某钢材剪切加工车间建于2001年,车间为全钢结构厂房,总长378 m,宽为36 m。该厂房分两期建设,其中一期厂房长度为120 m,二期厂房直接紧邻一期厂房沿纵向布置,且两者之间并未设置伸缩缝。二期厂房檐口标高10.500 m,吊车梁牛腿顶面标高6.300 m,横向两跨,跨度均为18 m,柱距6 m,吊车梁长度为16.5 m,每跨内均设有两台起重量为100 kN的桥式吊车,吊车工作级别为A5,后因为使用过程中发现吊车频繁出现啃轨和断电现象,使用方又将吊车的起重量减少为80 kN(图1)。厂房横向采用门式刚架结构体系,纵向设置柱间支撑。该厂房在建设时未进行正规的设计,且竣工后未保存任何工程图纸和施工记录。由于该厂房东侧山墙未设置抗风柱,在2012年的一次台风中,该山墙的墙面在风荷载作用下出现十分明显的波浪状变形,业主不得不紧急使用大量的毛竹将整片山墙撑住,才勉强抵抗住台风的侵袭。
此外,厂房还存在较多明显的质量问题,如部分柱间支撑不完整,柱间支撑钢管、节点板、系杆变形比较普遍,严重影响厂房柱平面外的稳定,吊车存在啃轨现象,行车轮更换较为频繁,并且台风过后厂房山墙附近区域约4列中柱存在较为明显的倾斜现象。
问题出现后,厂房的使用方曾自行对厂房的山墙采取了临时性加固措施,在山墙上增设了4根抗风柱,并对山墙墙面进行了简单修复,但此举仅为局部处理,未按厂房各系统进行整体考虑。业主从厂房安全使用的角度出发,特委托人员对厂房的安全以及使用现状进行检查及图纸测绘,按照国家及地方相关标准规范,对厂房使用状态作出综合评估,在评估的基础上对厂房进行加固设计,以厂房的安全有效使用。
2 厂房结构勘察及鉴定
为了对厂房进行全面、有效的加固设计,需要对整个厂房结构进行细致的勘察,以检查出结构的安全隐患。因此,不但对厂房的屋面、墙面、吊车梁系统、柱系统、构件的连接节点进行了现场实地勘察和测绘,绘制出能够反映厂房实际现状的图纸,还对厂房的实际承载能力和正常使用状态进行了计算复核。
对厂房的横向框架按照柱脚铰接的假定进行计算复核,计算结果发现边柱的下柱平面外应力超过了材料的容许应力,约为容许应力的1.15倍左右,如采用增大截面的做法则会面临的加固费用和现场的焊接工作。由于厂房柱的柱脚底板较薄,仅为20 mm,刚好满足构造要求,且仅在柱脚两侧翼缘各设置1块加劲肋,这样的柱脚构造仅能视为典型的铰接柱脚。在相同梁柱线刚度比下,柱底刚接比柱底铰接时的长细比更小,而减小长细比有利于降低柱平面外的应力。若将柱脚加固为刚接柱脚,其工作量显然比加大柱截面小得多,对厂房的生产运行的影响也可以降到低,所以采取在柱脚增设加劲肋的措施,将底板分成若干个小区格,减小柱底板在柱底压应力作用下产生的弯矩,将柱脚加固成刚接柱脚,以减小厂房柱的长细比。
随着我国钢铁产业的不断发展,钢材产量和质量持续提高,价格逐步下降,钢结构的造价也相应有较大幅度的降低,因此在现代工厂设计中得到越来越多的采用。然而,轻钢结构建筑耐火等级较低,大空间、大跨度厂房对防火分区又提出新的要求,这些问题有的可以采取技术措施解决,有的还没有的解决方案。现就上述设计问题进行初步探讨:
一、轻钢结构工业厂房的耐火等级
轻钢结构厂房的承重构件一般为钢柱、网架,建筑外表面覆以彩色铝锌钢板或镀铝锌钢板等。根据《建筑设计防火规范》,其柱、梁的耐火时间均为0.25~0.5小时,建筑物的耐火等级仅为四级(耐火等级较低)。 以中密度纤维板厂或家具厂单层轻钢结构厂房为例,其生产类别为丙类,规范要求的低耐火等级为三级,这样,轻钢结构厂房就不够资格作丙类厂房。
解决的方法,可在柱、梁表面覆以1.5厘米厚的LG防火隔热涂料或2厘米厚的LY防火隔热涂料保护层,其耐火时间可达1.5~2.3小时,这样,建筑物的耐火等级可按三级考虑,满足规范要求,但应注意,应要求轻钢结构厂家在作结构计算时考虑防火涂层的重量。
二、轻钢结构工业厂房的防火分区
