上海xx码头扩建及配套管线工程既有码头管架结构安全性检测

　　一、概况

　　受检管道支架位于上海市xx区xx镇xx路xx号，建筑总面积约为6650㎡，建造于2006年,为管道钢支架。该管道支架目前主要作为支撑管道使用，现上海市xx公司拟对既有管道支架进行改造。为了解既有管道支架与扩建后既有管道支架安全性，特委托上海钧测检测技术服务有限公司对该管道支架上部结构进行安全性鉴定。

　　二、检测内容：

　　（1）管道支架建筑、结构概况调查和复核；

　　（2）管道支架建筑的使用情况调查；

　　（3）管道支架建筑、结构布置调查及复核；

　　（4）管道支架构件材料强度、涂装检测；

　　（5）管道支架变形检测；

　　（6）管道支架完损状况调查；

　　（7）管道支架超声波焊缝探伤检测；

　　（8）管道支架振动测试；

　　（9）管道支架结构承载力验算及分析。

　　三、技术依据

　　（1）《建筑结构检测技术标准》（GB/T50344-2019）；

　　（2）《建筑变形测量规范》（JGJ8-2016）；

　　（3）《钢结构现场检测技术标准》（GB/T 50621-2010）；

　　（4）《钢结构工程施工质量验收标准》（GB50205-2020）；

　　（5）委托方提供的既有与扩建图纸

　　四、判定标准

　　（1）《建筑抗震鉴定标准》（GB50023-2009）；

　　（2）《构筑物抗震设计规范》（GB50191-2012）；

　　（3）《工业建筑可靠性鉴定标准》（GB50144-2019）；

　　（4）《建筑工程抗震设防分类标准》（GB 50223-2008）；

　　（5）《建筑结构可靠度设计统一标准》（GB 50068-2018）；

　　（6）《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010(2016版)）；

　　（7）《建筑地基基础设计规范》（GB 50007-2011）；

　　（8）《钢结构设计标准》（GB50017-2017）；

　　（9）《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）；

　　（10）《建筑工程容许振动标准》（GB 50868-2013）；

　　（11）《机械振动与冲击建筑物的振动振动测量及其对建筑物影响的评价指南》

　　（GB/T 14124-2009/ISO 4866:1990）。

　　五、检测结果

　　5.1管道支架建筑、结构概况

　　管道支架位于上海市xx区xx镇xx路xx号，建筑平面呈L型，既有管架为地上两层管架支架承重结构，建造于2006年，南北向长约350.00m东西向长约19.00m，底部标高7.50m，管架一层层高2.60m、5.40m，用来撑4根航煤管道、1根生活用水管道、1根消防用水管道与泡沫管道，二层层高1.5m，梁上部铺设有槽钢支撑电缆，南北向管架跨度为4.90m、6.00m，东西向管架间柱距8.00m、4.04m等。

　　结构概况：该构筑物为地上二层管道支架，共44榀，HJ101~HJ140为普通管道支架，GJ101~GJ104为固定管道支架，柱脚连接方式均为固结，梁柱连接方式均为刚接，钢梁截面尺寸（单位:mm）为350×250×9×14、300×200×8×12、

