某網(wǎng)架結(jié)構(gòu)安全性檢測(cè)與評(píng)價(jià)*

謝 東 張樹(shù)勛

結(jié)構(gòu)安全性檢測(cè)是對(duì)建筑物質(zhì)量評(píng)定的重要依據(jù),也是對(duì)在役建筑物進(jìn)行評(píng)價(jià)的基本依據(jù),它在提高建設(shè)工程質(zhì)量、節(jié)省國(guó)家與企業(yè)的資金、保證安全生產(chǎn)和生命財(cái)產(chǎn)安全方面都起到了重要的作用。本文結(jié)合一網(wǎng)架結(jié)構(gòu)實(shí)例對(duì)其進(jìn)行安全性檢測(cè)和評(píng)價(jià),可為此類(lèi)結(jié)構(gòu)的安全性檢測(cè)和評(píng)定提供一定的參考。

1 工程概況

被檢測(cè)的網(wǎng)架采用螺栓球節(jié)點(diǎn)正放四角錐網(wǎng)架,下弦柱點(diǎn)支撐。工程抗震等級(jí)為三級(jí),結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為二級(jí),乙類(lèi)建筑,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限為50年。該工程于2008年竣工使用,其結(jié)構(gòu)體系和平面布置如圖1所示。

2 檢測(cè)項(xiàng)目及分析

2.1 材料規(guī)格和性能

1)桿件規(guī)格。經(jīng)查對(duì)圖紙,共812根桿件。采用超聲波測(cè)厚儀對(duì)桿件規(guī)格進(jìn)行檢測(cè),結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)條件及抽樣標(biāo)準(zhǔn)隨機(jī)抽取9根φ 48×3.5,10根φ 60×3.5計(jì),10根φ 75.5×3.75,7根φ 88.5×4,4根φ 114×4計(jì)。經(jīng)檢驗(yàn)φ 75.5×3.75桿件有兩根不滿(mǎn)足要求外,其余偏差均在允許偏差范圍之內(nèi)。

2)桿件材質(zhì)。根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》,采用鉆取鋼屑的辦法,現(xiàn)場(chǎng)抽取1根規(guī)格為φ 114×4的桿件取樣進(jìn)行化學(xué)分析,測(cè)定鋼柱的碳(C)、硅(Si)、錳(Mn)、磷(P)、硫(S)五種元素的含量,經(jīng)檢驗(yàn)桿件管材化學(xué)成分滿(mǎn)足鋼材Q235的要求。

2.2 節(jié)點(diǎn)連接

1)外觀檢查。對(duì)節(jié)點(diǎn)連接的檢查采用全數(shù)檢查發(fā)現(xiàn):a.個(gè)別桿件由若干段鋼管經(jīng)對(duì)接焊縫連接而成(如圖2所示)。在現(xiàn)場(chǎng)焊接,桿件同軸度和焊接質(zhì)量難以保證,且經(jīng)探傷大部分焊縫達(dá)不到對(duì)接焊縫的二級(jí)質(zhì)量要求;b.上弦徑向桿件承受檁條傳遞的屋面荷載,造成桿件受彎,違反結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中桿件為二力桿的設(shè)計(jì)原理;c.部分栓沒(méi)有擰到位,導(dǎo)致螺栓外露或松動(dòng)(見(jiàn)圖3),易引起導(dǎo)致桿件失效或者承載力降低;d.由于安裝或制作偏差,部分桿件和套筒連接處出現(xiàn)較大縫隙,引起桿件偏心受力及螺栓受彎;e.主檁沒(méi)有直接坐落在支托上,通過(guò)一小段槽鋼連接,連接較復(fù)雜,且該槽鋼容易失穩(wěn);f.主檁條施工與設(shè)計(jì)圖紙不符;g.屋面和檁條連接不牢,屋面板翹起,次檁條的連接方式不妥,見(jiàn)圖4。

