某海水泳池網(wǎng)架結(jié)構(gòu)檢測與加固

劉君華 段世薪

(1.山東建筑大學(xué)，山東 濟南 250031; 2.山東省城建工程集團公司，山東 濟南 250014;3.山東省建筑科學(xué)研究院，山東 濟南 250031)

1 工程概況

該海水泳池位于青島市開發(fā)區(qū)，網(wǎng)架長23.1 m，寬15.2 m，總建筑面積約360 m2。泳池主樓為四層框架結(jié)構(gòu)，采用柱下獨立基礎(chǔ)，南側(cè)裙房為單層剪力墻結(jié)構(gòu)，采用條形基礎(chǔ)。裙房屋面采用正放四角錐網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，網(wǎng)格尺寸為1.9 m×2.1 m，網(wǎng)架矢高1.5 m，節(jié)點為螺栓球節(jié)點。支承形式:上弦連接在混凝土預(yù)埋件上，為上弦對邊支承，一側(cè)與主樓連接，一側(cè)與裙房連接。節(jié)點球、套筒采用Q345鋼，高強螺栓采用40Cr鋼，桿件、支座、支托均采用Q235鋼。使用過程中發(fā)現(xiàn)裙房基礎(chǔ)出現(xiàn)不均勻沉降，上部網(wǎng)架結(jié)構(gòu)部分桿件拉裂，部分豎向支座螺栓剪斷。目前該工程裙房基礎(chǔ)已采用壓力注漿法進行加固，為了分析網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的安全性，需對該網(wǎng)架進行檢測鑒定，并在此基礎(chǔ)上提出加固處理方案。

2 檢測主要內(nèi)容和數(shù)據(jù)分析

2.1 海水泳池南側(cè)裙房部分

2.1.1 混凝土強度

依據(jù)JGJ/T 23-2011回彈法檢測混凝土抗壓強度技術(shù)規(guī)程，現(xiàn)場隨機抽取泳池裙房5個混凝土構(gòu)件，并按批對其混凝土強度進行綜合評定。經(jīng)檢測，該裙房混凝土強度平均值為34.2 MPa，標(biāo)準(zhǔn)差為2.07 MPa，測區(qū)換算強度最小值為28.8 MPa，推定值為30.8 MPa，滿足原設(shè)計強度等級C25的要求。

2.1.2 外墻傾斜情況

采用經(jīng)緯儀對建筑物的整體傾斜進行檢測(含外墻裝修的施工誤差)，建筑物的最大傾斜量位于建筑物的西南角，為68 mm，其傾斜率為6.14‰，依據(jù)JGJ 125-99危險房屋鑒定標(biāo)準(zhǔn)(2004年版)第4.5.4條規(guī)定，不評為危險點，具體檢測結(jié)果如圖1所示。另外，據(jù)調(diào)查，2012年5月采用壓力注漿法對該泳池裙房基礎(chǔ)進行加固，自注漿完成后，根據(jù)觀測泳池裙房外墻與主體連接部位的裂縫未見發(fā)展，地基不均勻沉降已趨于穩(wěn)定，因此目前墻體傾斜不對結(jié)構(gòu)構(gòu)成危險。

圖1 泳池南側(cè)外墻傾斜檢測結(jié)果

2.2 網(wǎng)架部分

2.2.1 結(jié)構(gòu)布置及構(gòu)件尺寸

該屋面為正放四角錐網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，上弦桿、腹桿尺寸為φ57×3 mm，下弦桿尺寸為φ48×3 mm，螺栓球直徑為100 mm，軸采用水平支座，?軸，?軸，③軸及⑩軸采用豎向支座。經(jīng)過對整體結(jié)構(gòu)進行現(xiàn)場檢查，并與設(shè)計圖紙進行校對，認(rèn)為網(wǎng)架的整體構(gòu)造、結(jié)構(gòu)布置及構(gòu)件尺寸與設(shè)計相符。

具體結(jié)構(gòu)布置見圖2。

圖2 屋面網(wǎng)架結(jié)構(gòu)布置圖

2.2.2 連接構(gòu)造

該工程采用螺栓球節(jié)點，螺栓球表面無過燒、裂紋等質(zhì)量缺陷，桿件與螺栓球間連接牢固，無松動現(xiàn)象，符合JGJ 78-1991網(wǎng)架結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量檢驗評定標(biāo)準(zhǔn)第3.1.2條的要求。網(wǎng)架軸水平支座采用4M24螺栓通過端板與框架梁連接，?軸，?軸，③軸及⑩軸豎向支座采用4M24螺栓通過端板與框架梁連接，螺栓數(shù)量、規(guī)格與設(shè)計圖紙相符。

2.2.3 焊縫外觀質(zhì)量

依據(jù)GB 50205-2011鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范，現(xiàn)場對該工程焊縫外觀質(zhì)量進行了隨機抽查檢測，未發(fā)現(xiàn)焊縫表面有氣孔、夾渣、裂紋、擦傷等外觀質(zhì)量缺陷。

2.2.4 網(wǎng)架撓度

依據(jù)JGJ 7-2010空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程第2.5.1條規(guī)定:“網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的容許撓度不應(yīng)超過下列數(shù)值:用作屋蓋時為L2/250，用作樓層時為L2/300。L2為網(wǎng)架的短向跨度?！爆F(xiàn)場抽取2榀網(wǎng)架下弦對其撓度進行了檢測。經(jīng)檢測，所檢網(wǎng)架下弦撓度均滿足規(guī)范要求，檢測結(jié)果見表1。