　　400×300×10×16、350×350×12×19，钢柱尺寸为350×250×9×14、400×400×13×21、

　　400×400×13×21、400×400×13×21，钢柱、钢梁材质均为Q235。通过向委托方了解及现场调查，管道支架自建成以来未遭受火灾等灾害影响。

　　5.2建筑、结构布置调查及复核

　　根据委托方提供的既有码头管架电子版结构施工图，现场对管道支架建筑、结构进行了测量与复核，主要包括轴网尺寸、层高、结构构件截面尺寸等测量与复核。

　　（1）主要轴网尺寸、层高测量和复核

　　采用手持式激光测距仪和钢卷尺对主要轴线间距进行测量与复核。现场复核结果表明，管道支架主要轴线尺寸及基本相符，部分管架层高与原设计不符

　　（2）主要结构构件截面尺寸测量和复核

　　结合现场检测条件，采用5m钢卷尺、超声波测厚仪、游标卡尺、钢直尺等仪器对主要结构受力构件截面尺寸进行抽样测量，并与委托方提供的结构施工图

　　进行比较复核，现场复核结果表明，梁、柱尺寸部分与原设计图纸不符，其中

　　22/A与22/B轴柱、A-B/12轴梁实测截面尺寸大于设计值，其它与原设计图纸不符构件截面尺寸均小于设计值。

　　5.3构件材料强度、涂装检测

　　5.3.1构件材料强度检测

　　现场按照《建筑结构检测技术标准》（GB/T50344-2019）的规定对钢结构设施的管道支架钢柱、钢梁的钢材里氏硬度进行了检测。

　　结果表明，管道支架钢柱抽检构件平均里氏硬度介于377HLD～428HLD之间，钢材抗拉强度特征值介于374MPa～442MPa之间，满足原设计钢材强度Q235的要求。管道支架钢梁抽检构件平均里氏硬度介于364HLD～417HLD之间，钢材抗拉强度特征值介于373MPa～403MPa之间，满足原设计钢材强度Q235的要求。

　　5.3.2主要结构构件涂层检测

　　结合现场检测条件，采用漆膜测厚仪对结构构件涂层进行抽样检测，现场检测结果表明，钢构件涂层厚度在378.6um~554.2um之间满足设计值250um要求。

　　5.4变形检测

　　5.4.1管道支架梁挠度检测

　　现场采用RTS112SR5L型全站仪对管道支架钢梁挠度进行检测，检测结果表明，受检区域钢梁的受弯挠度实测值均小于《钢结构设计标准》（GB50017-2017）中限值要求L/400（注：测量误差包含施工误差）。

　　5.4.2钢柱垂直度检测

　　现场采用RTS112SR5L型全站仪对管道支架部分钢柱垂直度进行检测。

　　检测结果表明，管道支架钢柱垂直度南北向最大倾斜率为向北2.09‰，东西向最大倾斜率为向东2.10‰，测点的偏移量未超过《工业建筑可靠性鉴定标准》

　　（GB50144-2019）A级限值（注：倾斜率测量包含施工误差、测量误差和累计

　　变形）。

　　5.5完损状况调查

　　为明确管道支架损伤状况，现场对管道支架进行损伤调查。经调查，管道支架结构基本完好，部分梁柱连接处锈蚀，部分柱脚轻微锈蚀，部分梁翼缘板与管道支座连接处轻微锈蚀，部分钢柱、钢梁涂装脱落。

　　5.6超声波焊缝探伤检测

　　现场采用HS610e型超声波探伤仪，对浦航码头既有管架钢结构主要焊缝进行超声波检测。超声波探伤按照标准GB/T11345-2013 B级要求执行，依据标准

　　GB/T29712-2013二级验收。

　　H型钢立柱翼板对焊缝、钢梁与立柱连接板焊缝焊接饱满、外形均匀，过渡平滑，无裂纹、焊瘤、表面夹渣、气孔、严重咬边等焊接缺欠。焊缝质量符合设

　　计图纸及及《钢结构工程施工质量验收标准》（GB50205-2020）要求。

　　5.7振动测试

　　5.7.1仪器设备主要技术参数

　　本项目测试使用的以下仪器均经过国家法定的计量部门检定，并在有效使用

　　期限内。

　　1）振动传感器采用TST126型拾振器，其主要技术参数如下：

　　轴向灵敏度：0.3v•s2/m

　　测量范围：0～20m/s2

　　频率响应：0.25～100Hz

　　2）动态数据采集设备，采用TST3828型高性能数据采集仪，其主要技术参

　　数如下：

　　AD精度：24bit

　　最高采样频率：每通道102.4kHz

　　并行通道一致性：幅值0.05dB,相位0.1度

　　24位通道动态范围：120dB(典型值)，110dB(保证值)

　　输入噪声：0.03mVrms ±10V量程

　　5.7.2测试方法

　　根据现场实际情况，在输油管道运输工作时，由检测方指定，在管道支架25/A-B轴二层梁布置1个测点，编号为M1#；在管道支架27/A-B轴二层梁布置1个测点，编号为M2#；在管道支架29/A-B轴二层梁布置1个测点，编号为M3#，

