随着冬季的临近,冷空气的频繁来袭对钢结构建筑的安全性能提出了严峻挑战。钢结构构件,作为这些建筑的承重与支撑核心,其安全性能的评估与保障显得尤为重要。本文将从承载能力、结构构造、位移变形及锈蚀等多个维度,深入探讨如何全面判断与评价钢结构构件的安全性能,以确保其在寒冷季节中的稳固与可靠。
依据相关规范要求,钢结构构件的安全性鉴定需从承载能力、构造以及不适于承载的位移或变形这三个方面展开评定,且要分别评定每一受检构件的等级。对于钢结构节点、连接域的安全性鉴定,则需按承载能力和构造这两个检查项目,分别评定每一节点、连接域的等级。此外,对于冷弯薄壁型钢结构、轻钢结构、钢桩以及位于有腐蚀性介质的工业区,或高湿、临海地区的钢结构,还应以不适于承载的锈蚀作为检查项目来评定其等级,最终取其中最低一级作为该构件的安全性等级。
一、承载能力
在按承载能力评定钢结构构件的安全性等级时,需按照表1的规定,分别评定每一验算项目的等级,并以其中最低等级作为该构件承载能力的安全性等级。钢结构倾覆、滑移、疲劳、脆断的验算,应遵循国家现行相关规范的规定进行;节点、连接域的验算则应涵盖其板件和连接的验算。
表1按承载能力评定的钢结构构件安全性等级
二、结构构造
按构造评定钢结构构件的安全性等级时,需依据表2的规定,分别评定每个检查项目的等级,并取其中最低等级作为该构件构造的安全性等级。
表2按构造评定的钢结构构件安全性等级
注:1构造缺陷还包括施工遗留的缺陷:对焊缝系指夹渣、气泡、咬边、烧穿、漏焊、少焊、未焊透以及焊脚尺寸不足等;对铆钉或螺栓系指漏铆、漏栓、错位、错排及掉头等;其他施工遗留的缺陷根据实际情况确定;2节点、连接构造的局部表面缺陷包括焊缝表面质量稍差、焊缝尺寸稍有不足、连接板位置稍有偏差等;节点、连接构造的明显缺陷包括焊接部位有裂纹,部分螺栓或铆钉有松动、变形、断裂、脱落或节点板、连接板、铸件有裂纹或显著变形等。
三、不适于承载的位移或变形
当依据不适于承载的位移或变形来评定钢结构构件的安全性时,需符合以下规定:
(一)桁架、屋架或托架的挠度
当桁架、屋架或托架的挠度实测值大于桁架计算跨度的1/400时,应按本标准验算其承载能力。在验算过程中,需考虑由于位移产生的附加应力的影响,并按以下原则评级:
1、当验算结果不低于bu级时,仍定为bu级,但宜附加观察使用一段时间的限制。
2、当验算结果低于bu级时,应根据其实际严重程度定为cu级或du级。
(二)桁架顶点的侧向位移
当桁架顶点的侧向位移实测值大于桁架高度的1/200,且有可能发展时,应定为cu级或du级。
(三)其他钢结构受弯构件不适于承载的变形
对于其他钢结构受弯构件不适于承载的变形的评定,应按表3的规定评级。
表3其他钢结构受弯构件不适于承载的变形的评定
注:表中l0为计算跨度;ls为网架短向计算跨度。
(四)其他钢结构受弯构件不适于承载的变形
对于其他钢结构受弯构件不适于承载的变形的评定,应按表4的规定评级。
1、当该位移与整个结构有关时,应根据本标准第7.3.10条的评定结果,取与上部承重结构相同的级别作为该柱的水平位移等级。
2、当该位移只是孤立事件时,则应在柱的承载能力验算中考虑此附加位移的影响,并按本规范的规定评级。
3、当该位移尚在发展时,应直接定为du级。
表4不适于承载的侧向位移等级的评定
(五)柱、桁架受压弦杆的弯曲
对偏差超限或其他使用原因引起的柱、桁架受压弦杆的弯曲,当弯曲矢高实测值大于柱的自由长度的1/660时,应在承载能力的验算中考虑其所引起的附加弯矩的影响,并按本规范的规定评级。
(六)钢桁架双角钢受压腹杆的整体弯曲变形
对钢桁架中有整体弯曲变形,但无明显局部缺陷的双角钢受压腹杆,其整体弯曲变形不大于表5规定的限值时,其安全性可根据实际完好程度评为au级或bu级;当整体弯曲变形已大于该表规定的限值时,应根据实际严重程度评为cu级或du级。
表5钢桁架双角钢受压腹杆整体弯曲变形限值
四、不适于承载的锈蚀
当依据不适于承载的锈蚀来评定钢结构构件的安全性时,应按剩余的完好截面验算其承载能力,同时兼顾锈蚀产生的受力偏心效应,并按表6的规定评级。
表6钢结构构件不适于承载的锈蚀的评定
注:表中t为锈蚀部位构件原截面的壁厚,或钢板的板厚。
五、钢索构件的安全性评定
对钢索构件的安全性评定,除需按本标准规定的项目评级外,还应按以下补充项目评级:
1、索中有断丝,若断丝数不超过索中钢丝总数的5%时,可定为cu级;当断丝数超过5%时,应定为du级。
2、索构件发生松弛,应根据其实际严重程度定为cu级或du级。
3、对于以下情况,应直接定为du级:
l 索节点锚具出现裂纹;
l 索节点出现滑移;
l 索节点锚塞出现渗水裂缝。
六、钢网架结构的节点安全性评定
对钢网架结构的焊接空心球节点和螺栓球节点的安全性鉴定,除按本标准规定的项目评级外,还应按以下项目评级:
1、空心球壳出现可见的变形时,应定为cu级;
2、空心球壳出现裂纹时,应定为du级;
3、螺栓球节点的筒松动时,应定为cu级;
4、螺栓未能按设计要求的长度拧入螺栓球时,应定为du级;
5、螺栓球出现裂纹,应定为du级;
6、螺栓球节点的螺栓出现脱丝,应定为du级。
七、其他支座、节点和连接
1、对摩擦型高强度螺栓连接,当其摩擦面有翘曲,未能形成闭合面时,应直接定为cu级。
2、对大跨度钢结构支座节点,当铰支座不能实现设计所要求的转动或滑移时,应定为cu级;当支座的焊缝出现裂纹、锚栓出现变形或断裂时,应定为du级。
3、对橡胶支座,当橡胶板与螺栓或锚栓发生挤压变形时,应定为cu级;当橡胶支座板相对支承柱或梁顶面发生滑移时,应定为cu级;当橡胶支座板严重老化时,应定为du级。
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