2)焊縫質(zhì)量。現(xiàn)場(chǎng)抽取了錐頭(封板)與鋼管對(duì)接焊縫計(jì)32件、鋼管對(duì)接焊縫計(jì)21件進(jìn)行超聲波探檢測(cè),檢測(cè)結(jié)果表明,工廠(chǎng)加工的錐頭(封板)與鋼管對(duì)接焊縫符合二級(jí)焊縫質(zhì)量要求,現(xiàn)場(chǎng)施焊的鋼管對(duì)接焊縫均不符合二級(jí)焊縫質(zhì)量要求。

2.3 結(jié)構(gòu)與構(gòu)件變形

1)桿件變形?，F(xiàn)場(chǎng)全數(shù)桿件進(jìn)行外觀檢測(cè),沒(méi)有發(fā)現(xiàn)明顯變形桿件。隨機(jī)抽取10余根桿件進(jìn)行彎曲變形測(cè)量,沒(méi)有發(fā)現(xiàn)彎曲。

2)結(jié)構(gòu)變形。取各個(gè)支座(Z1～Z6)及屋蓋上3點(diǎn)(6點(diǎn)、7點(diǎn)、8點(diǎn)),采用激光測(cè)距儀測(cè)取各測(cè)點(diǎn)的標(biāo)高,測(cè)點(diǎn)分布見(jiàn)圖5,測(cè)量結(jié)果見(jiàn)表1。

2.4 支座連接情況

利用卷尺對(duì)全數(shù)支座底板、過(guò)渡板及筋板的尺寸進(jìn)行測(cè)量,基本符合設(shè)計(jì)圖紙要求。但是焊腳尺寸為12 mm,小于14 mm(設(shè)計(jì)圖紙要求),不滿(mǎn)足設(shè)計(jì)圖紙要求,同時(shí)支座處底板和螺栓銹蝕較嚴(yán)重。

2.5 構(gòu)件涂裝與銹蝕

1)涂層厚度。利用覆層測(cè)厚儀對(duì)桿件和檁條的涂層厚度進(jìn)行測(cè)量,現(xiàn)場(chǎng)隨機(jī)抽取12根桿件和5根檁條,桿件的涂層厚度符合標(biāo)準(zhǔn)要求,檁條的涂層厚度不滿(mǎn)足其質(zhì)量要求。2)構(gòu)件銹蝕?，F(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)結(jié)果表明,部分檁條和桿件有銹蝕。造成銹蝕的原因主要有:a.屋面防水不密實(shí),造成屋面下檁條受潮銹蝕;b.檁條涂層厚度不夠和涂刷質(zhì)量不好,造成表面起皮和檁條內(nèi)部點(diǎn)蝕;c.部分桿件端部打磨后沒(méi)有及時(shí)涂刷防銹漆造成桿件端部銹蝕。

3 設(shè)計(jì)復(fù)核

使用SFCAD計(jì)算軟件,并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)結(jié)果綜合分析,更有利于對(duì)結(jié)構(gòu)的安全性作出科學(xué)評(píng)價(jià)。經(jīng)驗(yàn)算,該網(wǎng)架結(jié)構(gòu)中共有16根超應(yīng)力桿件(如圖6所示)。超應(yīng)力桿件主要集中在φ 60×3.5(4根)和φ 75.5×3.75(12根)兩種規(guī)格上。另外還有部分桿件的壓應(yīng)力接近設(shè)計(jì)強(qiáng)度,規(guī)格主要集中在φ 48×3.5,φ 60×3.5和φ 75.5×3.75上,桿件長(zhǎng)細(xì)比均滿(mǎn)足要求。根據(jù)計(jì)算結(jié)果,桿件最大應(yīng)力比為 0.97(拉桿)和-1.07(壓桿),即最大應(yīng)力值為184 MPa(拉桿)和203 MPa(壓桿),均小于《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》中Q235鋼材的設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求,可不進(jìn)行處理。