　　每个测点测试X（东西向）、Y（南北向）、Z（铅垂向）3个方向。

　　本次测试工况为：输油管道正常工作输油。

　　根据现场实际情况，各个测点均进行连续采集，采样频率为200Hz，采样时

　　间为1000s。

　　5.7.3测试数据及分析

　　现场对管道支架梁上部布置的三个测点进行振动测试，每个测点进行X、Y、

　　Z三个方向（东西向、南北向、铅锤向）加速度数据采集，

　　5.7.4各测点受振分析

　　（1）在管道支架25/A-B轴二层梁测点M1#受振分析

　　现场连续采集时得到加速度时程曲线和频域曲线

　　（2）管道支架27/A-B轴二层梁测点M2#受振分析

　　现场连续采集时得到加速度时程曲线和频域曲线

　　（3）管道支架29/A-B轴二层梁测点M3#受振分析

　　现场连续采集时得到加速度时程曲线和频域曲线

　　（4）数据分析

　　根据时域分析结果，各测点在输油管道正常输油工作时，M1#测点东西向加速度峰值为0.05m/s2，南北向振动加速度峰值为0.03m/s2，铅锤向加速度峰值为

　　0.01m/s2；M2#测点东西向加速度峰值为0.01m/s2，南北向加速度峰值为0.03m/s2，

　　铅锤向加速度峰值为0.01m/s2；M3#测点东西向加速度峰值为0.03m/s2，南北向

　　加速度峰值为0.05m/s2，铅锤向加速度峰值为0.06m/s2。

　　根据频域分析结果，各测点在输油管道正常输油工作时，M1#测点东西向振动主频为75.00Hz，南北向振动主频为5.27Hz，铅锤向振动主频为75.00Hz；M2#测点东西向振动主频为50.00Hz，南北向振动主频为7.42Hz，铅锤向振动主频为

　　15.63Hz；M3#测点东西向振动主频为0.39Hz，南北向振动主频为26.56Hz，铅

　　锤向振动主频为31.25Hz。

　　5.7.5各测点受振评估

　　油管正常运输时对管道支架的结构影响评估，可参考《建筑工程容许振动标

　　准》（GB 50868-2013）关于“通用机械基础在时域范围内”的容许振动值。对测试得到的加速度指标进行转换和计算，得到各测点东西向、南北向、铅

　　锤向的时域速度曲线及位移曲线。

　　各测点在东西向、南北向、铅锤向振动速度

　　振动速度峰值可以看出，在输油管道正常输油工作时，管道支架25/A-B轴二层梁M1#测点东西向、南北向、铅锤向振动速度峰值分别为0.05mm/s、0.42mm/s和0.04mm/s，均在规范容许限值3.0mm/s内；M2#测点东西向、南北向、铅锤向振动速度峰值分别为0.05mm/s、0.45mm/s和0.31mm/s，均在规范容许限值3.0mm/s内；C3#测点东西向、南北向、铅锤向振动速度峰值分别为1.06mm/s、0.54mm/s和0.54mm/s，均在规范容许限值3.0mm/s内。

　　5.7.6管道支架钢结构设施振动测试结论

　　管道支架M1#测点、M2#测点、M3#测点东西向、南北向、铅锤向振动速度峰值在规范容许限值内，输油管道正常工作时的振动不会对管道支架产生影响。

　　六、既有管道支架结构安全性验算与分析

　　6.1既有管架HJ103结构验算

　　6.1.1验算条件

　　管架HJ103钢材材料为Q235,结合现场实测结构，采用PKPM（V5.2）计算软件建立合理的力学计算模型进行承载力验算，验算时不考虑损伤的影响。

　　结构计算模型确立所需荷载计算均按委托方提资、管线立面布置图码头管架剖面图及《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）查用，具体取如下。