2.2.5 外觀現(xiàn)象

1)裙房南側(cè)散水?dāng)嗔?，雨水順著基礎(chǔ)滲入地基。

表1 網(wǎng)架撓度檢測結(jié)果 mm

2)3/A軸～?軸間的混凝土梁底部箍筋及主筋外露，并且有銹蝕現(xiàn)象。

3)網(wǎng)架北側(cè)支座端板銹蝕較嚴(yán)重，部分支座處端板與混凝土梁連接的螺栓銹蝕剪斷，部分腹桿桿件與封板斷裂如圖3～圖5所示。

圖3 軸支座端板銹蝕較嚴(yán)重

圖4 支座處螺栓銹蝕且剪斷

圖5 腹桿斷裂

4)經(jīng)檢查，部分桿件與螺栓球有輕微銹蝕現(xiàn)象。

3 承載力驗算

根據(jù)現(xiàn)場實測結(jié)果，采用3D3S系列結(jié)構(gòu)計算軟件對該鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)進行驗算。

1)荷載取值。

恒荷載按現(xiàn)場實際做法對應(yīng)GB 50009-2012建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范中的規(guī)定取值，屋面上弦活荷載按0.50 kN/m2，基本風(fēng)壓按0.60 kN/m2。計算分析主要考慮以下工況組合:1.2靜;1.2靜+1.4活;1.2 靜 +1.4 支座水平推力;1.2 靜 +1.4 活 +0.8 風(fēng);1.0 靜 +1.4 風(fēng)。

2)驗算條件。

依據(jù)JGJ 7-2010空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程及GB 50017-2011鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范，驗算時構(gòu)件尺寸按實測值，鋼材牌號按Q235。所有的結(jié)構(gòu)布置按現(xiàn)場實測結(jié)果，采用3D3S系列結(jié)構(gòu)軟件，輸入計算機，由計算機形成該工程的結(jié)構(gòu)模型進行驗算。

3)驗算結(jié)果。

經(jīng)驗算，該網(wǎng)架結(jié)構(gòu)部分桿件應(yīng)力比不滿足JGJ 7-2010空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程的要求。按照目前計算模型，該網(wǎng)架結(jié)構(gòu)部分桿件不滿足設(shè)計承載力要求，導(dǎo)致部分腹桿拉裂，需要采取加固措施。從另一角度分析，豎向支座螺栓在支座水平推力作用下剪斷，某種程度上釋放了網(wǎng)架桿件應(yīng)力，保證了結(jié)構(gòu)的安全性，但是豎向支座的失效，將導(dǎo)致1.0靜+1.4風(fēng)為主要荷載控制工況，網(wǎng)架部分受拉桿變?yōu)槭軌簵U，不滿足承載力要求，所以需對豎向支座采取加固措施。

4 加固處理方案

1)混凝土梁底部箍筋及主筋外露銹蝕，且處于飽含氯的濕熱環(huán)境中，應(yīng)進行除銹并采用高標(biāo)號水泥砂漿防護處理。

2)?軸，?軸，③軸及⑩軸上部分支座處端板與混凝土梁連接的螺栓銹蝕嚴(yán)重且已剪裂，應(yīng)采用圖6方法進行加固;10/D軸支座處東北向腹桿桿件與封板處斷裂，應(yīng)進行更換修復(fù)。

圖6 豎向支座加固圖

3)對以上問題處理后，該部分可按目前功能使用，應(yīng)定期對網(wǎng)架進行維護。

5 結(jié)論及建議

基于該工程檢測時發(fā)現(xiàn)的問題，為了防止類似事件的發(fā)生，得到如下結(jié)論和建議:

1)加強對建筑外圍散水的保護，并且做好排水工作，以防止雨水滲入地基，改變地基土的承載力，造成建筑物的不均勻沉降。

2)對于處在飽含氯濕熱空氣環(huán)境中的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，鋼構(gòu)件表面鈍化膜極易破壞，并且有充足的水分和氧氣供應(yīng)，加劇了鋼構(gòu)件的銹蝕。應(yīng)定期對鋼構(gòu)件進行檢查，發(fā)現(xiàn)防腐涂層鼓泡或脫落，應(yīng)立即除銹并噴涂新的防腐涂層。

[1] 高維成，于巖磊，劉 偉，等.在役鋼結(jié)構(gòu)游泳館的結(jié)構(gòu)安全性檢測研究[J].建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報，2009，30(4):38-42.

[2] 佐藤清.防銹、防蝕涂裝技術(shù)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社，1989.

[3] GB 50017-2011，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S].

[4] JGJ 7-2010，空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程[S].

[5] GB/T 50476-2008，混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計規(guī)范[S].

[6] JGJ/T 23-2011，回彈法檢測混凝土抗壓強度技術(shù)規(guī)程[S].

[7] JGJ 125-99，危險房屋鑒定標(biāo)準(zhǔn)(2004年版)[S].

[8] GB 50205-2011，鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范[S].

[9] JGJ 78-1991，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量檢驗評定標(biāo)準(zhǔn)[S].

[10] GB 50009-2012，建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范[S].