某加油站网架罩棚安全性的检测鉴定分析

冯照平 王 永 闫修安

〔国家网架及钢结构产品质量监督检验中心 江苏徐州 221000〕

随着现代建筑美学的发展和使用功能的要求，空间结构的应用越来越多，并以其大空间、多功能、内部布置灵活等突出优势，在建筑结构中发挥着越来越重要的作用。加油站网架罩棚的结构是其中一种空间结构。近年来一些在役的加油站罩棚结构，在早期的租赁或物权转移过程中，几易其主，设计文件缺失，加之使用时间较久、环境复杂，使用方对其结构的安全性把握不准。本文依据GB 50017—2003《钢结构设计规范》、GB/T 50621—2010《钢结构现场检测技术标准》和GB/T 50344—2004《建筑结构检测技术标准》，参照JGJ 7—2010《空间网格结构技术规程》和GB/T 50205—2001《钢结构工程施工质量验收规范》，以某未提供设计文件的加油站网架罩棚的结构安全性为例进行了鉴定，并根据现场实测数据，利用3D3S设计软件进行设计验算，综合现场检测情况和验算结果，依据GB 50292—2015《民用建筑可靠性鉴定标准》进行了鉴定分析，可为类似结构的安全性鉴定提供参考。

1 工程概况

该加油站罩棚结构为正放四角锥螺栓球节点网架，下弦柱点支承，6根钢柱，屋面板为彩色压型钢板(图1)。委托单位未提供任何竣工验收资料，设计、施工及监理单位不详。为了解现阶段该罩棚的安全性，为下一步的使用和改造提供依据，使用单位委托某检验中心对其进行安全性检测。

图1 罩棚内部网架结构

2 现场检测

2.1 结构布置

现场用激光测距仪对网架下弦网格尺寸、上下弦球中心高差和钢柱高度等进行了测量，结构布置见图2。网架上下弦球中心高差为800 mm，钢柱高为7 200 mm，柱距为12 000×18 000 mm，下弦网格尺寸为2 000 mm。

图2 结构布置

2.2 构件规格和材质

现场对网架杆件规格进行了统计定位，共有1号(φ48 mm)、2号(φ60 mm)、3号(φ75.5 mm)、4号(φ88.5 mm)、5号(φ114 mm)5种规格杆件，因缺乏设计图纸，将每根杆件按规格编号标到现场绘制的图纸上。

依据GB/T 50621—2010《钢结构现场检测技术标准》和GB/T 50344—2004《建筑结构检测技术标准》，随机抽取φ48 mm计32根，φ60 mm计8根，φ75.5 mm计8根，φ88.5 mm计5根，φ114 mm计2根，并采用游标卡尺和超声波测厚仪测量杆件锈蚀部位的直径和壁厚。φ48 mm壁厚平均值为3.16 mm，φ60 mm壁厚平均值为3.06 mm，φ75.5 mm壁厚平均值为3.36 mm，φ88.5 mm壁厚平均值为3.96 mm，φ114 mm壁厚平均值为3.51 mm。

根据GB/T 50621—2010《钢结构现场检测技术标准》的要求，采用钻取钢屑的办法，在现场抽取网壳杆件和螺栓球各一件取样进行化学分析，测定碳(C)、硅(Si)、锰(Mn)、磷(P)、硫(S)5种元素的质量分数，杆件的5元素质量分数符合Q235的技术要求，螺栓球的5元素质量分数符合45号的技术要求。5种元素的含量见表1。

表1 构件材质

2.3 节点和焊缝的连接质量

焊缝质量对于杆件的承载力影响很大，等强连接的锥头(封板)与钢管对接焊缝应满足二级焊缝质量要求。现场抽取符合要求的锥头(封板)与钢管对接焊缝计30道进行超声波探伤检测，φ75.5 mm规格杆件的焊缝不符合二级焊缝质量要求。

2.4 构件锈蚀及损伤

2.4.1 锈蚀

现场检测发现，围檐板及屋面板基本完好；檩条及檩条支托普遍点蚀，天沟接缝处锈蚀，杆件普遍点蚀，球节点锈蚀；因杆件普遍锈蚀，故未进行涂层厚度检测。

2.4.2 损伤与节点连接

现场对所有杆件进行逐一排查，共发现8根弯曲杆件，并将具体位置标在准备好的图纸上。对该网架所有螺栓球连接节点的连接情况进行检查，共发现19处套筒松动杆件，并将具体位置标在准备好的图纸上。

2.5 支座高差和网架挠度

该网架共有6个支座。利用游标卡尺测量支座尺寸，筋板厚16 mm，支座球直径150 mm，支座高度为250 mm，支座底板厚20 mm，柱顶板厚20 mm，过渡板厚20 mm。过渡板与支座底板通过螺栓单螺母连接。

利用全站仪测量各支座和测点相对高程，计算出支座高差和网架挠度。支座高差符合规范要求，网架挠度未超过GB/T 50292—2015《民用建筑可靠性鉴定标准》中规定“不适于继续承载的变形”的要求。

3 设计验算

3.1 设计验算资料

设计验算部分使用3D3S钢结构设计软件，并结合现场检测结果综合分析。因委托方未提供设计图纸，所建模型基于现场检测数据。网壳计算模型见图3。根据规范要求，杆件设计强度取215 MPa，λ压=180，λ拉=180。以实际测量值和GB 50009—2012《建筑结构荷载规范》的规范设计值代入计算模型，杆件规格和材料设计强度见表2。

表2 材料规格表

图3计算模型

3.2 结构验算结果

经验算，该网架结构中不存在超应力杆件和长细比超限杆件，网架承载力满足规范要求。

4 安全性鉴定分析和建议

檩条普遍锈蚀，构件普遍锈蚀；有8根杆件弯曲，杆件弯曲后，降低了杆件承载能力；有19处套筒松动，使节点承载力降低。φ75.5 mm杆件的焊缝检测结果不符合二级焊缝质量要求。根据现场检测和结构验算结果，该网架安全性评定结果如下：①按所含构件的承载力进行评定时，网壳结构的安全性评为Cu级。②按照结构整体性进行评定时，网壳结构的安全性评为Cu级。根据GB 50292—2015，该网架结构安全性评为Cu级，应采取相应处理措施。

该网壳应采取以下相应处理措施：

对网架弯曲杆件、连接有缺陷的杆件进行加固处理；对锈蚀杆件、球节点、檩条、天沟等清除锈蚀后重做防腐；委托具有相关资质和经验的单位制定整改加固方案并进行加固整改，加固整改完成后应定期维护和检查并制定恶劣气象条件下的应急预案。

5 结语

以某无设计文件的加油站网架罩棚结构的安全性鉴定为例，介绍了此类工程鉴定的详细过程和重点控制内容，对网架的结构布置、构件规格尺寸、构件材质、节点连接、杆件弯曲、构件锈蚀、支座高差和网架挠度等关键性技术指标，按照现行标准进行了检测鉴定，并对现场实际测量结果进行了结构验算分析，最后综合检测结果，给出了安全性鉴定结论及建议，对类似工程的安全性检测鉴定具有一定的参考意义。