　　恒荷载：

　　（1）管道分别布置在管架一层横梁上部，管道自重荷载为19.6kN/m。

　　（2）管架二层梁南侧布置电缆荷载6kN/m。

　　风荷载：基本风压0.55kN/m²，地面粗糙类别A类。

　　（1）管道风荷载风载体型系数取1.4，管道风荷载等效为钢柱集中荷载。

　　（2）管架风荷载。

　　地震作用：

　　7度（0.10g）第二组，Ⅳ类场地，抗震设防类别丙类，抗震等级三级。

　　6.1.2结构构件承载力验算结果

　　根据现行规范对HJ103既有管道支架结构进行结构承载力验算，验算结果

　　表明：既有管架HJ103构件承载力验算满足要求。

　　6.2既有管架HJ105结构验算

　　6.2.1验算条件

　　管架HJ105钢材材料为Q235,结合现场实测结构平面图，采用PKPM（V5.2）计算软件建立合理的力学计算模型进行承载力验算，验算时不考虑损伤的影响。

　　结构计算模型确立所需荷载计算均按委托方提资、管线立面布置图码头管架剖面图及《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）查用，具体取如下。

　　恒荷载：

　　（1）管道分别布置在管架一层横梁上部，管道自重荷载为19.6kN/m。

　　（2）管架二层梁南侧布置电缆荷载6kN/m。

　　活荷载：固定管架GJ102产生东西向水平力第一层80kN施加于管架钢梁上部。

　　风荷载：基本风压0.55kN/m²，地面粗糙类别A类。

　　（1）管道风荷载风载体型系数取1.4，管道风荷载等效为钢柱集中荷载。

　　（2）管架风荷载。

　　地震作用：

　　7度（0.10g）第二组，Ⅳ类场地，抗震设防类别丙类，抗震等级三级。

　　6.2.2结构构件承载力验算结果

　　根据现行规范对HJ105既有管道支架结构进行结构承载力验算，验算结果

　　表明：既有管架HJ105构件承载力验算满足要求。

　　6.3既有管架GJ102结构验算

　　6.3.1验算条件

　　管架GJ102钢材材料为Q235,结合现场实测结构平面图详见附件3，采用PKPM（V5.2）计算软件建立合理的力学计算模型进行承载力验算，验算时不考

　　虑损伤的影响。

　　结构计算模型确立所需荷载计算均按委托方提资、管线立面布置图码头管架剖面图及《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）查用，具体取如下。

　　恒荷载：

　　（1）管道分别布置在管架一层横梁上部，管道自重荷载为19.6kN/m。

　　（2）管架二层梁南侧布置电缆荷载6kN/m。

　　风荷载：基本风压0.55kN/m²，地面粗糙类别A类。

　　（1）管道风荷载风载体型系数取1.4，管道风荷载等效为钢柱集中荷载。

　　（2）管架风荷载。

　　活荷载：

　　固定管架GJ102第一层产生东向水平力80kN，施加于管架钢梁上部。

　　地震作用：

　　7度（0.10g）第二组，Ⅳ类场地，抗震设防类别丙类，抗震等级三级。

　　6.3.2结构构件承载力验算结果

　　根据现行规范对GJ102既有管道支架结构进行结构承载力验算，验算结果

　　表明：既有管架GJ102构件承载力验算满足要求。

　　6.4既有管架HJ109结构验算

　　6.4.1验算条件

　　管架HJ109钢材材料为Q235,结合现场实测结构平面图，采用PKPM（V5.2）计算软件建立合理的力学计算模型进行承载力验算，验算时不考虑损伤的影响。

　　结构计算模型确立所需荷载计算均按委托方提资、管线立面布置图码头管架剖面图及《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）查用，具体取如下

　　恒荷载：

　　（1）管道分别布置在管架一层横梁上部，管道自重荷载为19.6kN/m,高低管架间管道荷载按实际长度考虑。

　　（2）管架二层梁南侧布置电缆荷载6kN/m,高低跨间电缆荷载乘以1.5增大系数。

　　风荷载：基本风压0.55kN/m²，地面粗糙类别A类。

　　（1）管道风荷载风载体型系数取1.4，管道风荷载等效为钢柱集中荷载。

　　（2）管架风荷载

　　地震作用：

　　7度（0.10g）第二组，Ⅳ类场地，抗震设防类别丙类，抗震等级三级。

　　6.4.2结构构件承载力验算结果

　　根据现行规范对HJ109既有管道支架结构进行结构承载力验算，验算结果

　　表明：既有管架HJ109构件承载力验算满足要求。

　　6.5既有管架HJ110结构验算

　　6.5.1验算条件

　　管架HJ110钢材材料为Q235,结合现场实测结构平面图详见附件3，采用

　　PKPM（V5.2）计算软件建立合理的力学计算模型进行承载力验算，验算时不考

　　虑损伤的影响。

　　结构计算模型确立所需荷载计算均按委托方提资、管线立面布置图（码头管架剖面图及《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）查用，具体取如下。

