趙 鋼

（1.安徽省建筑科學(xué)研究設(shè)計(jì)院，安徽 合肥 230031；2.安徽省建筑工程質(zhì)量第二監(jiān)督檢測(cè)站，安徽 合肥 230031）

0 引言

網(wǎng)架、網(wǎng)殼是一種新型的屋蓋承重結(jié)構(gòu)，屬于多次超靜定空間結(jié)構(gòu)體系，它改變了一般平面桁架結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)，能夠承受來(lái)自各方面的荷載。這種平板形網(wǎng)架，結(jié)構(gòu)新穎美觀，桿件規(guī)律性強(qiáng)，網(wǎng)格劃一，整體性好，空間剛度大，抗震性能好，桿件之間全部采用焊接或螺栓連接，便于安裝，操作簡(jiǎn)便，受力明確。它廣泛用于體育館、展覽廳、餐廳、候車室、倉(cāng)庫(kù)及單層多跨工業(yè)廠房等屋蓋承重結(jié)構(gòu)。

筆者以某體育館屋面正放平面四角錐螺旋球網(wǎng)架結(jié)構(gòu)為例，對(duì)照《民用建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》（GB50292-2015）[1]對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)檢測(cè)鑒定，綜合結(jié)構(gòu)目前使用狀況、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)結(jié)果及結(jié)構(gòu)驗(yàn)算結(jié)論，對(duì)該工程的安全性等級(jí)評(píng)定，并對(duì)出現(xiàn)的問題提出合理化加固建議。

1 工程概況

1.1 設(shè)計(jì)概況

某體育館設(shè)計(jì)為三層框架結(jié)構(gòu)，工程建筑高度20.655m。建筑耐火等級(jí)一級(jí)，屋面防水等級(jí)Ⅱ級(jí)，室內(nèi)環(huán)境污染控制類別為Ⅱ類，抗震設(shè)防烈度6度，設(shè)計(jì)基本地震加速度0.05g，設(shè)計(jì)地震分組為第一組，建筑抗震設(shè)防類別為丙類，設(shè)計(jì)使用年限50年，結(jié)構(gòu)安全等級(jí)二級(jí)，框架抗震等級(jí)為二級(jí)，地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)為丙級(jí)，建筑樁基設(shè)計(jì)等級(jí)為丙級(jí)。

基礎(chǔ)為人工挖孔灌注樁基礎(chǔ)，樁基礎(chǔ)混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度為C30，持力層為第③-1層全風(fēng)化安山巖。上部承重結(jié)構(gòu)為框架結(jié)構(gòu)，屋面為正放四角錐螺栓球網(wǎng)架?？蚣芙Y(jié)構(gòu)混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)均為C30；屋面網(wǎng)架平面尺寸為52m×69.4m，屋面單脊雙坡；桿件、錐頭、檁條、支撐及鋼梁等鋼構(gòu)件材質(zhì)為Q235B。

圖1 體育館現(xiàn)狀

1.2 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)調(diào)查

本工程屋面網(wǎng)架為周邊支撐的四角錐螺栓球鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架[2]，網(wǎng)架采用下弦支承，周邊支座支承構(gòu)件為現(xiàn)澆混凝土柱，網(wǎng)架平面總尺寸為52m×69.4m，設(shè)28處支座，東西各挑出7.2m。網(wǎng)架屋面主檁條采用C型鋼（實(shí)測(cè)C140×50×20×2.1，設(shè)計(jì)C140×50×20×2.2），次檁條采用C型鋼（實(shí)測(cè)C120×50×20×2.1，設(shè)計(jì)C120×50×20×2.2），屋 面 板 采 用0.5mm厚820壓型鋼板。工程于2013年8月開工，2015年5月完工，目前工程尚未裝修啟用。

檢測(cè)人員進(jìn)場(chǎng)檢測(cè)期間，屋面網(wǎng)架及屋面彩鋼瓦已安裝完畢，采光板已損壞，未進(jìn)行裝飾裝修，網(wǎng)架尚無(wú)暖通、消防、吊頂、隔斷、燈具、智能化等后期裝修荷載。

2 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)

2.1 網(wǎng)架桿件截面尺寸

采用鋼尺、游標(biāo)卡尺、金屬測(cè)厚儀對(duì)現(xiàn)場(chǎng)隨機(jī)抽取的網(wǎng)架桿件外徑及壁厚檢測(cè)，部分抽測(cè)結(jié)果匯總?cè)绫?所示。結(jié)果表明：抽檢網(wǎng)架桿件規(guī)格基本符合設(shè)計(jì)及施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范要求[3]。

