某加油站罩棚结构安全性鉴定分析

随着我国经济的高速发展及汽车保有量的快速增加，石油化工行业发展日益迅猛。加油站作为各大石油巨头销售公司最直接的形象代表，其数量急剧增加。加油站罩棚是加油站的主要构筑物之一，现阶段罩棚普遍采用钢网架结构，钢网架结构是由多根杆件按照一定的网格形式通过节点连结而成的空间结构，具有空间受力、重量轻、刚度大、抗震性能好等优点。钢网架结构可分为双层的板型网架结构、单层和双层的壳型网架结构，目前中国的网架结构绝大部分采用板型网架结构。本文就某加油站罩棚网架结构的安全性鉴定分析进行介绍。

1 工程概况

某成品油销售有限公司加油站约建于2009年，加油站罩棚为主体单层钢管柱、焊接空心球节点钢网架结构，屋盖支撑形式采用下弦多点支撑正放四角椎钢网架形式，网架屋面采用压型钢板屋面，基础采用柱下现浇钢筋混凝土独立基础，总长度为36.0m，总宽度为25.0m，檐口高度为6.39m。罩棚西南侧为一座主体单层混合结构站房，总长度为25.44m，总宽度为6.6m。罩棚西南侧悬挑部分边缘两处下弦节点支承于站房混凝土柱顶部。该加油站罩棚在使用过程中钢管柱出现了严重偏斜现象，倾斜方向一致呈现为偏向站房一侧。为此，对该钢结构罩棚进行了主体结构安全鉴定检测，主要内容为使用条件调查；原图纸结构布置及杆件截面尺寸等复核；钢柱偏斜情况检测；网架杆件及节点连接开裂、变形情况检查；复核验算及综合分析。

2 现场调查与检测

2.1 使用条件及载荷载调查

通过对该罩棚网架结构使用情况进行调查，该罩棚自建成投入使用至今，其使用功能未发生改变，使用过程中其屋面载荷载情况亦未出现超出原设计要求的明显变化。其恒载荷载标准值为上弦0.2 kN/m2，下弦0.15N/m2，屋面活载荷载标准值为0.5N/m2，基本风压为 0.5N/m2，基本雪压为 0.4N/m2。

2.2 结构布置及杆件截面尺寸

根据原设计图纸，该罩棚钢管柱外侧周边网架均为悬挑结构，其中东侧、南侧及北侧悬挑跨度均约为5.0m，西侧悬挑跨度约为7.0m，原设计图纸中网架结构与站房结构没有任何连接；现状情况为该罩棚西侧悬挑部分网架下弦（西侧站房混凝土柱上部对应位置）增设两个球节点与原站房混凝土柱顶进行了锚固连接，该做法与原设计不符，见图1。

图1 球节点现状情况

该罩棚钢管柱设计截面尺寸（外径×壁厚）为φ351mm×8mm，网架高度为0.70m，网架上下弦杆及腹杆均采用圆形钢管，其截面尺寸（外径×壁厚）分别为φ48mm×3.25mm、φ60mm×3.25mm、φ76mm×3.5 mm、φ89mm×4mm、φ114mm×4mm，焊接空心球规格（外径×壁厚） 分别为 160mm×6mm、200mm×8mm、250mm×10 mm；经对部分杆件进行抽测，所抽测杆件截面尺寸均满足原设计要求。

2.3 钢管柱偏斜情况

对该加油站罩棚6根钢管柱进行首次偏斜变形观测，每根钢管柱为一个观测点。观测结果显示，6处观测点在相应高度范围（5.629～5.871m）的最小偏斜值为3mm，其最小倾斜率均为0.5‰；最大偏斜值为83mm，其最大倾斜率为14.7‰。具体观测结果见表1。