　　恒荷载：

　　（1）管道分别布置在管架一层横梁上部，管道自重荷载为19.6kN/m，高低管架间管道荷载按实际长度考虑。

　　（2）管架二层梁南侧布置电缆荷载6kN/m,高低跨间电缆荷载乘以1.5增大系数。

　　风荷载：基本风压0.55kN/m²，地面粗糙类别A类。

　　（1）管道风荷载风载体型系数取1.4，管道风荷载等效为钢柱集中荷载。

　　（2）管架风荷载。

　　地震作用：

　　7度（0.10g）第二组，Ⅳ类场地，抗震设防类别丙类，抗震等级三级。

　　6.5.2结构构件承载力验算结果

　　根据现行规范对HJ110既有管道支架结构进行结构承载力验算，验算结果表明：既有管架HJ110构件承载力验算满足要求。

　　6.6安全性验算结果分析

　　根据现行规范选取典型单榀管架进行上部结构承载力验算，验算结果表明：既有管道支架结构构件满足承载力验算满足要求。

　　6.7地基和基础

　　测量结果表明，管道支架整体倾斜值均在规范允许值范围内，且未发现上部结构因不均匀沉降而造成的裂缝和变形，该管道支架结构地基基础可认为无严重静载缺陷。

　　七、扩建后既有管道支架结构安全性验算与分析

　　由于扩建图纸中框架7、框架8层高、管道布置和构件截面尺寸与现场检测数据不符，因此未对框架7、8进行扩建后既有管架安全性验算，选取其余扩建后典型管架、框架进行既有码头管道支架上部结构承载力验算。

　　7.1管架HJ101结构验算

　　7.1.1验算条件

　　管架HJ101钢材材料为Q235,结合现场检测数据及委托方提供结构施工图、扩建图纸（扩建总剖面图、立面图、平面图、构件尺寸详图见附件2图2.4~2.7），

　　采用PKPM（V5.2）计算软件建立合理的力学计算模型进行承载力验算，验算时不考虑损伤的影响。

　　注：既有管架构件采用现场实测截面尺寸，扩建部分构件依据委托方提供扩建图纸建立。

　　结构计算模型确立所需荷载计算均按委托方提资、管线建筑剖面图、管线分布图及《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）查用，具体取如下。

　　恒荷载：

　　（1）管道分别布置在管架三层横梁上部，每层管道自重荷载均为19.6kN/m。

　　风荷载：基本风压0.55kN/m²，地面粗糙类别A类。

　　（1）管道风荷载风载体型系数取1.4，管道风荷载等效为钢柱集中荷载。

　　（2）管架风荷载

　　地震作用：

　　7度（0.10g）第二组，Ⅳ类场地，抗震设防类别丙类，抗震等级三级。

　　7.1.2结构构件承载力验算结果

　　根据现行规范对HJ101管道支架结构进行结构承载力验算，验算结果表明：

　　既有管架HJ101构件承载力验算满足要求。

　　7.2管架HJ103结构验算

　　7.2.1验算条件

　　管架HJ103钢材材料为Q235,结合现场检测数据及委托方提供结构施工图、扩建图纸，采用PKPM（V5.2）计算软件建立合理的力学计算模型进行承载力验算，验算时不考虑损伤的影响。

