某钢桁架结构皮带通廊安全性分析

李卫文

（山西工程职业技术学院，山西太原030009）

某钢桁架结构皮带通廊安全性分析

李卫文

（山西工程职业技术学院，山西太原030009）

以某选煤厂钢桁架皮带通廊为例，利用M idas有限元结构分析软件对该段皮带通廊主要结构构件的承载力进行建模验算，从构件承载力、构造连接、构件变形等几个方面对该结构进行鉴定评级，并对不符合规范要求的部分构件提出相应的加固措施和处理意见。为类似结构受力研究和鉴定分析提供一定的参考。

钢桁架；鉴定；加固

引言

钢桁架结构由于自重轻，承载力高，适用于大跨度结构，现在在实际工程中的应用越来越多，但由于钢结构易锈蚀，抗腐能力差，同时桁架结构杆件在外部因素作用下易变形，而导致结构产生安全隐患，因此对工作中钢桁架结构的定期检测很重要。

1　工程概况

该选煤厂皮带通廊建设于20世纪90年代，其中皮带通廊机头第一跨钢桁架结构通廊长约25m，该段皮带通廊的主要结构形式为钢桁架结构，杆件为镀锌焊接钢管，节点选用焊接空心球。由于该通廊使用过程中振动过大，且年久失修，钢桁架构件存在腐蚀情况，存在一定的安全隐患，所以决定对该结构进行结构安全鉴定。该段皮带通廊现状见图1和图2所示。

图1　皮带通廊内部现状

图2　皮带通廊外观现状

2　计算分析

结合现场检测结果和原设计图纸，并按照现场实际荷载，建立该钢桁架结构的计算模型，对其承载能力进行分析。

2.1结构计算模型

根据现场检测结果，采用MIDASGen结构计算分析软件对该桁架结构承载力进行验算校核。计算模型见图3所示。模型中结构自重由软件自动计算，荷载及计算参数依据现场检测结果及《建筑结构荷载规范》、《钢结构设计规范》、《空间网格结构技术规程》选取，详细参数见表1。

表1　荷载及结构设计参数选取

图3　钢桁架计算模型

2.2桁架结构验算结果

未考虑锈蚀等损伤的情况下，经计算，该通廊有30根构件的强度验算应力比及长细比不满足要求，其余构件均满足要求。且现有结构下弦杆件已锈蚀严重，对杆件截面尺寸明显削弱，考虑截面损伤的情况下，构件验算结果见图4。

图4　钢结构验算结果

图5　截面损伤后钢结构验算结果

通过图4与图5的对比，我们可认为该锈蚀损伤已对结构构件的强度和稳定性能产生不利影响。

3　结构可靠性评价

根据《工业建筑可靠性鉴定标准》GB50144-2008，通廊可靠性等级按照构件、结构系统、鉴定单元三个层次分四级由下而上逐层评定。单元一般指由变形缝所划分的构筑物区段，根据本次鉴定对象的特点，通廊只有一个鉴定单元。

3.1承重结构体系

3.1.1承重结构安全性等级评定

根据《工业建筑可靠性鉴定标准》GBJ50144-2008中第7.3.1条安全性等级应按结构整体性和承载功能两个项目进行评定。

1）结构整体性。

通廊结构现场变形测试及计算分析，结构整体外观完好，结构布置合理，传力路径明确，支撑杆件长细比符合现行国家标准规范的要求，但下弦杆件漆膜剥落严重、部分构件存在较大锈蚀等耐久性损伤，构件锈蚀厚度普遍在0.5～1.0mm，对结构整体性影响较大，支撑系统连接评级较低，综上所述该通廊的整体性综合评级可定为C级。通廊结构的整体性评级结果见表2。

2）承重功能。

根据钢桁架承载力验算结果可知，该结构的承载力不满足正常使用要求；且根据现场检测该通廊结构下弦杆件普遍存在锈蚀，节点位置连接存在缺陷，已对结构承重能力及稳定性产生不利影响。

表2　通廊结构整体性评级表

综上所述，依据《工业建筑可靠性鉴定标准》GB50144-2008第7.3.3条的规定，该通廊上部承重结构的承载功能应评定为D级。

3.1.2上部承重结构使用性等级评定

钢构件的使用性等级应按变形、偏差、一般构造和腐蚀等项目进行评定，并取其中最低等级作为构件的使用性等级。下弦杆件、节点全部锈蚀严重，上弦及腹杆底漆基本完好，但边角处可能有锈蚀，易锈部位的平面上有少量点蚀。所以对通廊上部承重结构的使用性等级评定为下弦及下弦支座全部评为C级，上弦及腹杆评为B级，其结果见表3。

表3　桁架结构的使用性等级评定结果

依据《工业建筑可靠性鉴定标准》GB50144-2008第7.36条的规定，由于上部承重结构产生的振动对人体健康产生不利影响，应考虑振动对该结构系统的正常使用性影响。由于该通廊使用过程中振动过大，人体在振动环境下有不舒适感，生产功效降低，因此该通廊上部承重结构的使用性等级综合评为C级。

3.1.3上部承重结构可靠性等级评定

综上所述，该通廊上部承重结构的安全性等级评为D级，使用性评为C级，因此上部承重结构的可靠性等级应评为D级。

3.2围护结构系统

该通廊的屋面及墙体波纹压型钢板构造合理，符合国家现行标准规范要求，无变形或损坏；连接方式正确连接构造符合国家现行标准规范要求；对主体结构的安全没有影响，因此通廊的围护结构体系级为B级。

3.3综合鉴定评级

综合上述评定结果，依据《工业建筑可靠性鉴定标准》（GB50144-2008）第9.4节中的相关规定，该廊的可靠性评为四级，即可靠性极不符合国家现行标准规范要求，已严重影响整体安全，必须立即采取措施。

4　结论及建议

该段通廊结构目前的可靠性等级为四级，属于最低级别，这表明现有结构极不符合国家现行标准规范要求，已严重影响通廊结构的使用安全，必须立即采取措施。有鉴于上述的鉴定结果，提出以下几点处理意见及建议。

考虑到该段通廊实际情况且设备运转过程中产生较大振动，建议对该段通廊结构进行加固处理。

1）针对锈蚀杆件，建议采用喷砂结合电动钢刷除锈工艺，彻底除去以前的漆皮和铁锈，后刷高质量防腐漆。

2）针对通廊结构振动过大及承载力不足的情况，建议对整个通廊结构进行加固，提高通廊结构的刚度及承载力，保证结构的正常使用。

3）通廊钢桁架加固完成后，应加强对结构变形的检测，并定期对结构、构件进行检查、维护。

（编辑：刘楠）

Safety Analysis of Belt Corridor w ith Steel Truss Structure

LiW eiwen
(Shanxi Engineering Vocational College,Taiyuan Shanxi030009)

Taking a steel truss belt corridor in a coal preparation plant as an example,this paper conducts model checking on the bearing capacity of the main structural components of the belt corridor using the Midas finite element structural analysis software, identifies and rates the structure from the aspects of bearing capacity,structural joints and deformation,and puts forward the corresponding suggestion and reinforcement measures for parts of the components which do not meet the requirements of the specification to provide some reference for research and identification of similar structure.

steel truss;identification;reinforcement

TU746.3

A

2095-0748(2016)21-0063-03

10.16525/j.cnki.14-1362/n.2016.21.28

2016-10-05

李卫文（1978—），男，山西祁县人，讲师，主要研究方向：钢结构设计、施工和检测加固。