桿件外徑及壁厚檢測(cè)結(jié)果匯總表（單位：mm） 表1

2.2 網(wǎng)架桿件焊縫

現(xiàn)場(chǎng)隨機(jī)抽取部分網(wǎng)架桿件，采用金屬超聲波探傷儀對(duì)桿件與錐頭的對(duì)接焊縫內(nèi)部質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，部分抽測(cè)結(jié)果匯總?cè)绫?所示。結(jié)果表明：抽檢網(wǎng)架桿件與錐頭間的對(duì)接焊縫內(nèi)部質(zhì)量等級(jí)能夠滿足《鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)范》（GB50661-2011）[4]的二級(jí)焊縫要求。

焊縫超聲波探傷結(jié)果匯總表 表2

2.3 網(wǎng)架桿件節(jié)點(diǎn)螺栓緊固情況

現(xiàn)場(chǎng)隨機(jī)抽取部分網(wǎng)架桿件與螺栓球節(jié)點(diǎn)，采用目測(cè)及錘擊法檢測(cè)節(jié)點(diǎn)螺栓緊固情況，部分抽測(cè)結(jié)果匯總?cè)绫?所示。結(jié)果表明：抽檢的桿件-螺栓球節(jié)點(diǎn)未發(fā)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)螺栓存在明顯松動(dòng)現(xiàn)象，節(jié)點(diǎn)螺栓緊固情況符合施工驗(yàn)收規(guī)范要求[5]。

網(wǎng)架桿件與螺栓球節(jié)點(diǎn)螺栓緊固情況 表3

2.4 網(wǎng)架支座節(jié)點(diǎn)連接情況

根據(jù)設(shè)計(jì)要求：網(wǎng)架球支座與柱頭預(yù)埋鋼板間設(shè)置過渡鋼板，柱頭預(yù)埋鋼板與過渡鋼板間采用現(xiàn)場(chǎng)角焊縫連接，網(wǎng)架球支座與過渡鋼板間采用螺栓連接，支座部位節(jié)點(diǎn)球與支座十字板間采用現(xiàn)場(chǎng)角焊縫連接。

現(xiàn)場(chǎng)抽取部分節(jié)點(diǎn)對(duì)其安裝質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)：柱頂預(yù)埋件與支座過渡板間存在未貼合現(xiàn)象，連接焊縫普遍存在塞鋼筋及漏焊等現(xiàn)象；螺栓存在單螺帽、無(wú)墊片及未擰緊等現(xiàn)象；螺栓墊塊與支座底板未按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行焊接。部分缺陷圖如圖2-圖5，結(jié)果匯總于表4。

圖2 節(jié)點(diǎn)懸空

圖3 柱頂節(jié)點(diǎn)連接，單螺帽

圖4 支座節(jié)點(diǎn)，螺栓缺墊片

圖5 檁條與檁托件連接焊縫

網(wǎng)架構(gòu)件支座節(jié)點(diǎn)檢測(cè)結(jié)果匯總表 表4

2.5 桿件變形及銹蝕

網(wǎng)架節(jié)點(diǎn)及構(gòu)件經(jīng)檢測(cè)：網(wǎng)架個(gè)別上弦桿件及下弦桿件存在變形，另外檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)主次鋼構(gòu)件普遍存在明顯返銹現(xiàn)象。詳見現(xiàn)場(chǎng)照片圖6-圖9及表5。

圖6 上弦桿件變形

圖7 下弦桿件變形

圖8 網(wǎng)架構(gòu)件表面泛銹

圖9 支座節(jié)點(diǎn)表面泛銹

網(wǎng)架桿件變形檢測(cè)結(jié)果匯總表 表5

2.6 其他

主檁條與檁托件及主檁條與次檁條節(jié)點(diǎn)采用現(xiàn)場(chǎng)焊接連接，實(shí)測(cè)節(jié)點(diǎn)焊縫長(zhǎng)度偏小，不符合規(guī)范要求。

3 結(jié)構(gòu)驗(yàn)算

結(jié)合原設(shè)計(jì)圖紙和現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)結(jié)果，使用同濟(jì)大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件3D3S v11.0版，按現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)對(duì)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模驗(yàn)算。

3.1 網(wǎng)架荷載取值

基本風(fēng)壓：0.40N/m2；地面粗糙度類別：B類，體型系數(shù)1.3。

基本雪壓：0.75kN/m2（按100年一遇的雪壓取值）。

屋面恒荷載：上弦0.50kN/m2，下弦1.00kN/m2。

屋面活荷載：上弦0.50kN/m2。

3.2 驗(yàn)算結(jié)論：

經(jīng)驗(yàn)算，結(jié)果表明：部分網(wǎng)架桿件承載能力不符合規(guī)范要求。

4 鑒定結(jié)論

4.1 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)承載功能等級(jí)

抽檢網(wǎng)架桿件規(guī)格基本符合設(shè)計(jì)及施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范要求，抽檢網(wǎng)架桿件與錐頭間的對(duì)接焊縫內(nèi)部質(zhì)量等級(jí)符合設(shè)計(jì)及施工驗(yàn)收規(guī)范要求。