通過(guò)對(duì)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)本身及圍護(hù)結(jié)構(gòu)的檁條等構(gòu)件校核,網(wǎng)架結(jié)構(gòu)正常使用極限狀態(tài)均滿(mǎn)足要求。

4 網(wǎng)架安全性評(píng)價(jià)

根據(jù)GB 50292-1999民用建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)的要求對(duì)該工程進(jìn)行安全性評(píng)價(jià),評(píng)定結(jié)果如下。

4.1 上部承重結(jié)構(gòu)

1)根據(jù)構(gòu)件的承載力要求對(duì)鋼網(wǎng)架構(gòu)件安全性進(jìn)行評(píng)定,構(gòu)件的安全性評(píng)定為Cu級(jí);2)根據(jù)構(gòu)造要求進(jìn)行鋼網(wǎng)架構(gòu)件的安全性評(píng)定,構(gòu)件的安全性評(píng)定為Cu級(jí);3)根據(jù)不適于繼續(xù)承載的位移和變形進(jìn)行鋼網(wǎng)架構(gòu)件的安全性評(píng)定,構(gòu)件的安全性評(píng)定為Bu級(jí);4)根據(jù)上述評(píng)定結(jié)果,構(gòu)件的安全性評(píng)定為Cu級(jí);5)根據(jù)結(jié)構(gòu)布置、支承系統(tǒng)布置、支承系統(tǒng)構(gòu)造及結(jié)構(gòu)間聯(lián)系,結(jié)構(gòu)的整體性評(píng)定為Bu級(jí);6)根據(jù)構(gòu)件安全性和結(jié)構(gòu)整體性的評(píng)定結(jié)果,上部承重結(jié)構(gòu)的安全性評(píng)定為Cu級(jí)。

4.2 圍護(hù)系統(tǒng)

1)根據(jù)圍護(hù)系統(tǒng)構(gòu)件的承載力、構(gòu)造及變形,圍護(hù)系統(tǒng)的安全性評(píng)定為Cu級(jí);2)根據(jù)結(jié)構(gòu)布置、支承系統(tǒng)布置、支承系統(tǒng)構(gòu)造及結(jié)構(gòu)間聯(lián)系,圍護(hù)系統(tǒng)的整體性評(píng)定為Cu級(jí);3)根據(jù)圍護(hù)系統(tǒng)構(gòu)件安全性和結(jié)構(gòu)整體性的評(píng)定結(jié)果,圍護(hù)系統(tǒng)的安全性評(píng)定為Cu級(jí)。綜合承重結(jié)構(gòu)和圍護(hù)系統(tǒng)的評(píng)定結(jié)果,該網(wǎng)架屋蓋的安全性評(píng)定為Cu級(jí)。

5 建議

1)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施焊的桿件對(duì)接焊縫應(yīng)采取相應(yīng)整改措施;2)對(duì)檢查中發(fā)現(xiàn)未安裝到位的螺栓球節(jié)點(diǎn)和出現(xiàn)馬蹄縫的桿件必須進(jìn)行整改,并應(yīng)逐個(gè)檢查,消除安全隱患;3)屋脊主檁應(yīng)采取加固措施,部分主次檁條間的連接應(yīng)采取處理措施;4)屋面板和檁條局部連接不牢靠,應(yīng)采取處理措施;5)對(duì)銹蝕的構(gòu)件應(yīng)進(jìn)行防腐處理;6)對(duì)屋蓋系統(tǒng)定期維護(hù)。

[1] GB 50205-2001,鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范[S].

[2] GB/T 50344-2004,建筑結(jié)構(gòu)檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[S].

[3] 宋明志,徐覺(jué)慧,楊 浩.某鋼結(jié)構(gòu)商業(yè)辦公樓安全性檢測(cè)與評(píng)定分析[J].淮海工學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2008,18(2):61-64.