某加油站罩棚結(jié)構(gòu)安全性鑒定分析

隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展及汽車保有量的快速增加，石油化工行業(yè)發(fā)展日益迅猛。加油站作為各大石油巨頭銷售公司最直接的形象代表，其數(shù)量急劇增加。加油站罩棚是加油站的主要構(gòu)筑物之一，現(xiàn)階段罩棚普遍采用鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)是由多根桿件按照一定的網(wǎng)格形式通過節(jié)點連結(jié)而成的空間結(jié)構(gòu)，具有空間受力、重量輕、剛度大、抗震性能好等優(yōu)點。鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)可分為雙層的板型網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、單層和雙層的殼型網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，目前中國的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)絕大部分采用板型網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。本文就某加油站罩棚網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的安全性鑒定分析進行介紹。

1 工程概況

某成品油銷售有限公司加油站約建于2009年，加油站罩棚為主體單層鋼管柱、焊接空心球節(jié)點鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，屋蓋支撐形式采用下弦多點支撐正放四角椎鋼網(wǎng)架形式，網(wǎng)架屋面采用壓型鋼板屋面，基礎采用柱下現(xiàn)澆鋼筋混凝土獨立基礎，總長度為36.0m，總寬度為25.0m，檐口高度為6.39m。罩棚西南側(cè)為一座主體單層混合結(jié)構(gòu)站房，總長度為25.44m，總寬度為6.6m。罩棚西南側(cè)懸挑部分邊緣兩處下弦節(jié)點支承于站房混凝土柱頂部。該加油站罩棚在使用過程中鋼管柱出現(xiàn)了嚴重偏斜現(xiàn)象，傾斜方向一致呈現(xiàn)為偏向站房一側(cè)。為此，對該鋼結(jié)構(gòu)罩棚進行了主體結(jié)構(gòu)安全鑒定檢測，主要內(nèi)容為使用條件調(diào)查；原圖紙結(jié)構(gòu)布置及桿件截面尺寸等復核；鋼柱偏斜情況檢測；網(wǎng)架桿件及節(jié)點連接開裂、變形情況檢查；復核驗算及綜合分析。

2 現(xiàn)場調(diào)查與檢測

2.1 使用條件及載荷載調(diào)查

通過對該罩棚網(wǎng)架結(jié)構(gòu)使用情況進行調(diào)查，該罩棚自建成投入使用至今，其使用功能未發(fā)生改變，使用過程中其屋面載荷載情況亦未出現(xiàn)超出原設計要求的明顯變化。其恒載荷載標準值為上弦0.2 kN/m2，下弦0.15N/m2，屋面活載荷載標準值為0.5N/m2，基本風壓為 0.5N/m2，基本雪壓為 0.4N/m2。

2.2 結(jié)構(gòu)布置及桿件截面尺寸

根據(jù)原設計圖紙，該罩棚鋼管柱外側(cè)周邊網(wǎng)架均為懸挑結(jié)構(gòu)，其中東側(cè)、南側(cè)及北側(cè)懸挑跨度均約為5.0m，西側(cè)懸挑跨度約為7.0m，原設計圖紙中網(wǎng)架結(jié)構(gòu)與站房結(jié)構(gòu)沒有任何連接；現(xiàn)狀情況為該罩棚西側(cè)懸挑部分網(wǎng)架下弦（西側(cè)站房混凝土柱上部對應位置）增設兩個球節(jié)點與原站房混凝土柱頂進行了錨固連接，該做法與原設計不符，見圖1。

圖1 球節(jié)點現(xiàn)狀情況

該罩棚鋼管柱設計截面尺寸（外徑×壁厚）為φ351mm×8mm，網(wǎng)架高度為0.70m，網(wǎng)架上下弦桿及腹桿均采用圓形鋼管，其截面尺寸（外徑×壁厚）分別為φ48mm×3.25mm、φ60mm×3.25mm、φ76mm×3.5 mm、φ89mm×4mm、φ114mm×4mm，焊接空心球規(guī)格（外徑×壁厚） 分別為 160mm×6mm、200mm×8mm、250mm×10 mm；經(jīng)對部分桿件進行抽測，所抽測桿件截面尺寸均滿足原設計要求。

2.3 鋼管柱偏斜情況

對該加油站罩棚6根鋼管柱進行首次偏斜變形觀測，每根鋼管柱為一個觀測點。觀測結(jié)果顯示，6處觀測點在相應高度范圍（5.629～5.871m）的最小偏斜值為3mm，其最小傾斜率均為0.5‰；最大偏斜值為83mm，其最大傾斜率為14.7‰。具體觀測結(jié)果見表1。

表1 首次偏斜變形觀測數(shù)據(jù)

2.4 網(wǎng)架檢查情況

經(jīng)現(xiàn)場檢查，所抽查頂管及上下弦桿、腹桿桿件與空心球焊接部位坡口焊縫外形均勻、成型較好，未見裂紋、焊瘤等缺陷情況。但部分空心球及桿件焊接部位均存在防銹涂層脫皮、泛銹等現(xiàn)象，部分上下弦及腹桿桿件存在防銹涂層起皮、脫落現(xiàn)象；罩棚檁條及屋面板經(jīng)檢查，均基本完好。

