某大型網(wǎng)架屋蓋可靠性檢測(cè)與評(píng)價(jià)★

王 勇 宋明志 田 鵬 劉 鐘

(1.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)，江蘇 徐州 221000;2.徐州市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心，江蘇 徐州 221006;3.淮海工學(xué)院土木工程學(xué)院，江蘇連云港 222005;4.徐州市勘察測(cè)繪研究院，江蘇徐州 221000;5.連云港市房屋安全鑒定管理中心，江蘇連云港 222001)

1 工程概況

該屋面網(wǎng)架結(jié)構(gòu)于2007年，其屋面系統(tǒng)都已施工結(jié)束，場(chǎng)內(nèi)正在進(jìn)行附屬設(shè)施的制作和安裝工作。屋蓋采用四角錐螺栓球網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，建筑平面為圓形，面積約為3 195 m2。網(wǎng)殼平面布置圖以及剖面圖如圖1所示。該網(wǎng)架在施工中，由于種種原因?qū)е挛菝婢W(wǎng)架周邊部分斜腹桿與混凝土圈梁相交，導(dǎo)致桿件彎曲不符合現(xiàn)行規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的要求。

圖1 網(wǎng)殼平面布置圖及剖面圖

為了解工程可靠性，對(duì)該網(wǎng)架結(jié)構(gòu)進(jìn)行相關(guān)檢測(cè)。

2 檢測(cè)項(xiàng)目及檢測(cè)方法

1)原始資料。主要抽查被檢測(cè)屋面網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的原始設(shè)計(jì)圖紙、原材料驗(yàn)收?qǐng)?bào)告等。

2)表觀質(zhì)量檢查。對(duì)整個(gè)面網(wǎng)架進(jìn)行宏觀檢查，查出存在問(wèn)題，同時(shí)利用漆膜測(cè)厚儀對(duì)桿件漆膜厚度進(jìn)行測(cè)量。

3)幾何參數(shù)及力學(xué)參數(shù)量測(cè)。利用超聲測(cè)厚儀及鋼尺對(duì)網(wǎng)架構(gòu)件尺寸進(jìn)行隨機(jī)抽取測(cè)量。

4)加載檢驗(yàn)。對(duì)整體網(wǎng)架結(jié)構(gòu)進(jìn)行加載檢驗(yàn)，利用水準(zhǔn)儀對(duì)屋面網(wǎng)架在荷載作用下?lián)隙茸冃卧隽窟M(jìn)行測(cè)量，同時(shí)觀察加載過(guò)程中的表觀變化;撓度增量檢測(cè)中借助水準(zhǔn)尺，測(cè)定地面兩點(diǎn)之間的高差，這樣就可以由已知的高程推算出未知點(diǎn)的高程，也可以利用相對(duì)的高差計(jì)算出構(gòu)件的相對(duì)撓度，如式(1)所示。

其中，δa，δb均為支座處的撓度;δx為待測(cè)位置處的撓度;fx為待測(cè)位置處的實(shí)際撓度。

3 檢測(cè)結(jié)果

3.1 原始資料檢測(cè)結(jié)果

網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的原始設(shè)計(jì)圖紙、原材料驗(yàn)收?qǐng)?bào)告等資料齊全。

3.2 表觀質(zhì)量檢查結(jié)果

通過(guò)對(duì)整個(gè)面網(wǎng)架檢查，發(fā)現(xiàn)存在以下問(wèn)題:

1)周邊16根桿件發(fā)生彎曲，且與混凝土整澆在一起，如圖2所示;

2)有2處螺栓未擰緊;

3)部分構(gòu)件漆膜厚度不均勻，厚度不滿足設(shè)計(jì)要求的125 μm要求，如圖3所示。

圖2 桿件彎曲

圖3 漆膜厚度不均

3.3 幾何參數(shù)檢測(cè)結(jié)果

利用超聲測(cè)厚對(duì)桿件壁厚進(jìn)行測(cè)量，部分構(gòu)件測(cè)量結(jié)果如表1所示。

表1 壁厚測(cè)量統(tǒng)計(jì)表 mm

3.4 加載使用性能檢驗(yàn)結(jié)果

網(wǎng)架結(jié)構(gòu)上的荷載傳遞路徑為:荷載→屋面板→檁條→支托→節(jié)點(diǎn)。根據(jù)受荷等效的原理，采用節(jié)點(diǎn)吊掛的方式進(jìn)行加載，這樣可將高空作業(yè)轉(zhuǎn)到地面進(jìn)行。具體采用方式如圖4，圖5所示。

