一、概況
受檢管道支架位于上海市xx區xx鎮xx路xx號,建筑總面積約為6650㎡,建造于2006年,為管道鋼支架。該管道支架目前主要作為支撐管道使用,現上海市xx公司擬對既有管道支架進行改造。為了解既有管道支架與擴建后既有管道支架安全性,特委托上海鈞測檢測技術服務有限公司對該管道支架上部結構進行安全性鑒定。
二、檢測內容:
(1)管道支架建筑、結構概況調查和復核;
(2)管道支架建筑的使用情況調查;
(3)管道支架建筑、結構布置調查及復核;
(4)管道支架構件材料強度、涂裝檢測;
(5)管道支架變形檢測;
(6)管道支架完損狀況調查;
(7)管道支架超聲波焊縫探傷檢測;
(8)管道支架振動測試;
(9)管道支架結構承載力驗算及分析。
三、技術依據
(1)《建筑結構檢測技術標準》(GB/T50344-2019);
(2)《建筑變形測量規范》(JGJ8-2016);
(3)《鋼結構現場檢測技術標準》(GB/T 50621-2010);
(4)《鋼結構工程施工質量驗收標準》(GB50205-2020);
(5)委托方提供的既有與擴建圖紙
四、判定標準
(1)《建筑抗震鑒定標準》(GB50023-2009);
(2)《構筑物抗震設計規范》(GB50191-2012);
(3)《工業建筑可靠性鑒定標準》(GB50144-2019);
(4)《建筑工程抗震設防分類標準》(GB 50223-2008);
(5)《建筑結構可靠度設計統一標準》(GB 50068-2018);
(6)《建筑抗震設計規范》(GB50011-2010(2016版));
(7)《建筑地基基礎設計規范》(GB 50007-2011);
(8)《鋼結構設計標準》(GB50017-2017);
(9)《建筑結構荷載規范》(GB50009-2012);
(10)《建筑工程容許振動標準》(GB 50868-2013);
(11)《機械振動與沖擊建筑物的振動振動測量及其對建筑物影響的評價指南》
(GB/T 14124-2009/ISO 4866:1990)。
五、檢測結果
5.1管道支架建筑、結構概況
管道支架位于上海市xx區xx鎮xx路xx號,建筑平面呈L型,既有管架為地上兩層管架支架承重結構,建造于2006年,南北向長約350.00m東西向長約19.00m,底部標高7.50m,管架一層層高2.60m、5.40m,用來撐4根航煤管道、1根生活用水管道、1根消防用水管道與泡沫管道,二層層高1.5m,梁上部鋪設有槽鋼支撐電纜,南北向管架跨度為4.90m、6.00m,東西向管架間柱距8.00m、4.04m等。
結構概況:該構筑物為地上二層管道支架,共44榀,HJ101~HJ140為普通管道支架,GJ101~GJ104為固定管道支架,柱腳連接方式均為固結,梁柱連接方式均為剛接,鋼梁截面尺寸(單位:mm)為350×250×9×14、300×200×8×12、
400×300×10×16、350×350×12×19,鋼柱尺寸為350×250×9×14、400×400×13×21、
400×400×13×21、400×400×13×21,鋼柱、鋼梁材質均為Q235。通過向委托方了解及現場調查,管道支架自建成以來未遭受火災等災害影響。
5.2建筑、結構布置調查及復核
根據委托方提供的既有碼頭管架電子版結構施工圖,現場對管道支架建筑、結構進行了測量與復核,主要包括軸網尺寸、層高、結構構件截面尺寸等測量與復核。
(1)主要軸網尺寸、層高測量和復核
采用手持式激光測距儀和鋼卷尺對主要軸線間距進行測量與復核。現場復核結果表明,管道支架主要軸線尺寸及基本相符,部分管架層高與原設計不符
