駱 偉 （安徽省建設(shè)工程測(cè)試研究院有限責(zé)任公司，安徽 合肥 230001）

1 引言

空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)是近年來(lái)迅速發(fā)展起來(lái)的新型的工業(yè)與民用建筑屋蓋或樓蓋承重結(jié)構(gòu)，它是由許多桿件按照一定的規(guī)律組成的空間結(jié)構(gòu)，改變了一般平面桁架的受力體系。結(jié)構(gòu)處于三維空間的受力狀態(tài)，能承受來(lái)自不同方向的荷載，由于桿件間的互相支撐互相制約，空間剛度大且整體性好。同時(shí)，網(wǎng)架是一種高次超靜定結(jié)構(gòu)，所以結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定?？臻g網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的適用范圍很廣，適用于大跨度的公共建筑。但由于鋼材易于銹蝕，尤其在室外的潮濕環(huán)境中，以及處于有腐蝕介質(zhì)的環(huán)境中容易銹蝕，因此定期對(duì)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)進(jìn)行安全鑒定和維護(hù)顯得尤為重要。

2 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)安全鑒定現(xiàn)狀

目前網(wǎng)架的安全檢測(cè)鑒定工作，國(guó)內(nèi)學(xué)者已開(kāi)展了一些研究，尤其是對(duì)于曲面網(wǎng)架，但尚未形成系統(tǒng)的、有針對(duì)性的、規(guī)范化的罩棚網(wǎng)架結(jié)構(gòu)檢測(cè)鑒定方法，對(duì)于構(gòu)造較為復(fù)雜、曲面結(jié)構(gòu)形式的適用的安全鑒定分析還缺少針對(duì)性的研究[2-3]。

3 實(shí)例分析

3.1 工程概況

某建筑屋面為曲面鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，網(wǎng)架型式為正放四角錐，網(wǎng)架節(jié)點(diǎn)采用螺栓球連接方式，網(wǎng)架下弦節(jié)點(diǎn)支承，該工程抗震設(shè)防烈度為7 度，設(shè)計(jì)使用年限為50 年，結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為二級(jí)。為了解該鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架目前的安全性，并確定該鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架屋面在現(xiàn)實(shí)情況下是否需要進(jìn)行維修加固，對(duì)該鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架屋面進(jìn)行安全性鑒定。

3.2 檢測(cè)鑒定內(nèi)容

①通過(guò)對(duì)屋面網(wǎng)架結(jié)構(gòu)外觀質(zhì)量檢測(cè)，對(duì)網(wǎng)架構(gòu)件銹蝕程度、不平直度及維護(hù)結(jié)構(gòu)質(zhì)量等進(jìn)行評(píng)價(jià)；

②通過(guò)對(duì)屋面網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的桿件管徑尺寸、壁厚、螺栓球直徑和桿件涂層厚度等進(jìn)行量測(cè)，對(duì)網(wǎng)架的基本參數(shù)進(jìn)行評(píng)定，同時(shí)為網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)核驗(yàn)算提供依據(jù)；

③通過(guò)全站儀對(duì)屋面網(wǎng)架的撓度進(jìn)行測(cè)量，檢驗(yàn)屋面網(wǎng)架的變形是否滿足相關(guān)規(guī)范要求；

④通過(guò)對(duì)屋面網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)核，驗(yàn)算網(wǎng)架桿件承載力、穩(wěn)定性及結(jié)構(gòu)撓度變形是否符合現(xiàn)行規(guī)范要求；

⑤根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)與設(shè)計(jì)復(fù)核驗(yàn)算結(jié)果，對(duì)屋面網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的安全性進(jìn)行分析和評(píng)級(jí)，并針對(duì)存在的問(wèn)題提出相應(yīng)的建議。

3.3 現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查與抽樣檢測(cè)

3.3.1 現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)表觀質(zhì)量檢查，屋面網(wǎng)架檢查情況如下：

①網(wǎng)架支座節(jié)點(diǎn)工作狀態(tài)檢查，網(wǎng)架支座螺栓球、十字鋼板、支座底板等構(gòu)件工作狀況基本正常，未見(jiàn)明顯變形和裂縫，但現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)部分支座十字鋼板未涂刷防腐涂料，存在一定程度的銹蝕；

