度检测

根据《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001），当设计对涂层厚度无要求时，涂层干漆膜总厚度：室内应为125um。现场抽取样本，使用覆层测厚仪检测檩条涂层厚度，经检测，抽检檩条涂层厚度严重不足。

3结构分析与计算

3.1计算说明

采用国际通用有限元软件SAP2000V19，对屋面檩条进行承载能力验算。檩条按照单跨简支梁考虑，跨度6m，由于原设计时未考虑檩条所吊挂的通风管道及设备荷载，故本次验算挑选挂载最不利的一根檩条进行验算，经现场检查，最不利挂载檩条同时吊挂2部手术无影灯及支架、2号风机组1/3重量、跨度范围内1号送风管及3米长一号回风管。

3.2荷载及作用取值

结构上的荷载根据实际吊挂设备重量及现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009-2012规定取值。考虑的荷载如下：檩条自重；屋面自重：0.4KN/m2；屋面活荷载：不上人屋面0.5KN/m2；屋面雪荷载：0.4KN/m2；基本风压：0.3KN/m2；手术室无影灯及支架自重：1.5KN；通风管道自重：0.25KN/m；2号风机组自重：2.232KN。

3.3结构计算分析结果

验算时，材料强度取用Q235，檩条截面尺寸为C170x60x20x2.0，结构荷载效应与承载力的比值称为应力比，最不利挂载檩条平面内抗弯应力比为2.97，平面外抗弯应力比远远超过1，说明檩条承载能力不足，且存在严重侧向失稳屈曲危险，承载力不满足要求。

4檩条加固措施

常见的钢结构加固方法有减轻荷载、改变结构计算模型、加大构件截面和增强连接强度，经合理加固措施可满足安全使用要求。

4.1檩条加固方法

（1）安装隅撑；（2）安装隅撑处撑杆和拉条；（3）尽量将檩条跨中吊点移至隅撑吊点上；（4）调整有挠曲和平面外有侧弯变形的檩条；（5）安装中间2道撑杆和拉条；（6）对全屋面檩条、原拉条、撑杆、隅撑等构件的螺丝全部复拧一遍；（7）重新调整吊点位置，只允许在钢抱箍下方设置吊点。

4.2隅撑安装方法

（1）在屋面梁腹板的对应位置采用磁力钻冷加工开孔，绝对禁止氧割或电焊开孔；（2）安装连接角钢（∟80×8），腹板两边同时安装，并拧紧螺丝；（3）安装钢抱箍（暂时不拧紧螺丝）。其离屋面梁距离可根据现场障碍物调整，并控制在500~800mm；（4）安装方管隅撑。套上隅撑后，先尽量将钢抱箍向屋面梁侧靠拢，最后再拧紧所有螺丝；（5）隅撑安装完成后，再安装隅撑点钢抱箍上的撑杆，最后依次安装拉条；（6）若因原檩条吊点阻碍，无法满足隅撑安装要求时，应先将该吊点移至已安装成功并可受力的吊点上，再进行后续施工；（7）新增隅撑安装时对称、连续安装，即一根檩条两端安装完成后，再安装相邻的下一根；（8）新增隅撑为该结构体系的重要支撑和转换构件，必须确保安装牢固、可靠。

4.3其他注意事项

钢抱箍应安装在平行于数字轴的同一条直线上。若遇原吊点阻碍，可先将该吊点临时移至已安装好并可受力的吊点上。

待钢抱箍安装固定后，再根据实际孔距在撑杆和拉条上开孔。只允许采用冷加工钻孔，严禁氧割、电焊开孔。

5结论与建议

由于设备风管、排风机组等设备通过拉索悬挂在屋面C型檩条下，导致部分檩条出现明显受荷侧偏、挠屈现象。因此，需要鉴定和加固楼顶部设备间屋面檩条。

本工程对屋面所有檩条进行加固，在檩条支座处增加隅撑以减小檩条跨度，同时对檩条增加抱箍，增强檩条整体刚度；对所有钢构件，重新按照《钢结构工程施工质量验收规范》的要求涂刷涂层；检查所有吊挂点的松动情况，采取可靠连接方式。

参考文献:

[1]《民用建筑可靠性鉴定标准》（GB50292-2015）

[2]《钢结构现场检测技术标准》（GB/T50621-2010）

[3]《建筑结构检测技术标准》（GB/T50344-2004）

[4]《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001）

[5]《钢结构设计规范》（GB50017-2003）

[6]《工程现场检测技术标准》（GB/T50315-2000)

[7]《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）