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【摘 要】随着现代社会的不断发展，建筑工程加固改造也越来越多，对原有建筑物的加固改造已逐渐成为建筑业的重要组成部分。本文阐述了某厂房的结构性能鉴定，特别是针对原有结构拆除后，新结构安全性进行分析，为结构的加固设计提供合理的依据与方法。
【关键词】厂房;结构改造;结构鉴定
Structural performance appraisal of an office building reconstruction
Ran Lei
近年来，我国的建筑发展迅猛，旧有建筑改造工程也日益增多。在旧建筑的改造建设中，由于受场地、原有建筑功能、结构形式及规范等诸多因素的影响，在改造工程设计中，出现结构体系变化，所受的地震力变化，导致结构构件承载力不足和结构整体刚度的不均匀。
1 工程概况
该厂房为地上四层钢结构厂房，层高均为4.5m，总高18.6m，纵向柱距8.0m，横向柱距8.0m，结构一、二、三层为双向钢框架结构、顶层为横向门式刚架轻钢结构。框架梁柱采用焊接H型钢截面，顶层轻钢结构采用变截面焊接焊接H型钢刚架。连接螺栓采用10.9级摩擦型高强度螺栓和材料等级4.6级的C级普通螺栓。二、三、四层楼面采用现浇钢筋混凝土板楼承板，屋面及围护结构采用夹芯复合彩钢板。厂房顶层门式刚架轻钢结构分别在1-2轴、5-6轴柱间设置交叉支撑。屋面设有横向和纵向水平交叉支撑，并沿厂房纵向设置刚性系杆。厂房基础采用柱下钢筋混凝土独立基础，基础混凝土强度等级为C30，下设100mm厚C15素混凝土垫层。该厂房基础持力层为圆砾层，地基处理方式采用换填垫层法，以1.0m厚碎石分层压实回填至基础底面以下100mm处，处理后的地基承载力特征值不小于 200kPa。该建筑物的结构安全等级为二级，设计使用年限为50年，抗震设防烈度为7度0.10g，设计地震分组为第三组，特征周期0.45s，场地土类别为Ⅱ类，抗震设防类别為丙类，结构抗震等级为三级，地基基础设计等级为丙级，基本风压为0.30KN/㎡，基本雪压0.30KN/㎡。
现因使用功能改变，拟将四层标准化厂房改造为单层厂房，一层、二层、三层钢框架内部结构及四层楼面结构进行拆除，包括内部钢框柱，外围柱、梁及屋盖予以保留，拆除区域见图1。为保证厂房主体结构的拆除安全，并为改造加固设计提供依据，对厂房结构进行可靠性鉴定，并对结构采取加固措施。
2现场检测结果
经现场检测，结构布置，截面尺寸以及支撑系统布置符合设计图纸要求。
一～三层为钢框架结构体系，对柱、梁等构件进行检查，未见构件破损以及连接节点缺陷。门式刚架构件部分未见明显破损与缺陷。屋面采用夹芯复合彩板，屋面檩条间距为1.50m，中间相邻檩条间设有两道直拉条，屋架间隔3.00m设有隅撑，边檩条、中跨檩条设置两道斜拉条和两道撑杆，屋面板及屋面檩条未见明显破损。围护系统的建筑外围护结构标高1.2m以下采用砖墙，外贴瓷砖，标高1.2m以上墙体采用夹芯复合彩板，现场检测未见明显破损。所以，原有结构本身没有问题，需对拆除后的安全进行分析。
3 改造后计算分析
该厂房的原结构设计为一、二、三层为双向刚接钢框架结构、顶层横向为门式刚架结构体系，进行变更后，二层、三层钢框架结构拆除，现本次验算时，强度、变形和位移均按照《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（CECS 102：2002）要求设计。
根据拟定改造方案，基础顶～13.500标高原结构内部框架全部拆除，仅保留A轴、D轴与1轴、6轴柱梁，基础顶～13.500标高拟保留结构构件见图2。
