某加油站網(wǎng)架罩棚安全性的檢測(cè)鑒定分析

馮照平 王 永 閆修安

〔國家網(wǎng)架及鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心 江蘇徐州 221000〕

隨著現(xiàn)代建筑美學(xué)的發(fā)展和使用功能的要求，空間結(jié)構(gòu)的應(yīng)用越來越多，并以其大空間、多功能、內(nèi)部布置靈活等突出優(yōu)勢(shì)，在建筑結(jié)構(gòu)中發(fā)揮著越來越重要的作用。加油站網(wǎng)架罩棚的結(jié)構(gòu)是其中一種空間結(jié)構(gòu)。近年來一些在役的加油站罩棚結(jié)構(gòu)，在早期的租賃或物權(quán)轉(zhuǎn)移過程中，幾易其主，設(shè)計(jì)文件缺失，加之使用時(shí)間較久、環(huán)境復(fù)雜，使用方對(duì)其結(jié)構(gòu)的安全性把握不準(zhǔn)。本文依據(jù)GB 50017—2003《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》、GB/T 50621—2010《鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》和GB/T 50344—2004《建筑結(jié)構(gòu)檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》，參照J(rèn)GJ 7—2010《空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》和GB/T 50205—2001《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》，以某未提供設(shè)計(jì)文件的加油站網(wǎng)架罩棚的結(jié)構(gòu)安全性為例進(jìn)行了鑒定，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，利用3D3S設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)驗(yàn)算，綜合現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)情況和驗(yàn)算結(jié)果，依據(jù)GB 50292—2015《民用建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行了鑒定分析，可為類似結(jié)構(gòu)的安全性鑒定提供參考。

1 工程概況

該加油站罩棚結(jié)構(gòu)為正放四角錐螺栓球節(jié)點(diǎn)網(wǎng)架，下弦柱點(diǎn)支承，6根鋼柱，屋面板為彩色壓型鋼板(圖1)。委托單位未提供任何竣工驗(yàn)收資料，設(shè)計(jì)、施工及監(jiān)理單位不詳。為了解現(xiàn)階段該罩棚的安全性，為下一步的使用和改造提供依據(jù)，使用單位委托某檢驗(yàn)中心對(duì)其進(jìn)行安全性檢測(cè)。

圖1 罩棚內(nèi)部網(wǎng)架結(jié)構(gòu)

2 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)

2.1 結(jié)構(gòu)布置

現(xiàn)場(chǎng)用激光測(cè)距儀對(duì)網(wǎng)架下弦網(wǎng)格尺寸、上下弦球中心高差和鋼柱高度等進(jìn)行了測(cè)量，結(jié)構(gòu)布置見圖2。網(wǎng)架上下弦球中心高差為800 mm，鋼柱高為7 200 mm，柱距為12 000×18 000 mm，下弦網(wǎng)格尺寸為2 000 mm。

圖2 結(jié)構(gòu)布置

2.2 構(gòu)件規(guī)格和材質(zhì)

現(xiàn)場(chǎng)對(duì)網(wǎng)架桿件規(guī)格進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)定位，共有1號(hào)(φ48 mm)、2號(hào)(φ60 mm)、3號(hào)(φ75.5 mm)、4號(hào)(φ88.5 mm)、5號(hào)(φ114 mm)5種規(guī)格桿件，因缺乏設(shè)計(jì)圖紙，將每根桿件按規(guī)格編號(hào)標(biāo)到現(xiàn)場(chǎng)繪制的圖紙上。

依據(jù)GB/T 50621—2010《鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》和GB/T 50344—2004《建筑結(jié)構(gòu)檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》，隨機(jī)抽取φ48 mm計(jì)32根，φ60 mm計(jì)8根，φ75.5 mm計(jì)8根，φ88.5 mm計(jì)5根，φ114 mm計(jì)2根，并采用游標(biāo)卡尺和超聲波測(cè)厚儀測(cè)量桿件銹蝕部位的直徑和壁厚。φ48 mm壁厚平均值為3.16 mm，φ60 mm壁厚平均值為3.06 mm，φ75.5 mm壁厚平均值為3.36 mm，φ88.5 mm壁厚平均值為3.96 mm，φ114 mm壁厚平均值為3.51 mm。

根據(jù)GB/T 50621—2010《鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》的要求，采用鉆取鋼屑的辦法，在現(xiàn)場(chǎng)抽取網(wǎng)殼桿件和螺栓球各一件取樣進(jìn)行化學(xué)分析，測(cè)定碳(C)、硅(Si)、錳(Mn)、磷(P)、硫(S)5種元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，桿件的5元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)符合Q235的技術(shù)要求，螺栓球的5元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)符合45號(hào)的技術(shù)要求。5種元素的含量見表1。

表1 構(gòu)件材質(zhì)

2.3 節(jié)點(diǎn)和焊縫的連接質(zhì)量

焊縫質(zhì)量對(duì)于桿件的承載力影響很大，等強(qiáng)連接的錐頭(封板)與鋼管對(duì)接焊縫應(yīng)滿足二級(jí)焊縫質(zhì)量要求。現(xiàn)場(chǎng)抽取符合要求的錐頭(封板)與鋼管對(duì)接焊縫計(jì)30道進(jìn)行超聲波探傷檢測(cè)，φ75.5 mm規(guī)格桿件的焊縫不符合二級(jí)焊縫質(zhì)量要求。

