鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架安全性鑒定實踐

【摘要】基于新增裝飾裝修工程吊頂荷載對原有網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的影響問題，對某單位鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架工程開展相應(yīng)安全性技術(shù)鑒定與研究，探討了鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架工程鑒定較為科學(xué)嚴謹?shù)姆椒ú襟E和標準要求，采取了研究分析資料、檢查工程實體、現(xiàn)場檢測與試驗、結(jié)構(gòu)計算驗算等方法，得出了合理可靠的結(jié)論建議，對相關(guān)工程項目的實施和相關(guān)工程問題的研究具有一定參考價值。

【關(guān)鍵詞】鋼結(jié)構(gòu)； 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)； 荷載； 結(jié)構(gòu)安全； 技術(shù)鑒定

【中圖分類號】TU393.3【文獻標志碼】A

［定稿日期］2023-10-08

［作者簡介］郝健（1975—），男，碩士，高級工程師，從事土木工程建設(shè)、施工及管理工作。

0 引言

鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架是由多根鋼制桿件按照一定的網(wǎng)格形式通過節(jié)點連結(jié)而成的空間結(jié)構(gòu)，具有空間受力小、重量輕、剛度大、抗震性好、施工方便、用料經(jīng)濟、工期短等優(yōu)點，一般作為體育館、影劇院、展覽廳、候車廳、體育場看臺、加油站、機庫、工業(yè)車間等建筑的屋蓋，因其便于工廠化生產(chǎn)和工地安裝，在生產(chǎn)和生活中得到了十分廣泛的應(yīng)用。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)作為一種空間桿系結(jié)構(gòu)，節(jié)點一般設(shè)計成鉸結(jié)，桿件主要承受軸力作用，結(jié)構(gòu)體系為高次超靜定結(jié)構(gòu)，能夠較好地承受集中荷載、動力荷載和非對稱荷載。但鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架工程完工后，必須注重經(jīng)常性的檢查、維護和管理，防止結(jié)構(gòu)構(gòu)件出現(xiàn)銹蝕、變形、裂紋或者焊接部位、支座連接部位強度降低造成安全隱患。特別是對鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架工程進行裝飾、裝修、加固、改建、翻建，以及地基基礎(chǔ)條件發(fā)生變化，上部荷載調(diào)整變化時，必須進行相應(yīng)的安全性檢測鑒定，有效預(yù)防工程安全事故的發(fā)生。本文基于裝修工程吊頂荷載對原有網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的影響問題，對某單位鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架工程開展了安全性技術(shù)鑒定與研究。

1 工程概況

某單位鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架工程于2012年建成，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)形式為正放四角錐形式，平面尺寸為25 m×49.9 m，網(wǎng)架面積1 242 m2，多點支承于下部混凝土框架結(jié)構(gòu)上。該結(jié)構(gòu)設(shè)計使用年限為50年，基本風(fēng)壓為0.3 kN/m2，活荷載為0.5 kN/m2，上弦層恒荷載為0.3 kN/m2。網(wǎng)架桿件、封板、錐頭和套筒鋼材均為Q235B鋼，鋼管和板材均有質(zhì)量保證書。結(jié)構(gòu)設(shè)計要求荷載必須作用在節(jié)點上，桿件不承受橫向荷載。為評估鑒定裝飾裝修工程新增吊頂荷載對原有網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的影響，采取相應(yīng)檢測鑒定措施對該鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架進行全面系統(tǒng)的安全性技術(shù)鑒定與研究。

2 鑒定依據(jù)

鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架安全性技術(shù)鑒定與研究主要以原工程竣工圖、工程設(shè)計資料文件和工程實體為基礎(chǔ)，展開資料分析核查、檢查量測、現(xiàn)場試驗和計算分析。安全性技術(shù)鑒定主要控制指標必須嚴格依據(jù)國家和行業(yè)現(xiàn)行相關(guān)規(guī)范標準，必須詳盡了解所有相關(guān)強制性規(guī)范，準確把握規(guī)范標準的相關(guān)條文要求，并在檢測鑒定過程中扎實對照執(zhí)行，按照規(guī)范明確的項目內(nèi)容、方法步驟實施，確保充分滿足相應(yīng)標準要求。本項目主要依據(jù)的國家和行業(yè)現(xiàn)行相關(guān)規(guī)范標準有GB 5009-2012《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》、GB 50017-2017《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計標準》、JGJ 7-2010《空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》、GB 50223-2008《建筑工程抗震設(shè)防分類標準》、GB 50300-2013《建筑工程施工質(zhì)量驗收統(tǒng)一標準》、GB 50205-2001《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》、GB/T 50621-2010《鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)場檢測技術(shù)標準》、GB50011-2010《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》等。

