某炉渣间厂房可靠性鉴定

徐 灿

(武汉工程职业技术学院 湖北 武汉：430080)

0 引言

工业厂房在运行了一定年限后，难免出现一些损伤。尤其是钢结构作为主体支撑部分的厂房，钢结构容易出现腐蚀、变形、裂纹等缺陷。许多工业厂房载荷比较大，尤其是动载荷作用频繁的厂房，应当定期对该建筑的可靠性做出整体评价，以便对其开展合理的维护保养工作。工业厂房的可靠性鉴定是工业生产单位日常管理工作中必不可少的环节，应当引起管理者的高度重视。通过有计划地检测与鉴定，可为厂房的安全管理提供科学依据，尤其是在现场一线工人反映问题后，更要及时处理，避免因结构性安全导致人员伤亡、设备损毁、厂房坍塌等严重后果。本文以某炉渣间厂房的可靠性鉴定为例进行了探讨。

1 工程概况

2019年笔者受委托对某厂用于炼钢炉排放渣翻罐作业的炉渣间进行钢结构可靠性鉴定。该炉渣间厂房建成于1995年，为单层全钢框架结构，主跨(Z1～Z2跨)跨度27.0m，附跨(Z0～Z1跨)跨度6.0m；基本柱距24.0m，延伸段(01～1.14轴线)柱距21.0m，共11个柱距，全长261.0m；主跨屋檐标高27.000m，附跨屋檐标高10.300m；厂房建筑面积(轴线面积)8980.0m2。厂房为全钢结构，其主要结构构件屋架及天窗架、托架、吊车梁均采用钢结构，屋面及墙皮等围护设施采用压型钢板；Z0轴线柱采用型钢柱，Z1、Z2轴线柱采用钢结构阶型柱。厂房各列柱基采用钢筋混凝土挖孔灌注桩，Z0轴线柱下设一根桩，桩长10～15m不等；Z1轴线柱下设两根桩，桩长10～18m不等；Z2轴线柱下设两根桩，桩长12～20.5m不等。厂房内设有三台100/32t重级工作制电动桥式吊车，吊车轨道顶面标高18m。在4.05～5.02轴线、5.02～5.26轴线及5.26～6.23轴线间设有三条渣车轨道，通过吊车作业将渣车送出的炼钢废钢渣倒入靠近Z1轴线柱列一侧的9个倒渣池进行处理。炉渣间厂房平面、立面图及渣池布置图见图1～图3。

图1 炉渣间平面图

图2 渣池布置图

图3 渣池布置图

该炉渣间处理炼钢钢渣任务繁重，因热泼渣水处理工艺原因，厂房长期处于潮湿、粉尘环境之中，环境恶劣，结构腐蚀损伤等问题突出；另外，因工艺需要，近期拟增加一台吊车。为此，对厂房结构进行可靠性检测鉴定，对存在的缺陷和损伤、可能的安全隐患等进行检查鉴定。根据检测鉴定结果，提出相应处理意见，为厂房的安全生产及加固、维护、管理等提供技术依据。

2 现场检测

2.1 检测仪器设备

表1 检测仪器设备一览表

2.2 框架柱系统检测

主跨(Z1～Z2)均采用钢结构阶形柱，下柱为格构式，上柱为实腹式。附跨柱(Z0轴列)采用型钢柱。现场检查中对柱子进行了普查和详查，对钢柱布置和连接节点进行校核和检查。

2.2.1 柱外观检查

Z1轴列靠近渣池的2.08～9.7轴线柱的下柱段，为避免热渣侵蚀，柱根包覆了300～400mm厚混凝土，并在柱四周外包了钢板进行防护。检查发现，Z1轴线5.02线、5.26线、6.23线、7.20线的柱，外包钢板没有到底，存在间隙，或者钢板出现腐蚀破损，这样积渣渣水仍可直接接触腐蚀柱根。

Z2列柱以及附跨Z0列工字钢柱，柱根均采取外包混凝土进行保护，避免了柱根积水、水渣直接腐蚀，现场检查未见严重积水柱根腐蚀的情况。

Z2列柱下段，以及附跨工字钢柱，外观涂料基本完整，间或点状锈迹或局部锈迹；而Z1列与Z2列柱上段，涂料局部或成片剥落，轻微锈蚀；在吊车走道平台处，上柱根部多有积灰或堆积废弃物，受主导风向影响，Z2列积灰较严重，积灰致使上柱根部局部锈蚀损伤。上段柱柱头与屋架、托架连接区域，肩梁及与吊车梁连接区域，均有积灰，也出现锈迹或轻微锈蚀现象。

2.2.2 柱倾斜变形

依据现场观测条件，对具备观测条件的柱在框架平面内的倾斜进行了测量，抽测结果见下表2所示。

表2 部分厂房柱倾斜值

从表2测量结果可知，柱框架平面内倾斜，上柱(高度12.22m)主要是向内倾斜，倾斜值在4mm～22mm间不等(个别有外倾)；而下柱(高度14.78m)主要是向外倾斜，倾斜值在3mm～36mm间不等。