(2)主要結構構件截面尺寸測量和復核
結合現場檢測條件,采用5m鋼卷尺、超聲波測厚儀、游標卡尺、鋼直尺等儀器對主要結構受力構件截面尺寸進行抽樣測量,并與委托方提供的結構施工圖
進行比較復核,現場復核結果表明,梁、柱尺寸部分與原設計圖紙不符,其中
22/A與22/B軸柱、A-B/12軸梁實測截面尺寸大于設計值,其它與原設計圖紙不符構件截面尺寸均小于設計值。
5.3構件材料強度、涂裝檢測
5.3.1構件材料強度檢測
現場按照《建筑結構檢測技術標準》(GB/T50344-2019)的規定對鋼結構設施的管道支架鋼柱、鋼梁的鋼材里氏硬度進行了檢測。
結果表明,管道支架鋼柱抽檢構件平均里氏硬度介于377HLD~428HLD之間,鋼材抗拉強度特征值介于374MPa~442MPa之間,滿足原設計鋼材強度Q235的要求。管道支架鋼梁抽檢構件平均里氏硬度介于364HLD~417HLD之間,鋼材抗拉強度特征值介于373MPa~403MPa之間,滿足原設計鋼材強度Q235的要求。
5.3.2主要結構構件涂層檢測
結合現場檢測條件,采用漆膜測厚儀對結構構件涂層進行抽樣檢測,現場檢測結果表明,鋼構件涂層厚度在378.6um~554.2um之間滿足設計值250um要求。
5.4變形檢測
5.4.1管道支架梁撓度檢測
現場采用RTS112SR5L型全站儀對管道支架鋼梁撓度進行檢測,檢測結果表明,受檢區域鋼梁的受彎撓度實測值均小于《鋼結構設計標準》(GB50017-2017)中限值要求L/400(注:測量誤差包含施工誤差)。
5.4.2鋼柱垂直度檢測
現場采用RTS112SR5L型全站儀對管道支架部分鋼柱垂直度進行檢測。
檢測結果表明,管道支架鋼柱垂直度南北向最大傾斜率為向北2.09‰,東西向最大傾斜率為向東2.10‰,測點的偏移量未超過《工業建筑可靠性鑒定標準》
(GB50144-2019)A級限值(注:傾斜率測量包含施工誤差、測量誤差和累計
變形)。
5.5完損狀況調查
為明確管道支架損傷狀況,現場對管道支架進行損傷調查。經調查,管道支架結構基本完好,部分梁柱連接處銹蝕,部分柱腳輕微銹蝕,部分梁翼緣板與管道支座連接處輕微銹蝕,部分鋼柱、鋼梁涂裝脫落。
5.6超聲波焊縫探傷檢測
現場采用HS610e型超聲波探傷儀,對浦航碼頭既有管架鋼結構主要焊縫進行超聲波檢測。超聲波探傷按照標準GB/T11345-2013 B級要求執行,依據標準
GB/T29712-2013二級驗收。
H型鋼立柱翼板對焊縫、鋼梁與立柱連接板焊縫焊接飽滿、外形均勻,過渡平滑,無裂紋、焊瘤、表面夾渣、氣孔、嚴重咬邊等焊接缺欠。焊縫質量符合設
計圖紙及及《鋼結構工程施工質量驗收標準》(GB50205-2020)要求。
5.7振動測試
5.7.1儀器設備主要技術參數
本項目測試使用的以下儀器均經過國家法定的計量部門檢定,并在有效使用
期限內。
1)振動傳感器采用TST126型拾振器,其主要技術參數如下:
軸向靈敏度:0.3v?s2/m
測量范圍:0~20m/s2
頻率響應:0.25~100Hz
2)動態數據采集設備,采用TST3828型高性能數據采集儀,其主要技術參
數如下:
AD精度:24bit
最高采樣頻率:每通道102.4kHz
并行通道一致性:幅值0.05dB,相位0.1度
24位通道動態范圍:120dB(典型值),110dB(保證值)
輸入噪聲:0.03mVrms ±10V量程
5.7.2測試方法
根據現場實際情況,在輸油管道運輸工作時,由檢測方指定,在管道支架25/A-B軸二層梁布置1個測點,編號為M1#;在管道支架27/A-B軸二層梁布置1個測點,編號為M2#;在管道支架29/A-B軸二層梁布置1個測點,編號為M3#,