②網(wǎng)架構(gòu)件和連接的銹蝕檢查，現(xiàn)場(chǎng)檢查未發(fā)現(xiàn)網(wǎng)架螺栓球節(jié)點(diǎn)有異常變形、損壞，未發(fā)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)有松動(dòng)現(xiàn)象，網(wǎng)架弦桿及腹桿桿件的工作狀況正常，未發(fā)現(xiàn)桿件存在撓曲變形，網(wǎng)架周邊大多數(shù)桿件出現(xiàn)表面防腐涂料開(kāi)裂、脫落，較多部分桿件銹蝕現(xiàn)象明顯；

③網(wǎng)架圍護(hù)系統(tǒng)工作狀態(tài)檢查，屋面構(gòu)件與網(wǎng)架連接正常，接頭無(wú)松脫跡象，屋面?zhèn)€別地方存在滲漏現(xiàn)象。

3.3.2 鋼管外徑

利用游標(biāo)卡尺和卷尺等測(cè)量鋼管外徑，測(cè)量及統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)附錄一所示。分析測(cè)量結(jié)果，參考《無(wú)縫鋼管尺寸、外形、重量及允許偏差》中外徑評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)場(chǎng)抽測(cè)規(guī)格為48×3.25、60×3.25、76×3.5、89 ×3.75、114 ×4.0、140 ×4.0、159 ×6.0 和159×8.0 鋼管的外徑偏差滿足規(guī)范《無(wú)縫鋼管尺寸、外形、重量及允許偏差》的要求。

3.3.3 鋼管壁厚

利用超聲測(cè)厚儀測(cè)量鋼管壁厚，測(cè)量及統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)附錄一所示。分析測(cè)量結(jié)果，參考《無(wú)縫鋼管尺寸、外形、重量及允許偏差》中壁厚評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)場(chǎng)抽測(cè)規(guī)格為48×3.25、60×3.25、76×3.5、89×3.75、114×4.0、140×4.0、159×6.0 和159×8.0 鋼管的壁厚偏差滿足規(guī)范《無(wú)縫鋼管尺寸、外形、重量及允許偏差》的要求。

3.3.4 螺栓球直徑

利用游標(biāo)卡尺和卷尺等測(cè)量螺栓球直徑，測(cè)量及統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)附錄一所示。分析測(cè)量結(jié)果，現(xiàn)場(chǎng)抽測(cè)直徑為100、110和150 等三種規(guī)格的螺栓球直徑，其偏差均滿足規(guī)范的要求。

各測(cè)線撓度檢測(cè)結(jié)果匯總表（單位：mm）

3.3.5 防腐涂層厚度檢測(cè)

利用TT220 數(shù)字式覆層測(cè)厚儀測(cè)量鋼管涂層厚度，測(cè)量及統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)附錄一。分析涂層厚度測(cè)量結(jié)果，參考《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》中涂層厚度評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，部分桿件涂層厚度不滿足規(guī)范《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》的要求。

3.3.6 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)撓度

利用全站儀測(cè)量1/E、1/3、5 和7 軸的鋼網(wǎng)架下弦螺栓球節(jié)點(diǎn)的相對(duì)標(biāo)高，該相對(duì)標(biāo)高是相對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)假定的一個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)的高程，具體測(cè)線及測(cè)點(diǎn)位置見(jiàn)附錄二所示，各測(cè)點(diǎn)豎向撓度值測(cè)量及統(tǒng)計(jì)結(jié)果下表，測(cè)線測(cè)量的最大撓度包括施工誤差。

根據(jù)上表可知：在網(wǎng)架自重、節(jié)點(diǎn)荷載和屋面恒載作用下，所檢測(cè)的各軸鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)跨度最大撓度滿足鑒定標(biāo)準(zhǔn)要求。

3.4 結(jié)構(gòu)承載力驗(yàn)算及分析

3.4.1 設(shè)計(jì)軟件

采用3D3S 進(jìn)行鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)驗(yàn)算分析。

3.4.2 計(jì)算模型與基本參數(shù)