網(wǎng)架節(jié)點(diǎn)及構(gòu)件經(jīng)檢測(cè)：網(wǎng)架個(gè)別上弦桿件及下弦桿件存在變形；柱頂預(yù)埋件與支座過渡板間存在未貼合現(xiàn)象，連接焊縫普遍存在塞鋼筋及漏焊等現(xiàn)象；螺栓墊塊與支座底板未按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行焊接，螺栓存在單螺帽、無(wú)墊片及未擰緊等現(xiàn)象；主次鋼構(gòu)件普遍存在明顯返銹現(xiàn)象；上述問題存在一定安全隱患。

主檁條與檁托件及主檁條與次檁條節(jié)點(diǎn)采用現(xiàn)場(chǎng)焊接連接，實(shí)測(cè)節(jié)點(diǎn)焊縫長(zhǎng)度偏小，不符合規(guī)范要求。

經(jīng)對(duì)原設(shè)計(jì)進(jìn)行結(jié)構(gòu)驗(yàn)算：部分網(wǎng)架桿件承載能力不符合規(guī)范要求。

綜上所述，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)承載功能等級(jí)可評(píng)為Cu級(jí)。

4.2 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)整體性

屋面網(wǎng)架桿件未發(fā)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)螺栓存在明顯松動(dòng)現(xiàn)象；柱頂預(yù)埋件與支座過渡板間存在未貼合現(xiàn)象，連接焊縫普遍存在塞鋼筋及漏焊等現(xiàn)象，網(wǎng)架支座與主體結(jié)構(gòu)框架柱間連接不當(dāng)。綜上所述，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的整體性等級(jí)可評(píng)定為Cu級(jí)。

4.3 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)安全性鑒定評(píng)級(jí)

對(duì)照《民用建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》，該工程網(wǎng)架結(jié)構(gòu)安全性等級(jí)可評(píng)定為Csu級(jí)，不符合國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的安全性要求，應(yīng)及時(shí)對(duì)存在的問題進(jìn)行有效處理。

5 加固處理方案

針對(duì)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)出現(xiàn)的問題，對(duì)其采取了以下相應(yīng)的加固措施。

5.1 支座處理措施

①部分柱頂預(yù)埋件與網(wǎng)架支座過渡板之間存在脫開現(xiàn)象，應(yīng)采取一定措施將兩者貼合；且預(yù)埋板與過渡板的節(jié)點(diǎn)焊縫應(yīng)按《鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)范》（GB 50661-2011）進(jìn)行施焊，避免漏焊。

②網(wǎng)架支座節(jié)點(diǎn)的螺栓均應(yīng)采取雙螺帽、螺帽下加墊片，并擰緊螺栓。

5.2 桿件彎曲變形處理措施

①當(dāng)桿件彎曲變形：s＜L/1000時(shí)，不需處理；L為桿件長(zhǎng)度。

②當(dāng)桿件彎曲變形：L/1000＜s＜L/600時(shí)，拆下進(jìn)行校正，校正后重新安裝。

③當(dāng)桿件彎曲變形：s＞L/600時(shí)，更換桿件。

5.3 桿件銹蝕處理措施

對(duì)銹蝕較為嚴(yán)重的桿件和節(jié)點(diǎn)，應(yīng)按照以下說(shuō)明方法進(jìn)行二次涂刷：基層除銹等級(jí)Sa2.5或St2.5，表面刷環(huán)氧防銹漆兩遍，其質(zhì)量要求應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《涂裝前鋼材表面銹蝕等級(jí)和除銹等級(jí)》（GB8923-2008）[4]的規(guī)定；室內(nèi)鋼構(gòu)件除銹后表面涂裝采用無(wú)機(jī)富鋅防銹漆(E06,二度2x25μm干膜厚度)+環(huán)氧云鐵防銹中間漆(H53,二度2x25μm)。

5.4 承載力不足的桿件處理措施

根據(jù)網(wǎng)架桿件外徑及壁厚檢測(cè)結(jié)果可知，抽檢的桿件壁厚均小于設(shè)計(jì)壁厚，若因壁厚減小導(dǎo)致桿件承載力不足，可采取粘貼鋼方法進(jìn)行加固[6]，具體的加固詳圖見圖10。

6 結(jié)束語(yǔ)

本工程因停工多年后啟用，期間設(shè)計(jì)規(guī)范和荷載規(guī)范存在重大調(diào)整變化，現(xiàn)有結(jié)構(gòu)承載力能夠滿足當(dāng)時(shí)建設(shè)年代能力規(guī)范要求，但不符合現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)要求，鑒于現(xiàn)有結(jié)構(gòu)存在的問題，給出了相應(yīng)的加固處理方法，以期對(duì)類似結(jié)構(gòu)予以一定的啟發(fā)。