某体育场看台网架结构安全性检测鉴定

蒋 超 刘来根

(江苏省建筑工程质量检测中心有限公司，江苏 南京 210000)

1 概述

近年来，网架结构由于其自重轻、整体性好、结构稳定等特点越来越多的用于各种体育场馆、会展中心等大跨结构的屋盖体系，但是施工技术的瑕疵以及后期维护不到位的情况使得很多网架结构出现杆件锈蚀、连接节点松动等影响结构安全的现象，对该类网架进行全面有效的检测鉴定能够及时发现存在的安全隐患，避免发生安全事故。

2 工程概况

该网架为正放四角锥螺栓球节点网架，由6颗下弦螺栓球节点作为支座与下部混凝土柱相连，屋面为彩钢瓦。该工程建于2002年左右，相关施工资料已全部丢失。

3 现场检查、检测

3.1 结构布置测绘

现场采用高精度全站仪对钢网架进行复位测量，并将测点坐标导入到CAD中，根据测量数据绘制网架结构布置示意图，如图1，图2所示。上弦杆杆件间距如图3所示，下弦杆杆件间距如图4所示。其中X2/XC，X11/XC，X2/XF，X5/XF，X8/XF，X11/XF下弦螺栓球节点与下部混凝土柱相连。

3.2 杆件尺寸检测

由于该网架杆件较多，且无图纸进行参考，因此现场先对该网架杆件按大小进行分类，并用游标卡尺进行直径测量，经过全面核查，杆件直径共有5种不同尺寸，从小到大分别为48 mm，60 mm，76 mm，89 mm和108 mm；接着针对每一种直径抽测部分杆件，采用超声测厚仪进行杆件壁厚测量，结果表明该工程共使用了48 mm×3.5 mm，60 mm×3.5 mm，76 mm×3.75 mm，89 mm×4 mm，108 mm×4 mm共计5种不同截面尺寸的杆件。

3.3 涂层厚度检测

由于网架长期暴露在室外且许久未进行重新涂装等日常维护，为了解杆件漆膜厚度是否符合规范要求，现场抽取部分杆件，采用漆膜测厚仪进行干漆膜总厚度检测，漆膜厚度检测结果介于40 μm～90 μm之间，不满足GB 50205—2001钢结构工程施工质量验收规范中相关要求。

3.4 螺栓连接质量检查

网架连接节点的牢固性直接影响到整个结构的稳定与承载能力，一旦螺栓球节点连接出现问题，可能引起整个结构的坍塌，因此需要着重关注螺栓球节点的连接质量；现场对该工程网架所用螺栓连接质量进行了随机抽检，主要通过观察和敲击法检查节点螺栓有无松动现象，螺栓是否存在未拧紧、脱丝现象。经现场抽检，抽检处紧固件连接质量良好，未发现该工程螺栓连接出现明显的间隙、松动、脱丝现象。

3.5 钢结构构件缺陷检查

钢结构构件容易出现锈蚀、变形等问题，锈蚀会减小杆件截面尺寸、变形会影响杆件受力情况，这都会影响结构的承载能力，因此现场需要仔细检查。现场对该工程钢结构构件缺陷进行了检查，靠近支座的下弦杆X2/XC-XD存在弯曲变形现象，多处网架杆件及螺栓球节点存在锈蚀现象。

3.6 支座连接检查

现场对该工程支座连接进行检查，经现场检查，该网架支座为下弦螺栓球支座搁置于混凝土柱顶，与混凝土柱顶预埋钢板采用螺栓连接，未见螺栓存在缺失及松动情况，连接基本牢固。

3.7 围护系统检查

现场对该工程围护系统进行检查，经现场检查，该工程屋面板、檩条及天沟均存在锈蚀情况；部分檩条与檩托之间、相连檩条之间无可靠连接，实景如图5，图6所示。

4 承载力验算

4.1 计算参数取值

计算参数取值见表1。

表1 计算参数取值表

4.2 结构模型

根据现场对结构复位测量以及各种杆件截面尺寸的检测结果，采用有限元分析软件进行结构建模，材料及荷载信息依据表1进行取值，模型示意图如图7所示，不同的颜色表示不同的截面尺寸。

4.3 计算分析结果

4.3.1强度验算结果

验算结果表明，部分杆件强度应力比大于1，主要集中在支座处，最大值为1.42，结果示意图如图8所示；由图8可知，X2/XC，X11/XC支座周围杆件强度应力比相比其他部位杆件强度应力比较大，大部分杆件强度应力比介于0.03～0.50之间。

4.3.2挠度验算结果

验算结果表明，在恒荷载与活荷载标准值作用下的最大挠度值未超出规范允许偏差要求，位移验算结果如图9所示；其中节点最大位移值为-32.8 mm，出现在轴悬挑端中间部位，并且向两端及内部均为递减变化。

4.3.3杆件长细比验算结果

验算结果表明，杆件长细比均满足规范要求，示意图如图10所示；大部分杆件长细比介于120～180之间。

5 检测鉴定结论

由于该网架主要存在以下几个问题：

1)个别杆件存在弯曲变形现象，多处杆件存在锈蚀情况；

2)部分檩条与檩托之间、相连檩条之间无可靠连接；

3)验算结果表明，部分杆件强度应力比大于1.05，存在c级和d级构件。

综上所述，依据中华人民共和国国家标准GB 50292—2015民用建筑可靠性鉴定标准，该工程网架结构单元安全性评为Cu级。

6 建议

结合该工程后续使用要求和目标使用年限，聘请有资质的设计及施工单位对承载能力不足的杆件进行补强处理、对锈蚀的杆件按规范要求进行防腐处理、对锈蚀严重的屋面板进行更换处理；妥善处理前宜暂停使用。

7 结语

目前国内很多网架结构(如看台网架、收费站网架等)长期暴露在室外，并且由于未能做到及时维护导致杆件很容易受到侵蚀，对其进行准确的安全性评估、提出合理的处理建议是该类结构能够长期安全使用的保障。