　　注：既有管架构件采用现场实测截面尺寸，扩建部分构件依据委托方提供扩建图纸建立。

　　结构计算模型确立所需荷载计算均按委托方提资、管线建筑剖面图、管线分布图及《建筑结构荷载规范》

　　（GB50009-2012）查用，具体取如下。

　　恒荷载：

　　（1）管道分别布置在管架三层横梁上部，每层管道自重荷载均为19.6 kN/m。

　　风荷载：基本风压0.55kN/m²，地面粗糙类别A类。

　　（1）管道风荷载风载体型系数取1.4，管道风荷载等效为钢柱集中荷载。

　　（2）管架风荷载

　　地震作用：

　　7度（0.10g）第二组，Ⅳ类场地，抗震设防类别丙类，抗震等级三级。

　　7.2.2结构构件承载力验算结果

　　根据现行规范对HJ103管道支架结构进行结构承载力验算，验算结果表明：

　　既有管架HJ103构件承载力验算满足要求。

　　八、检测结论与建议

　　8.1检测结论

　　（1）管架主要结构构件截面尺寸复核结果表明，部分梁、柱截面尺寸与原设计图纸不符。

　　（2）管架主要轴网尺寸、层高复核结果表明，既有码头管道支架主要轴线尺寸及与原设计图纸基本相符，部分层高不符。

　　（3）管架材性检测结果表明，既有码头管道支架钢柱抽检构件平均里氏硬度介于377HLD～428HLD之间，钢材抗拉强度特征值介于374MPa～442MPa之

　　间，满足原设计钢材强度Q235的要求。管道支架钢梁抽检构件平均里氏硬度介于364HLD～417HLD之间，钢材抗拉强度特征值介于373MPa～403MPa之间，满足原设计钢材强度Q235的要求。

　　（4）管架变形检测结果表明，既有码头管道支架钢柱垂直度南北向最大倾斜率为向北2.09‰，东向最大倾斜率为向东2.10‰。测点的偏移量未超过《工业建筑可靠性鉴定标准》（GB50144-2019）A级的限值，（注：倾斜率测量包含施工误差、测量误差和累计变形）。受检区域钢梁的受弯挠度实测值均小于《钢结

　　构设计标准》（GB50017-2017）中限值要求L/400（注：测量误差包含施工误差）。

　　（5）管架完损调查结果表明，既有码头管道支架损伤主要集中在部分梁柱连接处钢材锈蚀，部分柱脚轻微锈蚀，部分梁翼缘板与管道支座连接处轻微锈蚀，部分钢柱、钢梁涂装脱落。

　　（6）管架超声波焊缝探伤结果表明，既有码头管道支架H型钢立柱翼板对焊缝、钢梁与立柱连接板焊缝焊接饱满、外形均匀，过渡平滑，无裂纹、焊瘤、表面夹渣、气孔、严重咬边等焊接缺欠。焊缝质量符合设计图纸及及《钢结构工程施工质量验收标准》（GB50205-2020）要求。

　　（7）管架振动测试结果表明，管架M1#测点、M2#测点、M3#测点东向、南北向、铅锤向振动速度峰值在规范容许限值内，输油管道正常工作时的振动不会对管架产生影响。

　　（8）既有码头管道支架上部结构承载力验算结果表明，既有管道支架结构

　　构件满足承载力验算要求。

　　（9）由于扩建图纸中框架7、框架8截面尺寸、管道布置与现场检测数据不符，未进行承载力验算。选取其余扩建后典型管架、框架进行既有码头管道支架上部结构承载力验算，验算结果表明，扩建后既有管架结构个别构件不满足承载力验算要求。

　　8.2建议

　　（1）建议聘请专业单位对管道支架构件锈蚀部位以及防腐涂层开裂、脱落部位进行处理。

　　（2）建议在后续使用过程中对管道支架进行定期维护及保养，若发现使用过程中有异常情况并存在安全隐患时，应及时采取有效处理措施。

　　（3）扩建后既有码头管道支架结构个别构件不满足承载力验算要求，建议对不满足验算要求的构件进行加固处理，此次加固施工应聘请具有专业资质的单位完成，加固时应做整体验算。

　　（4）本报告中的计算分析仅供设计人员参考，建议由具有相关资质的设计单位对管道支架结构基础及上部结构进行验算复核。

　　（5）管道支架在后续的使用中不得超过本次验算采用的荷载值，若后期布置情况与本次验算采用荷载值不一致时，需对该管道支架结构承载力进行重新复核验算。