3.4.2.1 計(jì)算模型

雜草能夠在人工生境中自然繁衍，主要通過(guò)與作物爭(zhēng)奪水分、養(yǎng)料、光照、空間及利用他感作用等抑制作物生長(zhǎng)發(fā)育從而導(dǎo)致作物減產(chǎn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，每年由于雜草的危害導(dǎo)致作物產(chǎn)量損失近10%[1]。通過(guò)化學(xué)農(nóng)藥防除雜草，可有效控制雜草危害[2]，但長(zhǎng)期高頻度地使用化學(xué)除草劑，不僅會(huì)使植物對(duì)化學(xué)除草劑產(chǎn)生抗藥性[3]，還會(huì)對(duì)環(huán)境[4]、生態(tài)多樣性[5-6]造成嚴(yán)重威脅及產(chǎn)生藥害[7]等問(wèn)題。新型生物除草劑易生物降解，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)和農(nóng)業(yè)作物安全性高。因此，新型生物除草劑尤其是植物源除草劑成為國(guó)內(nèi)外開(kāi)發(fā)和研究的熱點(diǎn)之一[8-9]。

根據(jù)委托方提供的設(shè)計(jì)圖紙及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查內(nèi)容建立的計(jì)算模型如下圖所示。

3.4.2.2 基本參數(shù)

①尺寸參數(shù)

模型的幾何尺寸參數(shù)按委托方提供的設(shè)計(jì)圖紙來(lái)建立模型的。

②材質(zhì)參數(shù)

鋼管采用Q235 高頻焊管或無(wú)縫鋼管，其設(shè)計(jì)強(qiáng)度為200 N/mm。

網(wǎng)架模型三維視圖

③荷載參數(shù)

計(jì)算荷載標(biāo)準(zhǔn)值參照《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》及現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)結(jié)果，荷載包括恒載、活荷載、雪荷載等多種荷載效應(yīng)的組合。荷載參數(shù)具體取值如下。

a.恒荷載：網(wǎng)架桿件自重由軟件自動(dòng)計(jì)算，球節(jié)點(diǎn)自重假定占桿件自重的20% ，上弦桿恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值取0.3 kN/m，下弦桿恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值取0.2 kN/m；

b. 活荷載：屋面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值取0.5kN/m，在荷載組合中取活荷載與雪荷載的較大值；

c. 雪荷載：合肥地區(qū)基本雪壓取0.6kN/m，屋面積雪分布系數(shù)取1.0，雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值為0.6kN/m。

3.4.3 計(jì)算結(jié)果

經(jīng)過(guò)3D3S 計(jì)算軟件計(jì)算，共有306 根桿件不滿足要求，其中有147 根受壓桿件長(zhǎng)細(xì)比超限，99 根桿件穩(wěn)定應(yīng)力比超限，52 根桿件穩(wěn)定應(yīng)力比、長(zhǎng)細(xì)比同時(shí)超限，8 根桿件強(qiáng)度應(yīng)力比、穩(wěn)定應(yīng)力比、長(zhǎng)細(xì)比同時(shí)超限。

4 鑒定結(jié)論及建議

4.1 安全鑒定結(jié)論

依據(jù)《民用建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)該鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架安全性進(jìn)行鑒定評(píng)級(jí)，評(píng)定等級(jí)為Cu 級(jí)，影響結(jié)構(gòu)整體承載，應(yīng)采取加固措施。

4.2 建議

①建議對(duì)評(píng)定為cu、du 級(jí)的構(gòu)件采取增設(shè)槽鋼等方法進(jìn)行加固；

②對(duì)存在銹蝕桿件和節(jié)點(diǎn)進(jìn)行除銹，并做好防腐和維護(hù)處理，并做好定期維護(hù)；

③對(duì)局部滲漏的地方采取補(bǔ)漏，重做防水等措施；

④應(yīng)由有資質(zhì)的設(shè)計(jì)單位進(jìn)行加固設(shè)計(jì)，由有資質(zhì)的施工單位進(jìn)行施工；

⑤在結(jié)構(gòu)使用過(guò)程中，不得隨意改變?cè)撐菝婢W(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，桿件節(jié)間嚴(yán)禁承受橫向荷載；

⑥網(wǎng)架使用中應(yīng)定期進(jìn)行結(jié)構(gòu)安全檢查，及時(shí)清理屋面積灰（尤其是排水溝積灰），清通排水管，消除安全隱患，建議每?jī)赡暌淮巍?/p>