某海水泳池網架結構檢測與加固

劉君華 段世薪

(1.山東建筑大學，山東 濟南 250031; 2.山東省城建工程集團公司，山東 濟南 250014;3.山東省建筑科學研究院，山東 濟南 250031)

1 工程概況

該海水泳池位于青島市開發區，網架長23.1 m，寬15.2 m，總建筑面積約360 m2。泳池主樓為四層框架結構，采用柱下獨立基礎，南側裙房為單層剪力墻結構，采用條形基礎。裙房屋面采用正放四角錐網架結構，網格尺寸為1.9 m×2.1 m，網架矢高1.5 m，節點為螺栓球節點。支承形式:上弦連接在混凝土預埋件上，為上弦對邊支承，一側與主樓連接，一側與裙房連接。節點球、套筒采用Q345鋼，高強螺栓采用40Cr鋼，桿件、支座、支托均采用Q235鋼。使用過程中發現裙房基礎出現不均勻沉降，上部網架結構部分桿件拉裂，部分豎向支座螺栓剪斷。目前該工程裙房基礎已采用壓力注漿法進行加固，為了分析網架結構的安全性，需對該網架進行檢測鑒定，并在此基礎上提出加固處理方案。

2 檢測主要內容和數據分析

2.1 海水泳池南側裙房部分

2.1.1 混凝土強度

依據JGJ/T 23-2011回彈法檢測混凝土抗壓強度技術規程，現場隨機抽取泳池裙房5個混凝土構件，并按批對其混凝土強度進行綜合評定。經檢測，該裙房混凝土強度平均值為34.2 MPa，標準差為2.07 MPa，測區換算強度最小值為28.8 MPa，推定值為30.8 MPa，滿足原設計強度等級C25的要求。

2.1.2 外墻傾斜情況

采用經緯儀對建筑物的整體傾斜進行檢測(含外墻裝修的施工誤差)，建筑物的最大傾斜量位于建筑物的西南角，為68 mm，其傾斜率為6.14‰，依據JGJ 125-99危險房屋鑒定標準(2004年版)第4.5.4條規定，不評為危險點，具體檢測結果如圖1所示。另外，據調查，2012年5月采用壓力注漿法對該泳池裙房基礎進行加固，自注漿完成后，根據觀測泳池裙房外墻與主體連接部位的裂縫未見發展，地基不均勻沉降已趨于穩定，因此目前墻體傾斜不對結構構成危險。

圖1 泳池南側外墻傾斜檢測結果

2.2 網架部分

2.2.1 結構布置及構件尺寸

該屋面為正放四角錐網架結構，上弦桿、腹桿尺寸為φ57×3 mm，下弦桿尺寸為φ48×3 mm，螺栓球直徑為100 mm，軸采用水平支座，?軸，?軸，③軸及⑩軸采用豎向支座。經過對整體結構進行現場檢查，并與設計圖紙進行校對，認為網架的整體構造、結構布置及構件尺寸與設計相符。

具體結構布置見圖2。

圖2 屋面網架結構布置圖

2.2.2 連接構造

該工程采用螺栓球節點，螺栓球表面無過燒、裂紋等質量缺陷，桿件與螺栓球間連接牢固，無松動現象，符合JGJ 78-1991網架結構工程質量檢驗評定標準第3.1.2條的要求。網架軸水平支座采用4M24螺栓通過端板與框架梁連接，?軸，?軸，③軸及⑩軸豎向支座采用4M24螺栓通過端板與框架梁連接，螺栓數量、規格與設計圖紙相符。

2.2.3 焊縫外觀質量

依據GB 50205-2011鋼結構工程施工質量驗收規范，現場對該工程焊縫外觀質量進行了隨機抽查檢測，未發現焊縫表面有氣孔、夾渣、裂紋、擦傷等外觀質量缺陷。

2.2.4 網架撓度

依據JGJ 7-2010空間網格結構技術規程第2.5.1條規定:“網架結構的容許撓度不應超過下列數值:用作屋蓋時為L2/250，用作樓層時為L2/300。L2為網架的短向跨度。”現場抽取2榀網架下弦對其撓度進行了檢測。經檢測，所檢網架下弦撓度均滿足規范要求，檢測結果見表1。