3 開展圖紙資料核查

圖紙資料核查是鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架安全性鑒定的重要基礎(chǔ)步驟，通過圖紙資料核查充分了解原工程設(shè)計主旨、計算方法、主要指標、基本結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，從而對原工程有全面、準確、深入的了解，在此基礎(chǔ)上才能進行客觀準確的安全性檢測與鑒定。本項目鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架安全性技術(shù)鑒定與研究小組經(jīng)過認真核查，原網(wǎng)架工程資料有結(jié)構(gòu)設(shè)計施工圖和主要質(zhì)量保證資料，包括網(wǎng)架桿件出廠合格證、材質(zhì)復(fù)檢報告，以及高強螺栓與螺栓球鋼管、封板配合的組合試驗報告等。

工程資料顯示，該網(wǎng)架為正放四角錐網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，多點支承在下部混凝土柱上。網(wǎng)架為螺栓球網(wǎng)架，由螺栓球、高強螺栓、無紋螺母、封板（或錐頭）及桿件等構(gòu)件組成。其中桿件與封板（或錐頭）采用焊接方式連接，桿件與螺栓球通過高強螺栓連接。

4 開展現(xiàn)場檢查及分析

4.1 結(jié)構(gòu)布置檢查

現(xiàn)場檢查證實，網(wǎng)架為雙層正放四角錐平板網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，下弦通過螺栓球支座多點支承于鋼筋混凝土框架柱頂，屋面采用有檁屋蓋，屋面板為巖棉夾心保溫板屋面，檁條通過小立柱連于上弦螺栓球節(jié)點，網(wǎng)架桿件規(guī)格與設(shè)計圖紙相符。通過現(xiàn)場搭設(shè)腳手架對網(wǎng)架結(jié)構(gòu)關(guān)鍵部位進行認真細致的檢查，特別是對主要受力構(gòu)件、容易銹蝕部位、漆面容易老化脫落等部位的檢查，該網(wǎng)架結(jié)構(gòu)桿件未發(fā)現(xiàn)影響結(jié)構(gòu)安全的局部變形，現(xiàn)場量測的構(gòu)件尺寸和結(jié)構(gòu)幾何關(guān)系與原工程圖紙基本一致，所有構(gòu)件均未發(fā)現(xiàn)明顯的裂紋和其他強度失效特征。在不增加其他荷載的情況下，工程目前使用狀況良好，沒有潛在的安全隱患，符合原設(shè)計強度和使用壽命。

4.2 支座連接檢查

網(wǎng)架支座采用半球節(jié)點通過固結(jié)支座與柱頂預(yù)埋板焊接連接，可見焊縫平整，焊接處未發(fā)現(xiàn)表面裂紋，無焊疤、焊瘤、虛焊等焊接質(zhì)量缺陷。現(xiàn)場檢查中發(fā)現(xiàn)部分支座底板與混凝土柱頂預(yù)埋件間縫隙較大，對網(wǎng)架結(jié)構(gòu)剛度和穩(wěn)定性造成不利影響，在后期施工中應(yīng)當采取相應(yīng)措施予以處理。

4.3 節(jié)點連接構(gòu)造檢查

結(jié)構(gòu)桿件與螺栓球通過高強螺栓連接，經(jīng)現(xiàn)場檢查證實桿件與螺栓球安裝無異常，高強螺栓安裝到位。桿件與錐頭（或封板）采用焊接連接，檢查過程中未發(fā)現(xiàn)焊縫的外觀缺陷。結(jié)構(gòu)構(gòu)件的連接部位未發(fā)現(xiàn)明顯松動、滑移、裂紋等異常現(xiàn)象，節(jié)點連接構(gòu)造符合相關(guān)規(guī)范要求。

4.4 銹蝕檢查

現(xiàn)場針對網(wǎng)架結(jié)構(gòu)容易受雨水、潮濕空氣、地表水侵蝕的部位進行了認真檢查，對容易受到日照的部位表面涂層老化情況進行了檢查，對主要桿件、支座以及與混凝土結(jié)合部位等進行了仔細檢查，未發(fā)現(xiàn)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)出現(xiàn)明顯銹蝕部位，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)表面防腐涂料未出現(xiàn)明顯老化跡象，鋼結(jié)構(gòu)表面防銹蝕處理措施效果較好，有效確保了結(jié)構(gòu)構(gòu)件的強度和使用壽命。

4.5 網(wǎng)架撓度檢測

根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架下步裝飾裝修設(shè)計方案，對后期將增加的荷載進行了測算，對荷載分布情況進行了現(xiàn)場核對，模擬相應(yīng)的荷載情況對網(wǎng)架結(jié)構(gòu)實施加載試驗。通過模擬加載現(xiàn)場試驗，實際測得吊頂龍骨轉(zhuǎn)換層安裝完畢后，網(wǎng)架跨中最大撓度為下?lián)?0.5 mm，觀眾席區(qū)域網(wǎng)架跨中最大撓度為下?lián)?8 mm，其值在規(guī)范允許范圍內(nèi)（為100 mm）。現(xiàn)場荷載試驗過程中，未發(fā)現(xiàn)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)強度、剛度和穩(wěn)定性出現(xiàn)異常情況，卸載后結(jié)構(gòu)恢復(fù)原狀，結(jié)構(gòu)構(gòu)件在彈性限度內(nèi)發(fā)生形變。