每個測點測試X(東西向)、Y(南北向)、Z(鉛垂向)3個方向。
本次測試工況為:輸油管道正常工作輸油。
根據現場實際情況,各個測點均進行連續采集,采樣頻率為200Hz,采樣時
間為1000s。
5.7.3測試數據及分析
現場對管道支架梁上部布置的三個測點進行振動測試,每個測點進行X、Y、
Z三個方向(東西向、南北向、鉛錘向)加速度數據采集,
5.7.4各測點受振分析
(1)在管道支架25/A-B軸二層梁測點M1#受振分析
現場連續采集時得到加速度時程曲線和頻域曲線
(2)管道支架27/A-B軸二層梁測點M2#受振分析
現場連續采集時得到加速度時程曲線和頻域曲線
(3)管道支架29/A-B軸二層梁測點M3#受振分析
現場連續采集時得到加速度時程曲線和頻域曲線
(4)數據分析
根據時域分析結果,各測點在輸油管道正常輸油工作時,M1#測點東西向加速度峰值為0.05m/s2,南北向振動加速度峰值為0.03m/s2,鉛錘向加速度峰值為
0.01m/s2;M2#測點東西向加速度峰值為0.01m/s2,南北向加速度峰值為0.03m/s2,
鉛錘向加速度峰值為0.01m/s2;M3#測點東西向加速度峰值為0.03m/s2,南北向
加速度峰值為0.05m/s2,鉛錘向加速度峰值為0.06m/s2。
根據頻域分析結果,各測點在輸油管道正常輸油工作時,M1#測點東西向振動主頻為75.00Hz,南北向振動主頻為5.27Hz,鉛錘向振動主頻為75.00Hz;M2#測點東西向振動主頻為50.00Hz,南北向振動主頻為7.42Hz,鉛錘向振動主頻為
15.63Hz;M3#測點東西向振動主頻為0.39Hz,南北向振動主頻為26.56Hz,鉛
錘向振動主頻為31.25Hz。
5.7.5各測點受振評估
油管正常運輸時對管道支架的結構影響評估,可參考《建筑工程容許振動標
準》(GB 50868-2013)關于“通用機械基礎在時域范圍內”的容許振動值。對測試得到的加速度指標進行轉換和計算,得到各測點東西向、南北向、鉛
錘向的時域速度曲線及位移曲線。
各測點在東西向、南北向、鉛錘向振動速度
振動速度峰值可以看出,在輸油管道正常輸油工作時,管道支架25/A-B軸二層梁M1#測點東西向、南北向、鉛錘向振動速度峰值分別為0.05mm/s、0.42mm/s和0.04mm/s,均在規范容許限值3.0mm/s內;M2#測點東西向、南北向、鉛錘向振動速度峰值分別為0.05mm/s、0.45mm/s和0.31mm/s,均在規范容許限值3.0mm/s內;C3#測點東西向、南北向、鉛錘向振動速度峰值分別為1.06mm/s、0.54mm/s和0.54mm/s,均在規范容許限值3.0mm/s內。
5.7.6管道支架鋼結構設施振動測試結論
管道支架M1#測點、M2#測點、M3#測點東西向、南北向、鉛錘向振動速度峰值在規范容許限值內,輸油管道正常工作時的振動不會對管道支架產生影響。
六、既有管道支架結構安全性驗算與分析
6.1既有管架HJ103結構驗算
6.1.1驗算條件
管架HJ103鋼材材料為Q235,結合現場實測結構,采用PKPM(V5.2)計算軟件建立合理的力學計算模型進行承載力驗算,驗算時不考慮損傷的影響。
結構計算模型確立所需荷載計算均按委托方提資、管線立面布置圖碼頭管架剖面圖及《建筑結構荷載規范》(GB50009-2012)查用,具體取如下。
恒荷載:
(1)管道分別布置在管架一層橫梁上部,管道自重荷載為19.6kN/m。
(2)管架二層梁南側布置電纜荷載6kN/m。
風荷載:基本風壓0.55kN/m2,地面粗糙類別A類。