表1 首次偏斜变形观测数据

2.4 网架检查情况

经现场检查，所抽查顶管及上下弦杆、腹杆杆件与空心球焊接部位坡口焊缝外形均匀、成型较好，未见裂纹、焊瘤等缺陷情况。但部分空心球及杆件焊接部位均存在防锈涂层脱皮、泛锈等现象，部分上下弦及腹杆杆件存在防锈涂层起皮、脱落现象；罩棚檩条及屋面板经检查，均基本完好。

2.5 钢柱偏斜原因初步分析

1）经对该加油站周边环境进行调查，发现该加油站站房西侧相邻一栋高层建筑为新建工程，该高层建筑基坑开挖深度约为12.6m，基坑边缘距相邻加油站站房西侧檐墙仅7.5m。经过调查相邻高层建筑施工期间基坑支护结构相关的监测数据，认为新建高层建筑施工期间降水工程及支护结构的侧向变形引起了加油站部分建筑及地面的沉降。

2）经对该加油站站房四周墙体角部及东西两侧檐墙偏斜情况进行测量，结果显示，该站房墙体统一向西侧倾斜，最大倾斜率约为14‰。站房周边地面存在明显下沉痕迹，同时，站房东侧室外散水与加油区交接位置地面存在明显沉降差。

3）为验证加油区各钢柱基础是否由于存在沉降差导致出现钢柱上部倾斜现象，对各加油岛顶面（亦即各钢柱根部处地面）相对标高进行了测量，其结果显示各钢柱基础未出现明显差异沉降。经对加油区地面进行检查，亦未发现地面出现明显开裂及沉降现象。

4）综合以上分析认为，该加油站罩棚钢柱的倾斜主要是由于罩棚网架西侧原本悬挑部位与站房进行了锚固连接，而站房主体结构出现了较大沉降及偏斜对网架产生了拉力造成的。

为此，建议对网架与站房混凝土柱锚固连接部位进行释放处理，释放锚固连接后，钢柱偏斜变形将会出现一定程度的恢复，在对钢柱最终偏斜进行观测以及对释放连接后网架杆件及连接节点损坏情况进行查勘后，再进行相应加固修复处理。

2.6 释放连接后检查情况

在支座连接解除完成后，对上述6处观测点相应高度范围（4.794～5.816m）进行末次侧向偏斜变形观测。偏斜变形观测结果显示，上述6处观测点在相应高度范围的最小偏斜值为1 mm，其最小倾斜率均为0.2‰；最大偏斜值为24mm，其最大倾斜率为4.3‰，最大偏斜值恢复了59mm。同时，经对释放连接后各杆件及其连接节点进行检查，未发现开焊、变形等损坏现象。

3 承载力复核验算

依据现行相关规范，本文采用MTS建筑钢结构辅助设计系统，对该罩棚钢网架及钢柱构件进行承载力复核验算。复核验算按照原结构布置情况，杆件截面尺寸、材质等均依据原设计情况，载荷载依据实际情况并计入了钢柱柱顶现状偏斜的影响。复核验算结果表明，钢网架结构的上下弦及腹杆杆件的截面承载力均满足结构抗震和相关载荷载作用要求。根据现场观测情况，计入钢管柱柱顶位移的影响，对钢管柱强度和稳定性进行复核验算，结果仍能满足要求。

4 结论及建议

该钢结构罩棚现状上下弦及腹杆、空心球节点及钢柱等构件均基本完好，未见明显开裂、变形等结构性损坏现象；但部分空心球及杆件焊接部位、上下弦及腹杆杆件、支承肋板与底板存在轻微锈蚀及漆皮脱落的现象。

经将罩棚网架节点与混凝土相连处解除后，钢柱回倾效果明显，多数钢柱柱顶侧向偏斜值已经满足相关规范要求；同时，经计入部分柱顶位移的影响，对该钢结构罩棚及钢柱承载力进行复核验算，结果显示，罩棚钢网架结构的各杆件及钢管柱的承载力均满足结构抗震和相关载荷载作用要求。

因此，该加油站钢结构罩棚可在正常情况下继续安全使用；同时，应定期对罩棚进行检查及维护。