2.4 構(gòu)件銹蝕及損傷

2.4.1 銹蝕

現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，圍檐板及屋面板基本完好；檁條及檁條支托普遍點(diǎn)蝕，天溝接縫處銹蝕，桿件普遍點(diǎn)蝕，球節(jié)點(diǎn)銹蝕；因桿件普遍銹蝕，故未進(jìn)行涂層厚度檢測(cè)。

2.4.2 損傷與節(jié)點(diǎn)連接

現(xiàn)場(chǎng)對(duì)所有桿件進(jìn)行逐一排查，共發(fā)現(xiàn)8根彎曲桿件，并將具體位置標(biāo)在準(zhǔn)備好的圖紙上。對(duì)該網(wǎng)架所有螺栓球連接節(jié)點(diǎn)的連接情況進(jìn)行檢查，共發(fā)現(xiàn)19處套筒松動(dòng)桿件，并將具體位置標(biāo)在準(zhǔn)備好的圖紙上。

2.5 支座高差和網(wǎng)架撓度

該網(wǎng)架共有6個(gè)支座。利用游標(biāo)卡尺測(cè)量支座尺寸，筋板厚16 mm，支座球直徑150 mm，支座高度為250 mm，支座底板厚20 mm，柱頂板厚20 mm，過渡板厚20 mm。過渡板與支座底板通過螺栓單螺母連接。

利用全站儀測(cè)量各支座和測(cè)點(diǎn)相對(duì)高程，計(jì)算出支座高差和網(wǎng)架撓度。支座高差符合規(guī)范要求，網(wǎng)架撓度未超過GB/T 50292—2015《民用建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定“不適于繼續(xù)承載的變形”的要求。

3 設(shè)計(jì)驗(yàn)算

3.1 設(shè)計(jì)驗(yàn)算資料

設(shè)計(jì)驗(yàn)算部分使用3D3S鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)結(jié)果綜合分析。因委托方未提供設(shè)計(jì)圖紙，所建模型基于現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)數(shù)據(jù)。網(wǎng)殼計(jì)算模型見圖3。根據(jù)規(guī)范要求，桿件設(shè)計(jì)強(qiáng)度取215 MPa，λ壓=180，λ拉=180。以實(shí)際測(cè)量值和GB 50009—2012《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》的規(guī)范設(shè)計(jì)值代入計(jì)算模型，桿件規(guī)格和材料設(shè)計(jì)強(qiáng)度見表2。

表2 材料規(guī)格表

圖3計(jì)算模型

3.2 結(jié)構(gòu)驗(yàn)算結(jié)果

經(jīng)驗(yàn)算，該網(wǎng)架結(jié)構(gòu)中不存在超應(yīng)力桿件和長(zhǎng)細(xì)比超限桿件，網(wǎng)架承載力滿足規(guī)范要求。

4 安全性鑒定分析和建議

檁條普遍銹蝕，構(gòu)件普遍銹蝕；有8根桿件彎曲，桿件彎曲后，降低了桿件承載能力；有19處套筒松動(dòng)，使節(jié)點(diǎn)承載力降低。φ75.5 mm桿件的焊縫檢測(cè)結(jié)果不符合二級(jí)焊縫質(zhì)量要求。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)和結(jié)構(gòu)驗(yàn)算結(jié)果，該網(wǎng)架安全性評(píng)定結(jié)果如下：①按所含構(gòu)件的承載力進(jìn)行評(píng)定時(shí)，網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的安全性評(píng)為Cu級(jí)。②按照結(jié)構(gòu)整體性進(jìn)行評(píng)定時(shí)，網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的安全性評(píng)為Cu級(jí)。根據(jù)GB 50292—2015，該網(wǎng)架結(jié)構(gòu)安全性評(píng)為Cu級(jí)，應(yīng)采取相應(yīng)處理措施。

該網(wǎng)殼應(yīng)采取以下相應(yīng)處理措施：

對(duì)網(wǎng)架彎曲桿件、連接有缺陷的桿件進(jìn)行加固處理；對(duì)銹蝕桿件、球節(jié)點(diǎn)、檁條、天溝等清除銹蝕后重做防腐；委托具有相關(guān)資質(zhì)和經(jīng)驗(yàn)的單位制定整改加固方案并進(jìn)行加固整改，加固整改完成后應(yīng)定期維護(hù)和檢查并制定惡劣氣象條件下的應(yīng)急預(yù)案。

5 結(jié)語

以某無設(shè)計(jì)文件的加油站網(wǎng)架罩棚結(jié)構(gòu)的安全性鑒定為例，介紹了此類工程鑒定的詳細(xì)過程和重點(diǎn)控制內(nèi)容，對(duì)網(wǎng)架的結(jié)構(gòu)布置、構(gòu)件規(guī)格尺寸、構(gòu)件材質(zhì)、節(jié)點(diǎn)連接、桿件彎曲、構(gòu)件銹蝕、支座高差和網(wǎng)架撓度等關(guān)鍵性技術(shù)指標(biāo)，按照現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了檢測(cè)鑒定，并對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)量結(jié)果進(jìn)行了結(jié)構(gòu)驗(yàn)算分析，最后綜合檢測(cè)結(jié)果，給出了安全性鑒定結(jié)論及建議，對(duì)類似工程的安全性檢測(cè)鑒定具有一定的參考意義。