现代工业要求的厂房常是大空间、大跨度、通透的。为有效的把火灾控制在较小范围内,《建筑设计防火规范》要求在建筑物内划分防火分区,并明文规定了各级防火分区的大允许面积。现轻钢厂房的占地面积通常较大,如中密度纤维板厂主车间的建筑面积一般都超过5000平方米,而规范允许的分区面积为3000平方米(生产类别为丙类,采取防火涂层保护后,耐火等级按三级考虑),因此应作防火分区的分隔。
防火分区在普通民用建筑中较易实现,如在门、厅、楼梯等处采取一些技术措施,用防火墙、防火门、防火卷帘加水幕都可以较好的解决,若建筑内设有自动喷水灭火设备,每层大允许建筑面积还可增加一倍。但若试图把这些技术措施平移到大面积的轻钢结构厂房,就会遇到问题。
1.防火墙与防火分区
因成套设备生产线的工艺要求,不可能用防火墙把厂房一分两半,这样截断了连贯的生产线设备,也不利于物料及半成品、成品的运输。而且,从生产管理的角度,业主也不会接受这样的方案。
2.防火卷帘与防火分区
民用建筑中通用的防火门与防火卷帘,在面对大跨度的轻钢厂房时,也不很合适。如某刨花板车间,单跨达36米,如何定制这样大跨度的防火卷帘呢,这样的卷帘,因跨度太大,在收放时很难控制,容易卡在滑槽里,且造价又高,工程实践中极少见。
3.自动喷水灭火与防火分区
能否在整个车间设自动喷水灭火装置,使允许的防火分区面积增加一倍,从而满足规范要求呢。这有两个问题:
(1)单层轻钢结构车间的高度大多远超过8米,而根据<<自动喷灭火系统设计规范>>第4.3.2条,超过8米的大空间建筑物,安装闭式喷头的作用就不大了。
(2)有的丙类三级单层轻钢车间面积达9000平方米,需分三个防火分区,若全车间安装自喷,则防火分区允许面积虽扩大一倍,但仍然不够(安装自喷后,防火分区的允许面积从3000平方米扩大到6000平方米,但仍小于9000平方米)。
4.立水幕与防火分区
用立的水幕作防火分隔,是我院经常采用的方案,作一条防火水幕带,区域宽5米,流量2升/秒米。这种分隔方式很灵活,不像防火墙要把车间截成两半,也没有大跨度防火卷帘的麻烦,理论上多大的跨度都行,一般正常生产时,就好像它不存在,一旦有火灾需要防火分隔时,它可以立即实现有效分隔。但是,单水幕作防火分隔也有三大难题:
(1)需水量太大,水池造。仍以跨度36米计算,水幕供水量为2升/秒米,按消防历时2小时考虑,则水幕贮水量应为518立方米,再加上室内外消火栓的贮水量,则消防水池的造价较高。
(2)水幕启动时,大量的水突然喷泄而下,会对昂贵的生产设备造成较大的损失。如果车间内发生了局部较小的火灾,几支灭火器加一支水枪就能解决,此时冒然启动水幕防火分隔,则也许水幕的大水造成的损失会比局部火灾的损失更大。因此需严格掌握水幕的启动时机。它只适于火势烧了半个车间,并有蔓延之势时启动。为防止误动作造成损失,我院设计的车间水幕,大多采用人工手动启动,通常只依靠几个闭式喷头来启动水幕的方式在这里不可靠。
(3)有效维护麻烦,没有办法试水,来检验水幕系统可靠性。理论上,如果车间建造安装时,先安装消防设施,再安装生产设备,则有机会在水幕安装完毕,但生产设备还末安装时,让水幕试水。但是,在工程实践中,为早日投产,大多把生产设备当作重要,一到货立即安装,消防设施都排在了后面。那么,在水幕安装完毕后,大家将知道它的实际喷水情况如何(除非发生大火灾,才有机会一试),但如果平时无法试水维护,在关键时刻水幕工作不正常怎么办。
试水的问题只好在技术上近似解决,在设计时,消防泵房水幕泵的出水管上可设试水管及试水阀门,利于平时检验水幕泵的工作状态。但车间上方的水幕管与水幕喷头是否阻塞,喷水是否均匀,就无法测试了。
5.另一种解决方案
对于防火分区,还有另一种解决方案:根据《建筑设计防火规范》第3.3.1条,四级耐火等级厂房之间的防火间距为18米,依此类推,如在生产类别为丙类,耐火等级为三级的轻钢结构单层厂房内部设一区域宽18米的防火隔离带,在隔离带里没有可燃物,理论上,是否可看作有效的防火分隔呢?
