赵 钢

（1.安徽省建筑科学研究设计院，安徽 合肥 230031；2.安徽省建筑工程质量第二监督检测站，安徽 合肥 230031）

0 引言

网架、网壳是一种新型的屋盖承重结构，属于多次超静定空间结构体系，它改变了一般平面桁架结构的受力状态，能够承受来自各方面的荷载。这种平板形网架，结构新颖美观，杆件规律性强，网格划一，整体性好，空间刚度大，抗震性能好，杆件之间全部采用焊接或螺栓连接，便于安装，操作简便，受力明确。它广泛用于体育馆、展览厅、餐厅、候车室、仓库及单层多跨工业厂房等屋盖承重结构。

笔者以某体育馆屋面正放平面四角锥螺旋球网架结构为例，对照《民用建筑可靠性鉴定标准》（GB50292-2015）[1]对其进行结构检测鉴定，综合结构目前使用状况、现场实测结果及结构验算结论，对该工程的安全性等级评定，并对出现的问题提出合理化加固建议。

1 工程概况

1.1 设计概况

某体育馆设计为三层框架结构，工程建筑高度20.655m。建筑耐火等级一级，屋面防水等级Ⅱ级，室内环境污染控制类别为Ⅱ类，抗震设防烈度6度，设计基本地震加速度0.05g，设计地震分组为第一组，建筑抗震设防类别为丙类，设计使用年限50年，结构安全等级二级，框架抗震等级为二级，地基基础设计等级为丙级，建筑桩基设计等级为丙级。

基础为人工挖孔灌注桩基础，桩基础混凝土设计强度为C30，持力层为第③-1层全风化安山岩。上部承重结构为框架结构，屋面为正放四角锥螺栓球网架。框架结构混凝土设计强度等级均为C30；屋面网架平面尺寸为52m×69.4m，屋面单脊双坡；杆件、锥头、檩条、支撑及钢梁等钢构件材质为Q235B。

图1 体育馆现状

1.2 网架结构调查

本工程屋面网架为周边支撑的四角锥螺栓球钢结构网架[2]，网架采用下弦支承，周边支座支承构件为现浇混凝土柱，网架平面总尺寸为52m×69.4m，设28处支座，东西各挑出7.2m。网架屋面主檩条采用C型钢（实测C140×50×20×2.1，设计C140×50×20×2.2），次檩条采用C型钢（实测C120×50×20×2.1，设计C120×50×20×2.2），屋 面 板 采 用0.5mm厚820压型钢板。工程于2013年8月开工，2015年5月完工，目前工程尚未装修启用。

检测人员进场检测期间，屋面网架及屋面彩钢瓦已安装完毕，采光板已损坏，未进行装饰装修，网架尚无暖通、消防、吊顶、隔断、灯具、智能化等后期装修荷载。

2 现场检测

2.1 网架杆件截面尺寸

采用钢尺、游标卡尺、金属测厚仪对现场随机抽取的网架杆件外径及壁厚检测，部分抽测结果汇总如表1所示。结果表明：抽检网架杆件规格基本符合设计及施工质量验收规范要求[3]。

杆件外径及壁厚检测结果汇总表（单位：mm） 表1

2.2 网架杆件焊缝

现场随机抽取部分网架杆件，采用金属超声波探伤仪对杆件与锥头的对接焊缝内部质量进行检测，部分抽测结果汇总如表2所示。结果表明：抽检网架杆件与锥头间的对接焊缝内部质量等级能够满足《钢结构焊接规范》（GB50661-2011）[4]的二级焊缝要求。

焊缝超声波探伤结果汇总表 表2

2.3 网架杆件节点螺栓紧固情况

现场随机抽取部分网架杆件与螺栓球节点，采用目测及锤击法检测节点螺栓紧固情况，部分抽测结果汇总如表3所示。结果表明：抽检的杆件-螺栓球节点未发现节点螺栓存在明显松动现象，节点螺栓紧固情况符合施工验收规范要求[5]。

网架杆件与螺栓球节点螺栓紧固情况 表3

2.4 网架支座节点连接情况

根据设计要求：网架球支座与柱头预埋钢板间设置过渡钢板，柱头预埋钢板与过渡钢板间采用现场角焊缝连接，网架球支座与过渡钢板间采用螺栓连接，支座部位节点球与支座十字板间采用现场角焊缝连接。

现场抽取部分节点对其安装质量进行检测：柱顶预埋件与支座过渡板间存在未贴合现象，连接焊缝普遍存在塞钢筋及漏焊等现象；螺栓存在单螺帽、无垫片及未拧紧等现象；螺栓垫块与支座底板未按设计要求进行焊接。部分缺陷图如图2-图5，结果汇总于表4。