该厂房根据改造拆除后的结构实际状况进行验算：按照单层门式刚架结构进行验算。刚架内力计算采用中国建筑科学研究院的PKPM2010-V4结构软件，构件验算采用手算和机算结合进行。
经验算，2 -5轴刚架平面外稳定应力比不满足要求，其刚架柱平面外稳定应力比2.27>1，钢梁平面外稳定应力比不满足要求;钢梁挠度不满足要求。
4 厂房可靠性鉴定评级
按照《工业建筑可靠性鉴定标准》（GB 50144-2008）进行鉴定评级。
4.1安全性评级
鉴定单元的标准榀刚架柱平面外稳定性不满足要求，评定鉴定单元的刚架柱安全等级为d级。
鉴定单元的结构变更后布置不合理，由于拆除二、三层结构及四层楼面结构，柱子平面外稳定不满足要求。屋面支撑系统布置满足规范要求。具体评级见表1。
4.2使用性评级
上部承重结构的使用性等级，应按上部承重结构使用状况和结构侧向位移两个项目评定，并取其中较低的评定等级作为上部承重结构的使用性等级。鉴定单元上部承重结构正常使用性评定为综合级别为A。
5 结语及建议
5.1 结论
从以上计算分析可以得出以下结论：
1）该厂房原结构布置、构件截面尺寸、支撑系统布置等均与设计图纸相符。
2）拆除改造后厂房主体结构总高超过轻钢结构规范高度限值。
3）拆除改造后的厂房刚架柱稳定不满足要求。
4）拆除改造后的厂房刚架梁平面外稳定应力比不满足要求;刚架梁挠度超限，变形不满足要求。
5.1 建议
根据以上结论，建议如下：
1）厂房改造拆除过程中，应先拆除原楼面板，暂时保留原框架柱、梁，待加固设计确定下一步拆除方案;
2）厂房总高超过轻钢结构高度限值，加固设计应采取措施，以满足规范要求;
3）根据改造方案验算结果，应对柱进行加固处理，以保证刚架的稳定及承载功能。
5）根据改造方案验算结果，应对刚架梁进行加固处理，并增设纵向系杆。
参考文献：
[1] 《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（CECS 102：2002）
[2] 《建筑抗震设计规范》，GB 50011-2010（2016年版）.中国建筑工业出版社
（作者单位：陕西建工第二建设集团有限公司）
【关键词】厂房;结构改造;结构鉴定
Structural performance appraisal of an office building reconstruction
Ran Lei
近年来，我国的建筑发展迅猛，旧有建筑改造工程也日益增多。在旧建筑的改造建设中，由于受场地、原有建筑功能、结构形式及规范等诸多因素的影响，在改造工程设计中，出现结构体系变化，所受的地震力变化，导致结构构件承载力不足和结构整体刚度的不均匀。
1 工程概况
该厂房为地上四层钢结构厂房，层高均为4.5m，总高18.6m，纵向柱距8.0m，横向柱距8.0m，结构一、二、三层为双向钢框架结构、顶层为横向门式刚架轻钢结构。框架梁柱采用焊接H型钢截面，顶层轻钢结构采用变截面焊接焊接H型钢刚架。连接螺栓采用10.9级摩擦型高强度螺栓和材料等级4.6级的C级普通螺栓。二、三、四层楼面采用现浇钢筋混凝土板楼承板，屋面及围护结构采用夹芯复合彩钢板。厂房顶层门式刚架轻钢结构分别在1-2轴、5-6轴柱间设置交叉支撑。屋面设有横向和纵向水平交叉支撑，并沿厂房纵向设置刚性系杆。厂房基础采用柱下钢筋混凝土独立基础，基础混凝土强度等级为C30，下设100mm厚C15素混凝土垫层。该厂房基础持力层为圆砾层，地基处理方式采用换填垫层法，以1.0m厚碎石分层压实回填至基础底面以下100mm处，处理后的地基承载力特征值不小于 200kPa。该建筑物的结构安全等级为二级，设计使用年限为50年，抗震设防烈度为7度0.10g，设计地震分组为第三组，特征周期0.45s，场地土类别为Ⅱ类，抗震设防类别為丙类，结构抗震等级为三级，地基基础设计等级为丙级，基本风压为0.30KN/㎡，基本雪压0.30KN/㎡。