(1)管道風荷載風載體型系數取1.4,管道風荷載等效為鋼柱集中荷載。
(2)管架風荷載。
地震作用:
7度(0.10g)第二組,Ⅳ類場地,抗震設防類別丙類,抗震等級三級。
6.1.2結構構件承載力驗算結果
根據現行規范對HJ103既有管道支架結構進行結構承載力驗算,驗算結果
表明:既有管架HJ103構件承載力驗算滿足要求。
6.2既有管架HJ105結構驗算
6.2.1驗算條件
管架HJ105鋼材材料為Q235,結合現場實測結構平面圖,采用PKPM(V5.2)計算軟件建立合理的力學計算模型進行承載力驗算,驗算時不考慮損傷的影響。
結構計算模型確立所需荷載計算均按委托方提資、管線立面布置圖碼頭管架剖面圖及《建筑結構荷載規范》(GB50009-2012)查用,具體取如下。
恒荷載:
(1)管道分別布置在管架一層橫梁上部,管道自重荷載為19.6kN/m。
(2)管架二層梁南側布置電纜荷載6kN/m。
活荷載:固定管架GJ102產生東西向水平力第一層80kN施加于管架鋼梁上部。
風荷載:基本風壓0.55kN/m2,地面粗糙類別A類。
(1)管道風荷載風載體型系數取1.4,管道風荷載等效為鋼柱集中荷載。
(2)管架風荷載。
地震作用:
7度(0.10g)第二組,Ⅳ類場地,抗震設防類別丙類,抗震等級三級。
6.2.2結構構件承載力驗算結果
根據現行規范對HJ105既有管道支架結構進行結構承載力驗算,驗算結果
表明:既有管架HJ105構件承載力驗算滿足要求。
6.3既有管架GJ102結構驗算
6.3.1驗算條件
管架GJ102鋼材材料為Q235,結合現場實測結構平面圖詳見附件3,采用PKPM(V5.2)計算軟件建立合理的力學計算模型進行承載力驗算,驗算時不考
慮損傷的影響。
結構計算模型確立所需荷載計算均按委托方提資、管線立面布置圖碼頭管架剖面圖及《建筑結構荷載規范》(GB50009-2012)查用,具體取如下。
恒荷載:
(1)管道分別布置在管架一層橫梁上部,管道自重荷載為19.6kN/m。
(2)管架二層梁南側布置電纜荷載6kN/m。
風荷載:基本風壓0.55kN/m2,地面粗糙類別A類。
(1)管道風荷載風載體型系數取1.4,管道風荷載等效為鋼柱集中荷載。
(2)管架風荷載。
活荷載:
固定管架GJ102第一層產生東向水平力80kN,施加于管架鋼梁上部。
地震作用:
7度(0.10g)第二組,Ⅳ類場地,抗震設防類別丙類,抗震等級三級。
6.3.2結構構件承載力驗算結果
根據現行規范對GJ102既有管道支架結構進行結構承載力驗算,驗算結果
表明:既有管架GJ102構件承載力驗算滿足要求。
6.4既有管架HJ109結構驗算
6.4.1驗算條件
管架HJ109鋼材材料為Q235,結合現場實測結構平面圖,采用PKPM(V5.2)計算軟件建立合理的力學計算模型進行承載力驗算,驗算時不考慮損傷的影響。
結構計算模型確立所需荷載計算均按委托方提資、管線立面布置圖碼頭管架剖面圖及《建筑結構荷載規范》(GB50009-2012)查用,具體取如下
恒荷載:
(1)管道分別布置在管架一層橫梁上部,管道自重荷載為19.6kN/m,高低管架間管道荷載按實際長度考慮。
(2)管架二層梁南側布置電纜荷載6kN/m,高低跨間電纜荷載乘以1.5增大系數。
風荷載:基本風壓0.55kN/m2,地面粗糙類別A類。
(1)管道風荷載風載體型系數取1.4,管道風荷載等效為鋼柱集中荷載。
(2)管架風荷載
地震作用:
7度(0.10g)第二組,Ⅳ類場地,抗震設防類別丙類,抗震等級三級。
6.4.2結構構件承載力驗算結果