图2 节点悬空

图3 柱顶节点连接，单螺帽

图4 支座节点，螺栓缺垫片

图5 檩条与檩托件连接焊缝

网架构件支座节点检测结果汇总表 表4

2.5 杆件变形及锈蚀

网架节点及构件经检测：网架个别上弦杆件及下弦杆件存在变形，另外检测中发现主次钢构件普遍存在明显返锈现象。详见现场照片图6-图9及表5。

图6 上弦杆件变形

图7 下弦杆件变形

图8 网架构件表面泛锈

图9 支座节点表面泛锈

网架杆件变形检测结果汇总表 表5

2.6 其他

主檩条与檩托件及主檩条与次檩条节点采用现场焊接连接，实测节点焊缝长度偏小，不符合规范要求。

3 结构验算

结合原设计图纸和现场检测结果，使用同济大学钢结构设计软件3D3S v11.0版，按现行标准对网架结构进行建模验算。

3.1 网架荷载取值

基本风压：0.40N/m2；地面粗糙度类别：B类，体型系数1.3。

基本雪压：0.75kN/m2（按100年一遇的雪压取值）。

屋面恒荷载：上弦0.50kN/m2，下弦1.00kN/m2。

屋面活荷载：上弦0.50kN/m2。

3.2 验算结论：

经验算，结果表明：部分网架杆件承载能力不符合规范要求。

4 鉴定结论

4.1 网架结构承载功能等级

抽检网架杆件规格基本符合设计及施工质量验收规范要求，抽检网架杆件与锥头间的对接焊缝内部质量等级符合设计及施工验收规范要求。

网架节点及构件经检测：网架个别上弦杆件及下弦杆件存在变形；柱顶预埋件与支座过渡板间存在未贴合现象，连接焊缝普遍存在塞钢筋及漏焊等现象；螺栓垫块与支座底板未按设计要求进行焊接，螺栓存在单螺帽、无垫片及未拧紧等现象；主次钢构件普遍存在明显返锈现象；上述问题存在一定安全隐患。

主檩条与檩托件及主檩条与次檩条节点采用现场焊接连接，实测节点焊缝长度偏小，不符合规范要求。

经对原设计进行结构验算：部分网架杆件承载能力不符合规范要求。

综上所述，网架结构承载功能等级可评为Cu级。

4.2 网架结构整体性

屋面网架杆件未发现节点螺栓存在明显松动现象；柱顶预埋件与支座过渡板间存在未贴合现象，连接焊缝普遍存在塞钢筋及漏焊等现象，网架支座与主体结构框架柱间连接不当。综上所述，网架结构的整体性等级可评定为Cu级。

4.3 网架结构安全性鉴定评级

对照《民用建筑可靠性鉴定标准》，该工程网架结构安全性等级可评定为Csu级，不符合国家现行标准规范的安全性要求，应及时对存在的问题进行有效处理。

5 加固处理方案

针对网架结构出现的问题，对其采取了以下相应的加固措施。

5.1 支座处理措施

①部分柱顶预埋件与网架支座过渡板之间存在脱开现象，应采取一定措施将两者贴合；且预埋板与过渡板的节点焊缝应按《钢结构焊接规范》（GB 50661-2011）进行施焊，避免漏焊。

②网架支座节点的螺栓均应采取双螺帽、螺帽下加垫片，并拧紧螺栓。

5.2 杆件弯曲变形处理措施

①当杆件弯曲变形：s＜L/1000时，不需处理；L为杆件长度。

②当杆件弯曲变形：L/1000＜s＜L/600时，拆下进行校正，校正后重新安装。

③当杆件弯曲变形：s＞L/600时，更换杆件。

5.3 杆件锈蚀处理措施

对锈蚀较为严重的杆件和节点，应按照以下说明方法进行二次涂刷：基层除锈等级Sa2.5或St2.5，表面刷环氧防锈漆两遍，其质量要求应符合国家标准《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》（GB8923-2008）[4]的规定；室内钢构件除锈后表面涂装采用无机富锌防锈漆(E06,二度2x25μm干膜厚度)+环氧云铁防锈中间漆(H53,二度2x25μm)。

5.4 承载力不足的杆件处理措施

根据网架杆件外径及壁厚检测结果可知，抽检的杆件壁厚均小于设计壁厚，若因壁厚减小导致杆件承载力不足，可采取粘贴钢方法进行加固[6]，具体的加固详图见图10。

6 结束语

本工程因停工多年后启用，期间设计规范和荷载规范存在重大调整变化，现有结构承载力能够满足当时建设年代能力规范要求，但不符合现行标准要求，鉴于现有结构存在的问题，给出了相应的加固处理方法，以期对类似结构予以一定的启发。