2.5 鋼柱偏斜原因初步分析

1）經(jīng)對該加油站周邊環(huán)境進行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)該加油站站房西側(cè)相鄰一棟高層建筑為新建工程，該高層建筑基坑開挖深度約為12.6m，基坑邊緣距相鄰加油站站房西側(cè)檐墻僅7.5m。經(jīng)過調(diào)查相鄰高層建筑施工期間基坑支護結(jié)構(gòu)相關的監(jiān)測數(shù)據(jù)，認為新建高層建筑施工期間降水工程及支護結(jié)構(gòu)的側(cè)向變形引起了加油站部分建筑及地面的沉降。

2）經(jīng)對該加油站站房四周墻體角部及東西兩側(cè)檐墻偏斜情況進行測量，結(jié)果顯示，該站房墻體統(tǒng)一向西側(cè)傾斜，最大傾斜率約為14‰。站房周邊地面存在明顯下沉痕跡，同時，站房東側(cè)室外散水與加油區(qū)交接位置地面存在明顯沉降差。

3）為驗證加油區(qū)各鋼柱基礎是否由于存在沉降差導致出現(xiàn)鋼柱上部傾斜現(xiàn)象，對各加油島頂面（亦即各鋼柱根部處地面）相對標高進行了測量，其結(jié)果顯示各鋼柱基礎未出現(xiàn)明顯差異沉降。經(jīng)對加油區(qū)地面進行檢查，亦未發(fā)現(xiàn)地面出現(xiàn)明顯開裂及沉降現(xiàn)象。

4）綜合以上分析認為，該加油站罩棚鋼柱的傾斜主要是由于罩棚網(wǎng)架西側(cè)原本懸挑部位與站房進行了錨固連接，而站房主體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了較大沉降及偏斜對網(wǎng)架產(chǎn)生了拉力造成的。

為此，建議對網(wǎng)架與站房混凝土柱錨固連接部位進行釋放處理，釋放錨固連接后，鋼柱偏斜變形將會出現(xiàn)一定程度的恢復，在對鋼柱最終偏斜進行觀測以及對釋放連接后網(wǎng)架桿件及連接節(jié)點損壞情況進行查勘后，再進行相應加固修復處理。

2.6 釋放連接后檢查情況

在支座連接解除完成后，對上述6處觀測點相應高度范圍（4.794～5.816m）進行末次側(cè)向偏斜變形觀測。偏斜變形觀測結(jié)果顯示，上述6處觀測點在相應高度范圍的最小偏斜值為1 mm，其最小傾斜率均為0.2‰；最大偏斜值為24mm，其最大傾斜率為4.3‰，最大偏斜值恢復了59mm。同時，經(jīng)對釋放連接后各桿件及其連接節(jié)點進行檢查，未發(fā)現(xiàn)開焊、變形等損壞現(xiàn)象。

3 承載力復核驗算

依據(jù)現(xiàn)行相關規(guī)范，本文采用MTS建筑鋼結(jié)構(gòu)輔助設計系統(tǒng)，對該罩棚鋼網(wǎng)架及鋼柱構(gòu)件進行承載力復核驗算。復核驗算按照原結(jié)構(gòu)布置情況，桿件截面尺寸、材質(zhì)等均依據(jù)原設計情況，載荷載依據(jù)實際情況并計入了鋼柱柱頂現(xiàn)狀偏斜的影響。復核驗算結(jié)果表明，鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的上下弦及腹桿桿件的截面承載力均滿足結(jié)構(gòu)抗震和相關載荷載作用要求。根據(jù)現(xiàn)場觀測情況，計入鋼管柱柱頂位移的影響，對鋼管柱強度和穩(wěn)定性進行復核驗算，結(jié)果仍能滿足要求。

4 結(jié)論及建議

該鋼結(jié)構(gòu)罩棚現(xiàn)狀上下弦及腹桿、空心球節(jié)點及鋼柱等構(gòu)件均基本完好，未見明顯開裂、變形等結(jié)構(gòu)性損壞現(xiàn)象；但部分空心球及桿件焊接部位、上下弦及腹桿桿件、支承肋板與底板存在輕微銹蝕及漆皮脫落的現(xiàn)象。

經(jīng)將罩棚網(wǎng)架節(jié)點與混凝土相連處解除后，鋼柱回傾效果明顯，多數(shù)鋼柱柱頂側(cè)向偏斜值已經(jīng)滿足相關規(guī)范要求；同時，經(jīng)計入部分柱頂位移的影響，對該鋼結(jié)構(gòu)罩棚及鋼柱承載力進行復核驗算，結(jié)果顯示，罩棚鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的各桿件及鋼管柱的承載力均滿足結(jié)構(gòu)抗震和相關載荷載作用要求。

因此，該加油站鋼結(jié)構(gòu)罩棚可在正常情況下繼續(xù)安全使用；同時，應定期對罩棚進行檢查及維護。