4.6 螺栓球節(jié)點吊桿現(xiàn)場拉拔試驗

根據(jù)裝飾裝修設(shè)計方案，裝修層轉(zhuǎn)換龍骨通過20 mm鋼拉桿與網(wǎng)架下弦層球節(jié)點相連，鋼拉桿與節(jié)點采用螺紋絲口連接，根據(jù)裝修荷載需要，要求吊桿能夠承受5 kN的設(shè)計荷載。為了檢驗鋼拉桿強度及絲口連接能否滿足吊頂設(shè)計荷載要求，抽樣三組吊桿進行現(xiàn)場拉拔試驗。拉拔試驗結(jié)果顯示吊桿荷載為10 kN左右時，未發(fā)生破壞現(xiàn)象。吊桿現(xiàn)場拉拔試驗結(jié)果驗證了20 mm鋼拉桿與網(wǎng)架下弦層球節(jié)點采用螺紋絲口連接的可行性和連接強度的可靠性，為網(wǎng)架工程下步裝飾裝修方案的實施提供了試驗數(shù)據(jù)支持。

5 結(jié)構(gòu)復(fù)核驗算

根據(jù)現(xiàn)場檢查情況和裝修荷載測算結(jié)果，鑒于該網(wǎng)架結(jié)構(gòu)未出現(xiàn)明顯的結(jié)構(gòu)強度衰減影響因素，因此以原有結(jié)構(gòu)體系為基礎(chǔ)，各項參數(shù)按原設(shè)計方案取值，充分考慮裝飾裝修新增荷載影響，對該網(wǎng)架進行結(jié)構(gòu)復(fù)核驗算，復(fù)核采用自行開發(fā)結(jié)構(gòu)計算程序，主要復(fù)核參數(shù)：

上弦層恒荷載： 0.3 kN/m2 ；

上弦層活荷載：0.5 kN/m2；

下弦層裝飾裝修恒載：觀眾區(qū)0.5 kN/m2；

基本風(fēng)壓標準值：0.3 kN/m2；

抗震設(shè)防：抗震設(shè)防烈度7度（0.1g），第三組，場地類別Ⅱ類。

驗算結(jié)果表明，屋蓋網(wǎng)架結(jié)構(gòu)局部桿件穩(wěn)定承載力滿足現(xiàn)行規(guī)范要求，裝飾裝修工程實施前無需對原網(wǎng)架結(jié)構(gòu)進行加固處理，可以按裝修設(shè)計方案進行施工。該鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架工程裝飾裝修完成后，整體安全性具有可靠保障。

6 結(jié)論及建議

（1）鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架后期裝飾裝修安全性技術(shù)鑒定工作，應(yīng)深入研究分析原工程資料，現(xiàn)場對結(jié)構(gòu)布置、連接支座、節(jié)點連接構(gòu)造、銹蝕情況等進行認真核查，針對裝修設(shè)計方案，開展網(wǎng)架撓度檢測和螺栓球節(jié)點吊桿現(xiàn)場拉拔試驗。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)現(xiàn)場檢查結(jié)果和裝修荷載調(diào)查結(jié)果對網(wǎng)架進行結(jié)構(gòu)復(fù)核驗算，得出最終結(jié)論。

（2）根據(jù)相關(guān)荷載數(shù)據(jù)及設(shè)計圖紙對網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的承載能力進行驗算復(fù)核，并結(jié)合現(xiàn)場檢查結(jié)果綜合分析判斷，該網(wǎng)架結(jié)構(gòu)能夠承受本次裝飾裝修工程增加的下弦恒荷載，其承載力滿足相關(guān)規(guī)范要求。

（3）現(xiàn)場進行的三組吊頂拉桿抗拔力現(xiàn)場試驗顯示吊頂拉桿與下弦螺栓球節(jié)點連接承載力大于10 kN，滿足設(shè)計荷載5 kN的承載力要求，試驗結(jié)果驗證了連接的可行性。

（4）建議后期將底板與混凝土柱頂預(yù)埋件間較大縫隙處，采用灌漿料進行封閉，以增加結(jié)構(gòu)強度、剛度、穩(wěn)定性并防止銹蝕；今后使用過程中定期對網(wǎng)架結(jié)構(gòu)進行檢查，加強維護、保養(yǎng)和日常管理，以確保結(jié)構(gòu)安全性、使用壽命和使用功能不受影響。

參考文獻

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