圖4 加載平臺(tái)

圖5 上掛節(jié)點(diǎn)連接

確定檢驗(yàn)荷載后，采用分級(jí)加載，每級(jí)荷載不宜超過(guò)最大荷載的20%，且每級(jí)加載后應(yīng)保持足夠的靜止時(shí)間，使本級(jí)荷載下的變形得到充分的發(fā)展，以免造成對(duì)后級(jí)別變形累加。同時(shí)，每級(jí)加載量宜保持相同，以便于對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)的非正常性做出快速的判斷，防止事故的發(fā)生。

沿直徑方向，以初始狀態(tài)為原點(diǎn)，各級(jí)荷載作用下的撓度變形增量統(tǒng)計(jì)計(jì)算結(jié)果如表2所示。

表2 各級(jí)荷載作用下?lián)隙茸冃螜z測(cè)結(jié)果 cm

各測(cè)點(diǎn)的測(cè)試施加荷載—變形增量變化曲線結(jié)果如圖6所示。

由表2可得到:加載過(guò)程曲線與卸載過(guò)程曲線相比，在同一荷載作用下，加載、卸載時(shí)測(cè)點(diǎn)的殘余變形不大，說(shuō)明屋面網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的整體剛度較大，在測(cè)試荷載作用下整個(gè)屋面網(wǎng)架結(jié)構(gòu)變形變化沒(méi)有進(jìn)入非線性階段，卸載后的殘余變形與測(cè)試過(guò)程中所記錄到的最大變形值之比均小于20%，該屋面網(wǎng)架結(jié)構(gòu)使用性能滿足現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)要求;對(duì)被測(cè)試網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的一個(gè)跨度方向上10個(gè)測(cè)點(diǎn)比較，中間各測(cè)點(diǎn)相對(duì)兩端測(cè)點(diǎn)的相對(duì)變形在加載、卸載的過(guò)程中也呈現(xiàn)出規(guī)律性的變化，跨中的撓度增加較快，沿中間向兩端呈現(xiàn)遞減的趨勢(shì)，符合設(shè)計(jì)原理。

圖6 測(cè)點(diǎn)1～10荷載—變形增量曲線

4 檢測(cè)結(jié)論及建議

4.1 檢測(cè)結(jié)論

根據(jù)以上檢測(cè)結(jié)果得到以下結(jié)論:

1)工程前期資料齊全，符合要求;

2)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)中16根桿件發(fā)生彎曲、有2處節(jié)點(diǎn)螺栓未擰緊;漆膜厚度不完全滿足設(shè)計(jì)要求;

3)構(gòu)件尺寸基本滿足設(shè)計(jì)要求;

4)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)承載能力滿足要求。

4.2 使用建議

1)對(duì)于螺栓未擰緊的位置應(yīng)及時(shí)采取措施，防止螺栓從螺栓球中拔出;對(duì)于周邊桿件彎曲的情況，建議對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行定期的撓度觀測(cè)，根據(jù)積累的數(shù)據(jù)變化情況做出相應(yīng)的補(bǔ)救措施。

2)按要求應(yīng)定期對(duì)屋面網(wǎng)架進(jìn)行檢查，在使用過(guò)程中應(yīng)定期進(jìn)行油漆和維護(hù)，以免構(gòu)件銹蝕。

3)在工程使用過(guò)程中，不得隨意改變網(wǎng)架的使用功能及其受力狀態(tài)，不得隨意對(duì)其進(jìn)行改造。

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

［2］宋明志，張樹(shù)勛.某網(wǎng)架屋蓋安全性檢測(cè)與評(píng)價(jià)［J］.淮海工學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2010，19(2):64-67.

［3］宋明志，呂恒林.基于局部加載的鋼框架結(jié)構(gòu)使用性能檢驗(yàn)方法研究［J］.建筑結(jié)構(gòu)，2010，40(4):13-15.

［4］宋明志，呂恒林.屋面空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)使用性能檢驗(yàn)方法研究與應(yīng)用［J］.建筑科學(xué)，2010，26(11):45-48.

［5］周長(zhǎng)明，王春武.談既有房屋結(jié)構(gòu)可靠性鑒定［J］.山西建筑，2012，38(33):48-49.