实际设计中,可以控制隔离带内没有堆放生产原料、半成品等可燃物,但肯定有生产线的设备,而设备的橡胶传送带是可燃的,传送带上的原料或半成品也是可燃的,不过,传送带可以在有火灾时停下来,可燃物不多,一支水枪可有效封锁,那么,上述的这样一个隔离带究竟算不算防火分区的有效分隔呢。规范没有明文规定算或不算,按惯例,此类情况需与当地的消防审批部门协商研究,以求解决。
三、总结
综上所述,因轻钢结构工业厂房的耐火等级较低,相应的允许防火分区面积也较低,但现代工业厂房又不允许硬性分隔,而采用立水幕的方式虽可行,但不理想,我们仍需在设计中不断探索,尽力找出更好的方案。新的建筑技术的应用,给我们的消防设计带来新的挑战,设计人员需多方面考虑问题,在分析比较中寻找更合适的方案。
随着钢结构的发展,钢结构厂房的安装质量要求也越来越严格(主要在于定位精度的好坏),钢结构厂房钢柱安装精度是整座厂房质量的关键。在钴系统扩能降耗技术改造工程中,为了满足钢结构厂房钢柱安装精度的要求,施工中采用了预留杯口,二次埋置螺栓的施工方法。从而了预埋螺栓的准确性,达到了设计及施工质量验收规范要求。
一、以某钢结构厂房为例
某钢结构厂房长150m,宽72m三跨连续,单跨大跨度32m,高19.8m,主厂房以轻钢结构排架形式为主,辅以四层钢筋混凝土框架结构生产准备区。基底持力层为卵石混砂土层,地基承载力特征值620kpa。基础为钢筋混凝土立基础,设计标高分别为一3.0o、一2.50,基顶标高V一0.10,为C30混凝土,钢筋保护层50mm。
二、钢结构厂房钢柱基础螺栓安装特点及难点
1.该工程对钢柱安装精度提出了规范标准的要求,为此在施工前确定了目标值,柱脚底坐中心线对定位轴线的偏移为4mm,地脚螺栓中心偏移±2mm,标高控制到±3mm。
2.该工程安装工期紧,从土方开挖到基础予埋螺栓埋置完毕,只有60天工期。钢柱基础共计124个。预埋地脚螺栓970根,而且有三种规格:M33有758根,M42有140根,M24有52根,螺栓孔距共有6种,控制较复杂。钢柱基础地脚螺栓一次埋设施工困难,无法预埋螺栓度。为此编制了切实可行的施工方案,采用预留杯口,二次埋置螺栓的施工方法进行施工。从整个厂房轴线、标高控制,到基础轴线、标高控制均采用徕卡Leica一2003伺服性全站仪和蔡司电子水准仪来控制轴线和标高。
三、实施过程
1.钢柱基础杯口尺寸的允许偏差主要控制:杯口深度±5mm,位移:10mm。在浇筑柱基础混凝土前,根据螺栓的埋置位置及长度,做杯口模板,杯口模板可做成定型整体模板,见图1整体式杯芯模板图。在杯口内侧设置预埋铁件,与固定螺栓的角钢焊接。预埋铁件采用一100x100×6,锚爪为p6钢筋,长度为80mm。
2.轴线控制:所有现浇混凝土杯口基础完工后,在杯口面弹出柱基轴线的十字控制线,在杯口内侧面弹出地脚螺栓中心控制线。在杯口的内侧测出一0.150标高的控制线,用墨线弹出。基础全部施工完后,通过测量检查,允许偏差满足规范要求。
3.钢架固定螺栓:单层钢结构柱子安装的允许偏差主要控制柱脚底座中心线对轴线的偏移为4mm(施工质量验收规范要求5mm)。基础支撑面、地脚螺栓位置的允许偏差主要控制支撑面标高±3mm。地脚螺栓中心偏移±2mm(施工质量验收规范要求5mm)。
4.改进措施提高螺栓的安装精度:采用厚度为4mm的钢板做固定地脚螺栓的固定模板,模板上根据地脚螺栓埋置位置和螺栓孔距做孔,孔径比设计大2mm。安装工艺如下:安装工艺为先将钢板模具套在地脚螺栓上部,调整好以后,下部用25钢筋拉结并相互焊接牢固,然后将模具取下来,将地脚螺栓固定支架放人杯口内,测量仪器控制轴线及标高。调整好以后,再将钢板模具固定在地脚螺栓上,杯口边沿扣紧并固定,在模板中央开300×300mm孔洞。