2.2.5 外觀現象

1)裙房南側散水斷裂，雨水順著基礎滲入地基。

表1 網架撓度檢測結果 mm

2)3/A軸～?軸間的混凝土梁底部箍筋及主筋外露，并且有銹蝕現象。

3)網架北側支座端板銹蝕較嚴重，部分支座處端板與混凝土梁連接的螺栓銹蝕剪斷，部分腹桿桿件與封板斷裂如圖3～圖5所示。

圖3 軸支座端板銹蝕較嚴重

圖4 支座處螺栓銹蝕且剪斷

圖5 腹桿斷裂

4)經檢查，部分桿件與螺栓球有輕微銹蝕現象。

3 承載力驗算

根據現場實測結果，采用3D3S系列結構計算軟件對該鋼網架結構進行驗算。

1)荷載取值。

恒荷載按現場實際做法對應GB 50009-2012建筑結構荷載規范中的規定取值，屋面上弦活荷載按0.50 kN/m2，基本風壓按0.60 kN/m2。計算分析主要考慮以下工況組合:1.2靜;1.2靜+1.4活;1.2 靜 +1.4 支座水平推力;1.2 靜 +1.4 活 +0.8 風;1.0 靜 +1.4 風。

2)驗算條件。

依據JGJ 7-2010空間網格結構技術規程及GB 50017-2011鋼結構設計規范，驗算時構件尺寸按實測值，鋼材牌號按Q235。所有的結構布置按現場實測結果，采用3D3S系列結構軟件，輸入計算機，由計算機形成該工程的結構模型進行驗算。

3)驗算結果。

經驗算，該網架結構部分桿件應力比不滿足JGJ 7-2010空間網格結構技術規程的要求。按照目前計算模型，該網架結構部分桿件不滿足設計承載力要求，導致部分腹桿拉裂，需要采取加固措施。從另一角度分析，豎向支座螺栓在支座水平推力作用下剪斷，某種程度上釋放了網架桿件應力，保證了結構的安全性，但是豎向支座的失效，將導致1.0靜+1.4風為主要荷載控制工況，網架部分受拉桿變為受壓桿，不滿足承載力要求，所以需對豎向支座采取加固措施。

4 加固處理方案

1)混凝土梁底部箍筋及主筋外露銹蝕，且處于飽含氯的濕熱環境中，應進行除銹并采用高標號水泥砂漿防護處理。

2)?軸，?軸，③軸及⑩軸上部分支座處端板與混凝土梁連接的螺栓銹蝕嚴重且已剪裂，應采用圖6方法進行加固;10/D軸支座處東北向腹桿桿件與封板處斷裂，應進行更換修復。

圖6 豎向支座加固圖

3)對以上問題處理后，該部分可按目前功能使用，應定期對網架進行維護。

5 結論及建議

基于該工程檢測時發現的問題，為了防止類似事件的發生，得到如下結論和建議:

1)加強對建筑外圍散水的保護，并且做好排水工作，以防止雨水滲入地基，改變地基土的承載力，造成建筑物的不均勻沉降。

2)對于處在飽含氯濕熱空氣環境中的網架結構，鋼構件表面鈍化膜極易破壞，并且有充足的水分和氧氣供應，加劇了鋼構件的銹蝕。應定期對鋼構件進行檢查，發現防腐涂層鼓泡或脫落，應立即除銹并噴涂新的防腐涂層。

[1] 高維成，于巖磊，劉 偉，等.在役鋼結構游泳館的結構安全性檢測研究[J].建筑結構學報，2009，30(4):38-42.

[2] 佐藤清.防銹、防蝕涂裝技術[M].北京:化學工業出版社，1989.

[3] GB 50017-2011，鋼結構設計規范[S].

[4] JGJ 7-2010，空間網格結構技術規程[S].

[5] GB/T 50476-2008，混凝土結構耐久性設計規范[S].

[6] JGJ/T 23-2011，回彈法檢測混凝土抗壓強度技術規程[S].

[7] JGJ 125-99，危險房屋鑒定標準(2004年版)[S].

[8] GB 50205-2011，鋼結構工程施工質量驗收規范[S].

[9] JGJ 78-1991，網架結構工程質量檢驗評定標準[S].

[10] GB 50009-2012，建筑結構荷載規范[S].