据了解，2012年2.08～8.20轴线屋架进行更新施工时，未采取任何防止钢柱横向位移的施工措施，只是简单的直接在节点处拆解，钢柱因内力释放而必然产生横向位移，从而加大钢柱外倾。测量结果是柱的绝对倾斜值，它包含初始的安装偏差，使用中的累积变形，以及荷载作用下的弹性变形等等。柱子的倾斜往往会对厂房结构的正常使用造成不利影响，按照《工业建筑可靠性鉴定标准》(GB50144—2008)，柱变形限值为Hc/1250(见表3)，即下柱限值为12mm，上柱限值为10mm。按此标准，抽测的柱中少数柱存在超限值。

表3 结构侧向(水平)位移评定等级

2.3 吊车梁系统

厂房吊车梁均为简支实腹式焊接工字形钢吊车梁，跨度为24m及21m。吊车梁水平制动结构采用制动梁，由吊车梁上翼缘、制动板和辅助桁架上弦杆组成。

吊车梁系统直接承受动力荷载，与生产过程关系也最为紧密，是检查、维护的重点对象，厂方也多次对其进行检查检测及维护。本次现场检查，对吊车梁系统布置及构件截面几何尺寸进行了复核，对吊车梁本体及连接进行了详细检查。

吊车梁系统整体使用状况尚可，检测未见明显缺陷、损伤。与前几次检测情况对比，未发现吊车梁系统的状况发生明显变化，其工作状况较为稳定。但吊车梁上翼缘与柱的连接，经现场检查，其制作安装极不规范，施工随意，与柱相连接一端，连接板的连接按设计要求应采用高强螺栓，而实际是普通螺栓连接及焊接连接，且螺栓多有漏装或已锈脱，螺栓个数各不相同；焊缝外观多存在成形不良、咬边、焊瘤、未焊满等质量缺陷。吊车梁上翼缘与柱的连接，设计所采用的高强螺栓连接，具有较好的受力及耐疲劳性能，是合理的连接方式，而实际因锈损、漏装或不规范安装，多以焊接连接替代，但焊缝耐疲劳性能较差，通常仅用于起重量不大，或中、轻级吊车梁。从实际使用状况上观察，虽然连接不规范，但并未见连接件因受力因素而出现损坏、断裂，螺栓剪断、松动，焊缝开裂等现象。

3 结论与建议

3.1 鉴定结论

依据现场检查、检测、验算分析及结构构件的评定认为：该炉渣间厂房结构，不符合国家现行标准规范的可靠性要求，影响整体安全和正常使用，应采取措施。

厂房结构存在的主要问题是：

(1)部分厂房柱的连接腐蚀损伤，连接的承载能力不满足要求，影响结构安全。

(2)吊车梁与厂房柱的连接不规范或存在缺陷，应修复予以改善。

(3)Z2列1.14～4.05轴线范围纵墙墙架结构，腐蚀损伤或损坏，结构承载能力被削弱，应采取加固或更换处理措施。

(4)厂房结构处于泼渣喷淋作业水气粉尘环境之中，钢结构腐蚀损伤问题突出。依所处环境位置，不同部位的钢构件均有不同程度的腐蚀，生产繁重的厂房中部较两端腐蚀严重。钢结构腐蚀不仅使其耐久性不能满足下一目标使用期的要求，而且使材质劣化、削弱结构承载能力。

3.2 处理建议

针对存在的问题，提出如下处理建议：

(1)Z1轴线5.02线、5.26线、6.23线、7.20线厂房柱，建议柱脚打开外包防护钢板，若柱脚锈损严重应补强加固修复、彻底除锈；同时升高柱脚外包混凝土，最后再用钢板防护。

(2)吊车梁上翼缘与柱的连接，连接板进行更换，并应按规范要求进行安装。

(3)Z2列1.14～4.05轴线范围纵墙墙架，进行加固或更换。

(4)泼渣喷淋作业所产生的水气、粉尘，对钢结构有较强的腐蚀作用，致使结构普遍锈蚀损伤。因此，必须强化对厂房结构的维护管理，定期、及时的进行结构构件的除锈防腐处理。建议做到以下几点：

1)完善、细化维护管理制度。

2)定期清扫屋面、走道积灰，走道上的废弃物也应及时清理，对“滴、跑、冒、漏”应及时发现及时处理。

3)定期对钢结构的局部损坏、主要连接节点和锈蚀情况进行检查。特别是屋盖系统构件，受水气、粉尘影响最为严重，且处于高空检查不易，应特别注意。

4)按照结构使用与维护要求，定期对厂房钢结构构件进行除锈防腐处理。