根據現行規范對HJ109既有管道支架結構進行結構承載力驗算,驗算結果
表明:既有管架HJ109構件承載力驗算滿足要求。
6.5既有管架HJ110結構驗算
6.5.1驗算條件
管架HJ110鋼材材料為Q235,結合現場實測結構平面圖詳見附件3,采用
PKPM(V5.2)計算軟件建立合理的力學計算模型進行承載力驗算,驗算時不考
慮損傷的影響。
結構計算模型確立所需荷載計算均按委托方提資、管線立面布置圖(碼頭管架剖面圖及《建筑結構荷載規范》(GB50009-2012)查用,具體取如下。
恒荷載:
(1)管道分別布置在管架一層橫梁上部,管道自重荷載為19.6kN/m,高低管架間管道荷載按實際長度考慮。
(2)管架二層梁南側布置電纜荷載6kN/m,高低跨間電纜荷載乘以1.5增大系數。
風荷載:基本風壓0.55kN/m2,地面粗糙類別A類。
(1)管道風荷載風載體型系數取1.4,管道風荷載等效為鋼柱集中荷載。
(2)管架風荷載。
地震作用:
7度(0.10g)第二組,Ⅳ類場地,抗震設防類別丙類,抗震等級三級。
6.5.2結構構件承載力驗算結果
根據現行規范對HJ110既有管道支架結構進行結構承載力驗算,驗算結果表明:既有管架HJ110構件承載力驗算滿足要求。
6.6安全性驗算結果分析
根據現行規范選取典型單榀管架進行上部結構承載力驗算,驗算結果表明:既有管道支架結構構件滿足承載力驗算滿足要求。
6.7地基和基礎
測量結果表明,管道支架整體傾斜值均在規范允許值范圍內,且未發現上部結構因不均勻沉降而造成的裂縫和變形,該管道支架結構地基基礎可認為無嚴重靜載缺陷。
七、擴建后既有管道支架結構安全性驗算與分析
由于擴建圖紙中框架7、框架8層高、管道布置和構件截面尺寸與現場檢測數據不符,因此未對框架7、8進行擴建后既有管架安全性驗算,選取其余擴建后典型管架、框架進行既有碼頭管道支架上部結構承載力驗算。
7.1管架HJ101結構驗算
7.1.1驗算條件
管架HJ101鋼材材料為Q235,結合現場檢測數據及委托方提供結構施工圖、擴建圖紙(擴建總剖面圖、立面圖、平面圖、構件尺寸詳圖見附件2圖2.4~2.7),
采用PKPM(V5.2)計算軟件建立合理的力學計算模型進行承載力驗算,驗算時不考慮損傷的影響。
注:既有管架構件采用現場實測截面尺寸,擴建部分構件依據委托方提供擴建圖紙建立。
結構計算模型確立所需荷載計算均按委托方提資、管線建筑剖面圖、管線分布圖及《建筑結構荷載規范》(GB50009-2012)查用,具體取如下。
恒荷載:
(1)管道分別布置在管架三層橫梁上部,每層管道自重荷載均為19.6kN/m。
風荷載:基本風壓0.55kN/m2,地面粗糙類別A類。
(1)管道風荷載風載體型系數取1.4,管道風荷載等效為鋼柱集中荷載。
(2)管架風荷載
地震作用:
7度(0.10g)第二組,Ⅳ類場地,抗震設防類別丙類,抗震等級三級。
7.1.2結構構件承載力驗算結果
根據現行規范對HJ101管道支架結構進行結構承載力驗算,驗算結果表明:
既有管架HJ101構件承載力驗算滿足要求。
7.2管架HJ103結構驗算
7.2.1驗算條件
管架HJ103鋼材材料為Q235,結合現場檢測數據及委托方提供結構施工圖、擴建圖紙,采用PKPM(V5.2)計算軟件建立合理的力學計算模型進行承載力驗算,驗算時不考慮損傷的影響。
注:既有管架構件采用現場實測截面尺寸,擴建部分構件依據委托方提供擴建圖紙建立。
結構計算模型確立所需荷載計算均按委托方提資、管線建筑剖面圖、管線分布圖及《建筑結構荷載規范》
(GB50009-2012)查用,具體取如下。
恒荷載:
(1)管道分別布置在管架三層橫梁上部,每層管道自重荷載均為19.6 kN/m。
風荷載:基本風壓0.55kN/m2,地面粗糙類別A類。
(1)管道風荷載風載體型系數取1.4,管道風荷載等效為鋼柱集中荷載。
(2)管架風荷載
地震作用:
7度(0.10g)第二組,Ⅳ類場地,抗震設防類別丙類,抗震等級三級。
7.2.2結構構件承載力驗算結果
根據現行規范對HJ103管道支架結構進行結構承載力驗算,驗算結果表明:
既有管架HJ103構件承載力驗算滿足要求。
八、檢測結論與建議
8.1檢測結論
(1)管架主要結構構件截面尺寸復核結果表明,部分梁、柱截面尺寸與原設計圖紙不符。
(2)管架主要軸網尺寸、層高復核結果表明,既有碼頭管道支架主要軸線尺寸及與原設計圖紙基本相符,部分層高不符。
(3)管架材性檢測結果表明,既有碼頭管道支架鋼柱抽檢構件平均里氏硬度介于377HLD~428HLD之間,鋼材抗拉強度特征值介于374MPa~442MPa之
間,滿足原設計鋼材強度Q235的要求。管道支架鋼梁抽檢構件平均里氏硬度介于364HLD~417HLD之間,鋼材抗拉強度特征值介于373MPa~403MPa之間,滿足原設計鋼材強度Q235的要求。
(4)管架變形檢測結果表明,既有碼頭管道支架鋼柱垂直度南北向最大傾斜率為向北2.09‰,東向最大傾斜率為向東2.10‰。測點的偏移量未超過《工業建筑可靠性鑒定標準》(GB50144-2019)A級的限值,(注:傾斜率測量包含施工誤差、測量誤差和累計變形)。受檢區域鋼梁的受彎撓度實測值均小于《鋼結
構設計標準》(GB50017-2017)中限值要求L/400(注:測量誤差包含施工誤差)。
(5)管架完損調查結果表明,既有碼頭管道支架損傷主要集中在部分梁柱連接處鋼材銹蝕,部分柱腳輕微銹蝕,部分梁翼緣板與管道支座連接處輕微銹蝕,部分鋼柱、鋼梁涂裝脫落。
(6)管架超聲波焊縫探傷結果表明,既有碼頭管道支架H型鋼立柱翼板對焊縫、鋼梁與立柱連接板焊縫焊接飽滿、外形均勻,過渡平滑,無裂紋、焊瘤、表面夾渣、氣孔、嚴重咬邊等焊接缺欠。焊縫質量符合設計圖紙及及《鋼結構工程施工質量驗收標準》(GB50205-2020)要求。
(7)管架振動測試結果表明,管架M1#測點、M2#測點、M3#測點東向、南北向、鉛錘向振動速度峰值在規范容許限值內,輸油管道正常工作時的振動不會對管架產生影響。
(8)既有碼頭管道支架上部結構承載力驗算結果表明,既有管道支架結構
構件滿足承載力驗算要求。
(9)由于擴建圖紙中框架7、框架8截面尺寸、管道布置與現場檢測數據不符,未進行承載力驗算。選取其余擴建后典型管架、框架進行既有碼頭管道支架上部結構承載力驗算,驗算結果表明,擴建后既有管架結構個別構件不滿足承載力驗算要求。
8.2建議
(1)建議聘請專業單位對管道支架構件銹蝕部位以及防腐涂層開裂、脫落部位進行處理。
(2)建議在后續使用過程中對管道支架進行定期維護及保養,若發現使用過程中有異常情況并存在安全隱患時,應及時采取有效處理措施。
(3)擴建后既有碼頭管道支架結構個別構件不滿足承載力驗算要求,建議對不滿足驗算要求的構件進行加固處理,此次加固施工應聘請具有專業資質的單位完成,加固時應做整體驗算。
(4)本報告中的計算分析僅供設計人員參考,建議由具有相關資質的設計單位對管道支架結構基礎及上部結構進行驗算復核。
(5)管道支架在后續的使用中不得超過本次驗算采用的荷載值,若后期布置情況與本次驗算采用荷載值不一致時,需對該管道支架結構承載力進行重新復核驗算。
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