鋼結構網架安全性鑒定實踐

【摘要】基于新增裝飾裝修工程吊頂荷載對原有網架結構的影響問題，對某單位鋼結構網架工程開展相應安全性技術鑒定與研究，探討了鋼結構網架工程鑒定較為科學嚴謹的方法步驟和標準要求，采取了研究分析資料、檢查工程實體、現場檢測與試驗、結構計算驗算等方法，得出了合理可靠的結論建議，對相關工程項目的實施和相關工程問題的研究具有一定參考價值。

【關鍵詞】鋼結構； 網架結構； 荷載； 結構安全； 技術鑒定

【中圖分類號】TU393.3【文獻標志碼】A

［定稿日期］2023-10-08

［作者簡介］郝健（1975—），男，碩士，高級工程師，從事土木工程建設、施工及管理工作。

0 引言

鋼結構網架是由多根鋼制桿件按照一定的網格形式通過節點連結而成的空間結構，具有空間受力小、重量輕、剛度大、抗震性好、施工方便、用料經濟、工期短等優點，一般作為體育館、影劇院、展覽廳、候車廳、體育場看臺、加油站、機庫、工業車間等建筑的屋蓋，因其便于工廠化生產和工地安裝，在生產和生活中得到了十分廣泛的應用。網架結構作為一種空間桿系結構，節點一般設計成鉸結，桿件主要承受軸力作用，結構體系為高次超靜定結構，能夠較好地承受集中荷載、動力荷載和非對稱荷載。但鋼結構網架工程完工后，必須注重經常性的檢查、維護和管理，防止結構構件出現銹蝕、變形、裂紋或者焊接部位、支座連接部位強度降低造成安全隱患。特別是對鋼結構網架工程進行裝飾、裝修、加固、改建、翻建，以及地基基礎條件發生變化，上部荷載調整變化時，必須進行相應的安全性檢測鑒定，有效預防工程安全事故的發生。本文基于裝修工程吊頂荷載對原有網架結構的影響問題，對某單位鋼結構網架工程開展了安全性技術鑒定與研究。

1 工程概況

某單位鋼結構網架工程于2012年建成，網架結構形式為正放四角錐形式，平面尺寸為25 m×49.9 m，網架面積1 242 m2，多點支承于下部混凝土框架結構上。該結構設計使用年限為50年，基本風壓為0.3 kN/m2，活荷載為0.5 kN/m2，上弦層恒荷載為0.3 kN/m2。網架桿件、封板、錐頭和套筒鋼材均為Q235B鋼，鋼管和板材均有質量保證書。結構設計要求荷載必須作用在節點上，桿件不承受橫向荷載。為評估鑒定裝飾裝修工程新增吊頂荷載對原有網架結構的影響，采取相應檢測鑒定措施對該鋼結構網架進行全面系統的安全性技術鑒定與研究。

2 鑒定依據

鋼結構網架安全性技術鑒定與研究主要以原工程竣工圖、工程設計資料文件和工程實體為基礎，展開資料分析核查、檢查量測、現場試驗和計算分析。安全性技術鑒定主要控制指標必須嚴格依據國家和行業現行相關規范標準，必須詳盡了解所有相關強制性規范，準確把握規范標準的相關條文要求，并在檢測鑒定過程中扎實對照執行，按照規范明確的項目內容、方法步驟實施，確保充分滿足相應標準要求。本項目主要依據的國家和行業現行相關規范標準有GB 5009-2012《建筑結構荷載規范》、GB 50017-2017《鋼結構設計標準》、JGJ 7-2010《空間網格結構技術規程》、GB 50223-2008《建筑工程抗震設防分類標準》、GB 50300-2013《建筑工程施工質量驗收統一標準》、GB 50205-2001《鋼結構工程施工質量驗收規范》、GB/T 50621-2010《鋼結構現場檢測技術標準》、GB50011-2010《建筑抗震設計規范》等。

3 開展圖紙資料核查

圖紙資料核查是鋼結構網架安全性鑒定的重要基礎步驟，通過圖紙資料核查充分了解原工程設計主旨、計算方法、主要指標、基本結構和基礎數據，從而對原工程有全面、準確、深入的了解，在此基礎上才能進行客觀準確的安全性檢測與鑒定。本項目鋼結構網架安全性技術鑒定與研究小組經過認真核查，原網架工程資料有結構設計施工圖和主要質量保證資料，包括網架桿件出廠合格證、材質復檢報告，以及高強螺栓與螺栓球鋼管、封板配合的組合試驗報告等。

工程資料顯示，該網架為正放四角錐網架結構，多點支承在下部混凝土柱上。網架為螺栓球網架，由螺栓球、高強螺栓、無紋螺母、封板（或錐頭）及桿件等構件組成。其中桿件與封板（或錐頭）采用焊接方式連接，桿件與螺栓球通過高強螺栓連接。

4 開展現場檢查及分析

4.1 結構布置檢查

現場檢查證實，網架為雙層正放四角錐平板網架結構，下弦通過螺栓球支座多點支承于鋼筋混凝土框架柱頂，屋面采用有檁屋蓋，屋面板為巖棉夾心保溫板屋面，檁條通過小立柱連于上弦螺栓球節點，網架桿件規格與設計圖紙相符。通過現場搭設腳手架對網架結構關鍵部位進行認真細致的檢查，特別是對主要受力構件、容易銹蝕部位、漆面容易老化脫落等部位的檢查，該網架結構桿件未發現影響結構安全的局部變形，現場量測的構件尺寸和結構幾何關系與原工程圖紙基本一致，所有構件均未發現明顯的裂紋和其他強度失效特征。在不增加其他荷載的情況下，工程目前使用狀況良好，沒有潛在的安全隱患，符合原設計強度和使用壽命。