近日凌晨,一个镇煤业公司废弃的厂房内竟然突发大火,火势凶猛,迅速蔓延开来凶险异常。当消防人员赶到后,迅速差距在厂房附近就是职工的住房,于是迅速开始展开灭火行动。经过几个小时的控制,火势终于被控制了下来,并且因为消防人员方法使用得当。并未造成人员伤亡以及产生更大的经济损失。近年来,厂房安全问题日益严重,该如何对厂房做好安全措施呢?厂房检测项目:针对承重结构系统、结构布置和支撑系统、围护结构系统三个组合项目。厂房综合检测鉴定是根据厂房的结构系统、工艺布置、结构现状、使用条件和鉴定目的,将厂房的整体、结构或区段系统划分为一个或多个评定单元进行综合评定。
适用范围:需要进行厂房可靠性检测、厂房第三方竣工验收的。
检测内容:倾斜、沉降、裂缝、地基基础、砌体结构构件、木结构构件、混凝土结构构件、钢结构构件等,各参数的检测一般为现场检测。钢结构构件检测中,钢材抗拉强度试验法检测钢材试件抗拉强度,钢材弯曲强度试验方法检测钢材试件弯曲变形能力。
检测过程:
1、调查厂房的使用历史和结构体系。
2、采用文字、图纸、照片或录像等方法,记录厂房主体结构和承重构件。
3、厂房结构材料力学性能的检测项目,应根据结构承载力验算的需要确定。
4、必要时应根据厂房结构特点,建立验算模型,按房屋结构材料力学性能和使用荷载的实际状况,根据现行规范验算厂房结构的安全储备。
5、综合判断厂房结构现状检测,确定厂房安全程度。
厂房安全评定:
厂房评定单元的承重结构系统组合项目的评定等级分为A、B、C、D四级,可按下列规定进行:
一、将厂房评定单元的承重结构系统划分为若干传力树。、
二、传力树中各种构件的评定等级,可分为基本构件和非基本构件两类,并应根据其所处的工艺流程部位,按下列规定评定:
1、基本构件和非基本构件的评定等级,应在各自单个构件评定等级的基础上按其所含的各个等级的百分比确定:
(1)基本构件:
A级含B级且不大于30%;不含C级、D级;
B级含C级且不大于30%;不含D级;
C级含C级且小于10%;
D级含D级且大于或等于10%。
(2)非基本构件:
A级含B级且小于50%;不含C级、D级;
B级含C级、D级之和小于50%,且含D级小于5%;
C级含D级且小于35%;
D级含D级且大于或等于35%。
2、当工艺流程的关键部位存在C级、D级构件时,可不按上述规定评定等级,根据其失效后果影响程度,该种构件可评为C级或D级。
三、传力树评级取树中各基本构件等级中的低评定等级。当树中非基本构件的低等级低于基本构件的低等级二级时,以基本构件的低等级降作为该传力树的评定等级;当出现低三级时,可按基本构件等级降二级确定。
四、厂房评定单元的承重结构系统的评级可按下列规定确定:
A级含B级传力树且不大于30%;不含C级、D级传力树;
B级含C级传力树且不大于15%;不含D级传力树;
C级含D级传力树且小于5%;
D级含D级传力树且大于或等于5%。
厂房鉴定建筑工程质量鉴定主要内容有:
一、建设工程质量检测鉴定
1、建筑工程结构检测、鉴定(混凝土结构、砌体结构、钢结构,塔桅及高耸建(构)筑物,建筑构配件质量检测,振动测试,结构应力测试,结构性能现场试验);灾后结构承载力鉴定。
2、工业与民用建筑工程安全性、适用性、适修性、耐久性、可靠性鉴定;建(构)筑物抗震鉴定;沉降观测,采光日照鉴定、分析,容积率分析,面积测量,建筑物功能评价;民房检测鉴定;建筑装饰装修工程质量检测鉴定。
3、市政工程及施工安装质量检测,道路桥梁功能性能和结构安全性能检测及维修加固鉴定
4、建筑工程室内环境检测:空气成分鉴定、建筑装饰材料有害物质鉴定、噪声与振动鉴定、电磁辐射鉴定、遮光污染等鉴定。
