门式刚架钢结构质量及安全性评价方法探讨

 门式刚架钢结构质量及安全性评价方法探讨

孙伟 ,左雨峰

（镇江市建设工程质量检测中心有限公司 212000）

摘要：根据德尔菲法构建门式刚架钢结构工程质量指数层次结构，建立基于层次分析法的门式刚架钢结构工程质量指数计算模型，即钢结构状况指数SCI评价方法，研究成果通过在实际应用中验证了质量指数能够量化、动态表述工程质量状况，可有效的对已建和在建工程做出基本的评价、判断，作为房屋后续使用或加固的处理依据。

关键词：德尔菲法、层次分析法、钢结构状况指数SCI、工程质量等级、质量及安全性评价

钢结构状况指数SCI（Steel Condition Index）是基于德尔菲法和层次分析法建立的计算模型，用以表征门式刚架钢结构建筑的质量和安全性状况，根据评价结果可以针对性的采取合理的措施。

1 理论依据

层次分析法（AHP法）是对非定量事件作定量分析的一种有效方法，可以保证定性分析的科学性和定量分析的精确性，并把定量和定性分析有机的结合起来。建设工程质量涉及众多影响因子，其中部分难以量化，AHP法适合对建设工程质量进行评价。

德尔菲法是一种客观地综合多数专家知识、经验、价值观和主观判断，对已拟出的评价指标进行分析、判断、权衡并赋予相应权值的一种调查方法，又名专家意见法或专家函询调查法，由美国兰德公司提出，是确定权数常用的方法。德尔菲法是一种注重实效，而且能集中各位专家的智慧且在实际工程中应用广泛的方法。

考虑到钢结构工程在建造、使用过程中条件复杂，各种因素会随建造过程中的荷载变化、自然灾害情况、使用年限、使用状况、维修、改造情况等变化，尤其人的因素难以用准确的量去度量模拟。因此，德尔菲法适合对钢结构质量及安全进行分析。

2 评价等级划分

门式刚架钢结构建筑工程质量和安全性评价结论依据钢结构状况指数SCI计算结果进行划分，具体见表1。

表1  门式刚架钢结构工程质量及安全性等级的分划

3 评价过程详述

门式刚架钢结构建筑工程质量和安全性评价依据钢结构状况指数SCI，包括：地基基础、上部承重结构、上部支撑结构、围护承重结构。应先构件后部位再综合（层次分析法）及与单项直接控制指标相结合的办法评价。钢结构状况指数SCI的组成见图1。

图1  钢结构状况指数SCI的组成

（1）地基基础系统

地基基础系统的技术状况应采用地基基础状况指数SCIj表示，根据柱脚裂缝、连接节点、钢柱倾斜、吊车等机械设备运行情况、围护结构沉降裂缝等要素的实际情况扣分值，SCIj应按下列公式计算：

表2  地基基础各要素权重值

（2）上部结构系统

上部结构系统技术状况的评估应逐榀进行，然后再计算整栋房屋上部结构的技术状况指数SCIS，SCIS应按下列公式计算：

表3  上部结构各构件的权重值

（3）支撑结构系统

上部支撑系统技术状况的评估应整体进行，计算整栋房屋上部结构的技术状况指数SCIZ，SCIZ应按下列公式计算：

表4  支撑结构各构件的权重值

（4）围护结构系统

围护结构技术状况的评估应逐跨进行，然后再计算整栋房屋围护结构的技术状况指数SCIW，SCIW应按下列公式计算：

表5  支撑结构各构件的权重值

（5）整栋房屋的技术状况指数SCI根据地基基础系统、上部结构系统、支撑结构系统和围护结构系统的技术状况指数，应按下式计算：

（6）门式刚架钢结构房屋有下列情况之一，即可将门式刚架钢结构房屋技术状况直接评定为不合格或D级房屋：

1）地基出现沉降或滑移，上部结构钢柱产生明显倾斜、梁柱节点松动，且无收敛趋势。

2）结构布置明显不合理，如钢柱上下均为铰接等。

3）在使用过程中随意增加吊车荷载（包括增加吊车数量和吨位），且对结构已产生明显影响。

4）未布置柱间支撑、屋面水平支撑、系杆或隅撑。

5）构件或连接件有裂缝或锐角切口；焊缝、螺栓或铆接有拉开、变形、滑移、松动、剪坏等严重损坏。

6）其他各种对钢结构安全有较大影响的部件损坏。

4 不同评价方法比对

（1）《危险房屋鉴定标准》二阶段三层次法

a.规范未对支撑构件如何统计、权重系数如何取值进行规定。

b.整体结构危险构件综合比例计算公式如下：

由上述公式可知，房屋危险性等级与房屋各组成部分权重之和成反比，即当房屋各组成部分权重之和越大，整体结构危险构件综合比例R越小。对于门式刚架结构，房屋各组成部分多、权重之和大，评价结果偏于激进，导致这种情况的原因为门式刚架钢结构房屋次要构件（屋面檩条、墙梁）的权重之和一般大于主要构件（钢柱、钢梁、支撑系统）权重之和。

（2）《危险房屋鉴定标准》影响面积法：该方法无法正确考虑支撑系统对结构的影响。

（3）《工业建筑可靠性鉴定标准》

工业建筑可靠性鉴定将地基基础、上部承重结构、围护承重结构划分为3个独立的平行单元进行安全性评价，其中上部承重结构划分为承载功能和结构整体性2个独立的平行项目进行评价，未综合考虑相关单元或项目的联系，评价结果偏于保守。

（4）SCI评价方法

SCI评价方法是根据德尔菲法构建工程质量指数层次结构，建立基于层次分析法的工程质量指数计算模型，SCI法根据门式刚架的固有特性按榀、跨进行评价，综合考虑了门式刚架各组成部分的权重和影响因素，针对不同的影响因素合理的规定了扣分项，完善了《危险房屋鉴定标准》中对于支撑构件的模糊定义，同时将地基基础、上部承重结构、支撑结构、围护结构综合考虑，在实践中的运用证明了其适用性。

5 结语

（1）本文提出了适用于门式刚架钢结构质量及安全性评价的SCI（Steel Condition Index）评价方法，给出了详细的评价参数、标准化的评价流程。

（2）通过不同的评价方法进行比对，SCI法的评价结果合理、可行。

（3）通过SCI评价方法在门式刚架钢结构工程质量及安全性评定中的应用，调整、优化了分析评分机制，使SCI评价方法在建设工程质量及安全性评价领域应用更为合理、高效、实用。

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