某體育場看臺網架結構安全性檢測鑒定

蔣 超 劉來根

(江蘇省建筑工程質量檢測中心有限公司，江蘇 南京 210000)

1 概述

近年來，網架結構由于其自重輕、整體性好、結構穩定等特點越來越多的用于各種體育場館、會展中心等大跨結構的屋蓋體系，但是施工技術的瑕疵以及后期維護不到位的情況使得很多網架結構出現桿件銹蝕、連接節點松動等影響結構安全的現象，對該類網架進行全面有效的檢測鑒定能夠及時發現存在的安全隱患，避免發生安全事故。

2 工程概況

該網架為正放四角錐螺栓球節點網架，由6顆下弦螺栓球節點作為支座與下部混凝土柱相連，屋面為彩鋼瓦。該工程建于2002年左右，相關施工資料已全部丟失。

3 現場檢查、檢測

3.1 結構布置測繪

現場采用高精度全站儀對鋼網架進行復位測量，并將測點坐標導入到CAD中，根據測量數據繪制網架結構布置示意圖，如圖1，圖2所示。上弦桿桿件間距如圖3所示，下弦桿桿件間距如圖4所示。其中X2/XC，X11/XC，X2/XF，X5/XF，X8/XF，X11/XF下弦螺栓球節點與下部混凝土柱相連。

3.2 桿件尺寸檢測

由于該網架桿件較多，且無圖紙進行參考，因此現場先對該網架桿件按大小進行分類，并用游標卡尺進行直徑測量，經過全面核查，桿件直徑共有5種不同尺寸，從小到大分別為48 mm，60 mm，76 mm，89 mm和108 mm；接著針對每一種直徑抽測部分桿件，采用超聲測厚儀進行桿件壁厚測量，結果表明該工程共使用了48 mm×3.5 mm，60 mm×3.5 mm，76 mm×3.75 mm，89 mm×4 mm，108 mm×4 mm共計5種不同截面尺寸的桿件。

3.3 涂層厚度檢測

由于網架長期暴露在室外且許久未進行重新涂裝等日常維護，為了解桿件漆膜厚度是否符合規范要求，現場抽取部分桿件，采用漆膜測厚儀進行干漆膜總厚度檢測，漆膜厚度檢測結果介于40 μm～90 μm之間，不滿足GB 50205—2001鋼結構工程施工質量驗收規范中相關要求。

3.4 螺栓連接質量檢查

網架連接節點的牢固性直接影響到整個結構的穩定與承載能力，一旦螺栓球節點連接出現問題，可能引起整個結構的坍塌，因此需要著重關注螺栓球節點的連接質量；現場對該工程網架所用螺栓連接質量進行了隨機抽檢，主要通過觀察和敲擊法檢查節點螺栓有無松動現象，螺栓是否存在未擰緊、脫絲現象。經現場抽檢，抽檢處緊固件連接質量良好，未發現該工程螺栓連接出現明顯的間隙、松動、脫絲現象。

3.5 鋼結構構件缺陷檢查

鋼結構構件容易出現銹蝕、變形等問題，銹蝕會減小桿件截面尺寸、變形會影響桿件受力情況，這都會影響結構的承載能力，因此現場需要仔細檢查。現場對該工程鋼結構構件缺陷進行了檢查，靠近支座的下弦桿X2/XC-XD存在彎曲變形現象，多處網架桿件及螺栓球節點存在銹蝕現象。

3.6 支座連接檢查

現場對該工程支座連接進行檢查，經現場檢查，該網架支座為下弦螺栓球支座擱置于混凝土柱頂，與混凝土柱頂預埋鋼板采用螺栓連接，未見螺栓存在缺失及松動情況，連接基本牢固。

3.7 圍護系統檢查

現場對該工程圍護系統進行檢查，經現場檢查，該工程屋面板、檁條及天溝均存在銹蝕情況；部分檁條與檁托之間、相連檁條之間無可靠連接，實景如圖5，圖6所示。

4 承載力驗算

4.1 計算參數取值

計算參數取值見表1。

表1 計算參數取值表

4.2 結構模型

根據現場對結構復位測量以及各種桿件截面尺寸的檢測結果，采用有限元分析軟件進行結構建模，材料及荷載信息依據表1進行取值，模型示意圖如圖7所示，不同的顏色表示不同的截面尺寸。

4.3 計算分析結果

4.3.1強度驗算結果

驗算結果表明，部分桿件強度應力比大于1，主要集中在支座處，最大值為1.42，結果示意圖如圖8所示；由圖8可知，X2/XC，X11/XC支座周圍桿件強度應力比相比其他部位桿件強度應力比較大，大部分桿件強度應力比介于0.03～0.50之間。

4.3.2撓度驗算結果

驗算結果表明，在恒荷載與活荷載標準值作用下的最大撓度值未超出規范允許偏差要求，位移驗算結果如圖9所示；其中節點最大位移值為-32.8 mm，出現在軸懸挑端中間部位，并且向兩端及內部均為遞減變化。

4.3.3桿件長細比驗算結果

驗算結果表明，桿件長細比均滿足規范要求，示意圖如圖10所示；大部分桿件長細比介于120～180之間。

5 檢測鑒定結論

由于該網架主要存在以下幾個問題：

1)個別桿件存在彎曲變形現象，多處桿件存在銹蝕情況；

2)部分檁條與檁托之間、相連檁條之間無可靠連接；

3)驗算結果表明，部分桿件強度應力比大于1.05，存在c級和d級構件。

綜上所述，依據中華人民共和國國家標準GB 50292—2015民用建筑可靠性鑒定標準，該工程網架結構單元安全性評為Cu級。

6 建議

結合該工程后續使用要求和目標使用年限，聘請有資質的設計及施工單位對承載能力不足的桿件進行補強處理、對銹蝕的桿件按規范要求進行防腐處理、對銹蝕嚴重的屋面板進行更換處理；妥善處理前宜暫停使用。

7 結語

目前國內很多網架結構(如看臺網架、收費站網架等)長期暴露在室外，并且由于未能做到及時維護導致桿件很容易受到侵蝕，對其進行準確的安全性評估、提出合理的處理建議是該類結構能夠長期安全使用的保障。