4.2 支座連接檢查

網架支座采用半球節點通過固結支座與柱頂預埋板焊接連接，可見焊縫平整，焊接處未發現表面裂紋，無焊疤、焊瘤、虛焊等焊接質量缺陷?，F場檢查中發現部分支座底板與混凝土柱頂預埋件間縫隙較大，對網架結構剛度和穩定性造成不利影響，在后期施工中應當采取相應措施予以處理。

4.3 節點連接構造檢查

結構桿件與螺栓球通過高強螺栓連接，經現場檢查證實桿件與螺栓球安裝無異常，高強螺栓安裝到位。桿件與錐頭（或封板）采用焊接連接，檢查過程中未發現焊縫的外觀缺陷。結構構件的連接部位未發現明顯松動、滑移、裂紋等異?，F象，節點連接構造符合相關規范要求。

4.4 銹蝕檢查

現場針對網架結構容易受雨水、潮濕空氣、地表水侵蝕的部位進行了認真檢查，對容易受到日照的部位表面涂層老化情況進行了檢查，對主要桿件、支座以及與混凝土結合部位等進行了仔細檢查，未發現網架結構出現明顯銹蝕部位，網架結構表面防腐涂料未出現明顯老化跡象，鋼結構表面防銹蝕處理措施效果較好，有效確保了結構構件的強度和使用壽命。

4.5 網架撓度檢測

根據鋼結構網架下步裝飾裝修設計方案，對后期將增加的荷載進行了測算，對荷載分布情況進行了現場核對，模擬相應的荷載情況對網架結構實施加載試驗。通過模擬加載現場試驗，實際測得吊頂龍骨轉換層安裝完畢后，網架跨中最大撓度為下撓50.5 mm，觀眾席區域網架跨中最大撓度為下撓58 mm，其值在規范允許范圍內（為100 mm）?，F場荷載試驗過程中，未發現網架結構強度、剛度和穩定性出現異常情況，卸載后結構恢復原狀，結構構件在彈性限度內發生形變。

4.6 螺栓球節點吊桿現場拉拔試驗

根據裝飾裝修設計方案，裝修層轉換龍骨通過20 mm鋼拉桿與網架下弦層球節點相連，鋼拉桿與節點采用螺紋絲口連接，根據裝修荷載需要，要求吊桿能夠承受5 kN的設計荷載。為了檢驗鋼拉桿強度及絲口連接能否滿足吊頂設計荷載要求，抽樣三組吊桿進行現場拉拔試驗。拉拔試驗結果顯示吊桿荷載為10 kN左右時，未發生破壞現象。吊桿現場拉拔試驗結果驗證了20 mm鋼拉桿與網架下弦層球節點采用螺紋絲口連接的可行性和連接強度的可靠性，為網架工程下步裝飾裝修方案的實施提供了試驗數據支持。

5 結構復核驗算

根據現場檢查情況和裝修荷載測算結果，鑒于該網架結構未出現明顯的結構強度衰減影響因素，因此以原有結構體系為基礎，各項參數按原設計方案取值，充分考慮裝飾裝修新增荷載影響，對該網架進行結構復核驗算，復核采用自行開發結構計算程序，主要復核參數：

上弦層恒荷載： 0.3 kN/m2 ；

上弦層活荷載：0.5 kN/m2；

下弦層裝飾裝修恒載：觀眾區0.5 kN/m2；

基本風壓標準值：0.3 kN/m2；

抗震設防：抗震設防烈度7度（0.1g），第三組，場地類別Ⅱ類。

驗算結果表明，屋蓋網架結構局部桿件穩定承載力滿足現行規范要求，裝飾裝修工程實施前無需對原網架結構進行加固處理，可以按裝修設計方案進行施工。該鋼結構網架工程裝飾裝修完成后，整體安全性具有可靠保障。

6 結論及建議

（1）鋼結構網架后期裝飾裝修安全性技術鑒定工作，應深入研究分析原工程資料，現場對結構布置、連接支座、節點連接構造、銹蝕情況等進行認真核查，針對裝修設計方案，開展網架撓度檢測和螺栓球節點吊桿現場拉拔試驗。在此基礎上，根據現場檢查結果和裝修荷載調查結果對網架進行結構復核驗算，得出最終結論。

（2）根據相關荷載數據及設計圖紙對網架結構的承載能力進行驗算復核，并結合現場檢查結果綜合分析判斷，該網架結構能夠承受本次裝飾裝修工程增加的下弦恒荷載，其承載力滿足相關規范要求。

（3）現場進行的三組吊頂拉桿抗拔力現場試驗顯示吊頂拉桿與下弦螺栓球節點連接承載力大于10 kN，滿足設計荷載5 kN的承載力要求，試驗結果驗證了連接的可行性。

（4）建議后期將底板與混凝土柱頂預埋件間較大縫隙處，采用灌漿料進行封閉，以增加結構強度、剛度、穩定性并防止銹蝕；今后使用過程中定期對網架結構進行檢查，加強維護、保養和日常管理，以確保結構安全性、使用壽命和使用功能不受影響。

參考文獻

［1］ 路彥興， 龐文忠， 趙士永， 等.鋼結構檢測與評定技術［M］.北京：中國建材工業出版社，2020.5.

［2］ 牟在根.簡明鋼結構設計與計算［M］.北京：人民交通出版社，2005.9.

［3］ 趙偉.鋼結構檢測［M］.北京：人民交通出版社，2019.8.