二、建筑热工及设备系统检测鉴定
建筑热工(节能)检测;建筑设备(采暖、通风、空调、给排水、电气及防雷)系统、锅炉房系统、冷库系统、厂房净化系统安装质量检测与运行测试;小区供热系统、小区排水系统质量检测与运行测试;建筑设备系统能耗分析与评价、节能性能检测;室内湿度、风速场、温度场测试;地下管网探测。
三、建筑物扩建、改造鉴定
1、建筑物整体平移、顶升、纠倾的设计与施工鉴定;
2、建筑加层、室内空间改扩、托梁换柱的设计与施工鉴定;
四、建筑物结构加固鉴定
1、建筑主体结构加固、补强设计与施工鉴定及混凝土裂缝修复鉴定;
2、建筑地基、基础加固的设计与施工鉴定;
3、建筑抗震、防灾、建筑结构灾后抢修及修复鉴定;
五、厂房鉴定工程造价及建筑图纸设计标准复核鉴定等。
丙类厂房定义:丙类厂房是火灾危险性分类中的一种厂房鉴定如果厂房生产中使用或产生的物质如下:
1. 闪点大于等于60℃的液体
2. 可燃固体
则该厂房火灾危险性为丙类厂房
火灾危险性分类
中国国家标准根据生产中使用或产生的物质性质及其数量等因素,将生产的火灾危险性分为,分为甲、乙、丙、丁、戊类。
同样储存物品的火灾危险性根据储存物品的性质和储存物品中的可燃物数量等因素,储存物品的火灾危险性分为甲、乙、丙、丁、戊类。
详细如下:
生产的火灾危险性分类,甲类厂房:
1.闪点小于28℃的液体
2.爆炸下限小于10%的气体
3.常温下能自行分解或在空气中氧化能导致迅速自燃或爆炸的物质
4.常温下受到水或空气中水蒸汽的作用,能产生可燃气体并引起燃烧或爆炸的物质
5.遇酸、受热、撞击、摩擦、催化以及遇有机物或硫确等易燃的无机物,极易引起燃烧或爆炸的强氧化剂
6.受撞击、摩檫或与氧化剂、有机物接触时能引起燃烧或爆炸的物质
7.在密闭设备内操作温度大于等于物质本身自燃点的生产
乙类厂房:
1.闪点大于等于28℃,但小于60℃的液体
2.爆炸下限大于等于10%的气体
3.不属于甲类的氧化剂
4.不属于甲类的化学易燃危险固体
5.助燃气体
6.能与空气形成爆炸性混合物的浮游状态的粉尘、纤维、闪点大于等于60℃的液体雾滴
丙类厂房:
1.闪点大于等于60℃的液体
2.可燃固体
丁厂房类:
1.对不燃烧物质进行加工,并在高温或熔化状态下经常产生强辐射热、火花或火焰的生产
2.利用气体、液体、固体作为燃料或将气体、液体进行燃烧作其它用的各种生产
3.常温下使用或加工难燃烧物质的生产
戊厂房类:
常温下使用或加工不燃烧物质的生产
储存物品的火灾危险性
甲类仓库:
1.闪点小于28℃的液体
2.爆炸下限小于10%的气体,以及受到水或空气中水蒸汽的作用,能产生爆炸下限小于10%气体固体物质
3.常温下能自行分解或在空气中氧化能导致迅速自燃或爆炸的物质
4.常温下受到水或空气中水蒸汽的作用,能产生可燃气体并引起燃烧或爆炸的物质
5.遇酸、受热、撞击、摩擦以及遇有机物或硫确等易燃的无机物,极易引起燃烧或爆炸的强氧化剂
6.受撞击、摩擦或与氧化剂、有机物接触时能引起燃烧或爆炸的物质
乙类仓库:
1. 闪点大于等于28℃,但小于60℃的液体
2. 爆炸下限大于等于10%的气体
3. 不属于甲类的氧化剂
4. 不属于甲类的化学易燃危险固体
5.助燃气体
6.常温下与空气接触能缓慢氧化,
丙类仓库:
1. 闪点大于等于60℃的液体
2. 可燃固体
丁类仓库:难燃烧物品
厂房鉴定戊类仓库:不燃烧物品。
1、问:服务范围具体是哪些地区呢?
答:主要为湖北省内所有地区服务,全国各地也都有分院,就近分配工程师。
2、问:鉴定费用具体是怎么计算呢?
答:需要根据各地区当地情况不同、房屋建筑结构类型不同、面积以及有无图纸等各方面的情况进行综合判定,一般会由当地的工程师与您直接报价。