现因使用功能改变，拟将四层标准化厂房改造为单层厂房，一层、二层、三层钢框架内部结构及四层楼面结构进行拆除，包括内部钢框柱，外围柱、梁及屋盖予以保留，拆除区域见图1。为保证厂房主体结构的拆除安全，并为改造加固设计提供依据，对厂房结构进行可靠性鉴定，并对结构采取加固措施。
2现场检测结果
经现场检测，结构布置，截面尺寸以及支撑系统布置符合设计图纸要求。
一～三层为钢框架结构体系，对柱、梁等构件进行检查，未见构件破损以及连接节点缺陷。门式刚架构件部分未见明显破损与缺陷。屋面采用夹芯复合彩板，屋面檩条间距为1.50m，中间相邻檩条间设有两道直拉条，屋架间隔3.00m设有隅撑，边檩条、中跨檩条设置两道斜拉条和两道撑杆，屋面板及屋面檩条未见明显破损。围护系统的建筑外围护结构标高1.2m以下采用砖墙，外贴瓷砖，标高1.2m以上墙体采用夹芯复合彩板，现场检测未见明显破损。所以，原有结构本身没有问题，需对拆除后的安全进行分析。
3 改造后计算分析
该厂房的原结构设计为一、二、三层为双向刚接钢框架结构、顶层横向为门式刚架结构体系，进行变更后，二层、三层钢框架结构拆除，现本次验算时，强度、变形和位移均按照《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（CECS 102：2002）要求设计。
根据拟定改造方案，基础顶～13.500标高原结构内部框架全部拆除，仅保留A轴、D轴与1轴、6轴柱梁，基础顶～13.500标高拟保留结构构件见图2。
该厂房根据改造拆除后的结构实际状况进行验算：按照单层门式刚架结构进行验算。刚架内力计算采用中国建筑科学研究院的PKPM2010-V4结构软件，构件验算采用手算和机算结合进行。
经验算，2 -5轴刚架平面外稳定应力比不满足要求，其刚架柱平面外稳定应力比2.27>1，钢梁平面外稳定应力比不满足要求;钢梁挠度不满足要求。
4 厂房可靠性鉴定评级
按照《工业建筑可靠性鉴定标准》（GB 50144-2008）进行鉴定评级。
4.1安全性评级
鉴定单元的标准榀刚架柱平面外稳定性不满足要求，评定鉴定单元的刚架柱安全等级为d级。
鉴定单元的结构变更后布置不合理，由于拆除二、三层结构及四层楼面结构，柱子平面外稳定不满足要求。屋面支撑系统布置满足规范要求。具体评级见表1。
4.2使用性评级
上部承重结构的使用性等级，应按上部承重结构使用状况和结构侧向位移两个项目评定，并取其中较低的评定等级作为上部承重结构的使用性等级。鉴定单元上部承重结构正常使用性评定为综合级别为A。
5 结语及建议
5.1 结论
从以上计算分析可以得出以下结论：
1）该厂房原结构布置、构件截面尺寸、支撑系统布置等均与设计图纸相符。
2）拆除改造后厂房主体结构总高超过轻钢结构规范高度限值。
3）拆除改造后的厂房刚架柱稳定不满足要求。
4）拆除改造后的厂房刚架梁平面外稳定应力比不满足要求;刚架梁挠度超限，变形不满足要求。
5.1 建议
根据以上结论，建议如下：
1）厂房改造拆除过程中，应先拆除原楼面板，暂时保留原框架柱、梁，待加固设计确定下一步拆除方案;
2）厂房总高超过轻钢结构高度限值，加固设计应采取措施，以满足规范要求;
3）根据改造方案验算结果，应对柱进行加固处理，以保证刚架的稳定及承载功能。
5）根据改造方案验算结果，应对刚架梁进行加固处理，并增设纵向系杆。
参考文献：
[1] 《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（CECS 102：2002）
[2] 《建筑抗震设计规范》，GB 50011-2010（2016年版）.中国建筑工业出版社
（作者单位：陕西建工第二建设集团有限公司）