辛文慧，杨龙江，张瑞云，邸 鑫

（中电投工程研究检测评定中心有限公司，北京 100142）

0 引言

大跨空间结构是最近三十多年来发展最快的结构形式并且发展迅猛，工程实践的数量较多，结构类型和形式逐渐趋向多样化。自 20 世纪 60 年代至今，我国已经建成的各类空间结构均已长时间服役，尤其 20 世纪 80 年代～90 年代我国体育馆建设达到了一个高潮，这些体育馆从投入使用至今已约 40 年。既有空间结构在使用过程中，由于内外各种因素等原因，造成空间结构系统在服役期间产生外观质量损伤与缺陷、变形和承载力降低等问题，造成安全隐患，导致严重的人员伤亡和经济损失。因此必须采取切实有效的鉴定评估手段保证这些既有空间结构的安全使用。

如何保障空间结构安全，并使这些建筑继续服役，就需要对此类结构进行科学合理的检测与鉴定评估。基于鉴定评估结论进行合理的维修和加固，进一步提高既有空间结构的使用性和安全性。因此，开展既有空间结构鉴定评估专项研究，具有重要的理论价值和工程实用意义。

1 工程概况

本次工程案例是北京市某体育馆，建于 2019 年，具有有效图纸资料，结构形式为钢框架结构，屋盖为空间网架结构形式，未进行过加固改造。设计采用的地震参数为:抗震设防类别为丙类、地震烈度 8 度（0.2g）、设计地震分组为第二组。该体育馆外立面照片如图1 所示，现场检测照片如图2 所示，屋盖网架平面图如图3 所示。

图1 北立面

图2 现场检测场照片

图3 屋盖网架结构平面布置图（单位：mm）

2 现场检测内容

空间钢结构构件宜划分为一般杆件、弦杆、腹杆和节点球等。

空间钢结构现场检测内容主要包括结构体系核查及平面图测绘、外观质量、结构构件截面尺寸、材料强度、变形等。

既有建筑现场检测时可采用抽样检测或全数检测，应符合 GB/T 50621－2010《钢结构现场检测技术标准》［1］中的限定值，并结合结构重要性及对钢材缺陷的敏感性确定。

2.1 结构体系核查

本项目有结构竣工图纸，依据 DB11/T 637－2015《房屋结构综合安全性鉴定标准》［2］的相关规定，应核查结构体系、构件布置和尺寸等是否与设计图纸相符。通过现场查勘房屋建筑实际情况，参考委托方提供的原结构竣工图，对该房屋主体结构进行现场复核及结构体系核查。结果表明，该建筑为地上二层钢框架结构，二层屋顶为四角锥螺栓球节点网架，支承形式为上弦支承，均符合原设计图纸。

2.2 结构外观质量检查

通过核查资料、观察和量测上部结构倾斜及裂缝等，现场未发现地基有不均匀沉降现象；上部结构无倾斜、开裂、扭曲等现象。上部结构的钢构件和支撑未见明显变形、锈蚀、松弛等损伤；螺栓连接摩擦面未见飞边、毛刺、氧化铁皮等缺陷；未见螺栓有松动、脱落、螺杆弯曲等现象；防腐和防火涂层质量较好，未见涂层裸露等现象；焊缝外观质量较好，未见夹渣、气泡、咬边、烧穿、漏焊等现象。节点照片如图4、5 所示。

图4 钢网架节点

图5 钢结构构件节点

2.3 构件截面尺寸检测

依据 GB/T 50621－2010《钢结构现场检测技术标准》3.4.4 条的规定，采用钢卷尺和超声波测厚仪对该建筑钢构件的截面尺寸进行抽样检测。抽样检测工作依据 GB 50205－2020《钢结构工程施工质量验收标准》的规定进行。检测结果表明该建筑钢构件尺寸偏差的计算符合 GB/T 709－2019《热轧钢板和钢带的尺寸、外形、重量及允许偏差》、GB/T 8162－2018《结构用无缝钢管》和 JGJ 7－2010《空间网格结构技术规程》等规范允许偏差的规定。

2.4 构件材料强度检测

由于该建筑位于北京，按照 DB 11/T 637－2015《房屋结构综合安全性鉴定标准》规定，该建筑综合安全性鉴定类别为 I 类。对于 I 类房屋建筑，当检测结果符合原结构设计要求和现行国家标准 GB 50023－2009《建筑抗震鉴定标准》［3］规定时，可按照原设计材料强度等级进行结构安全与抗震承载力验算。

经现场检查，钢结构构件布置，构件连接构造，节点、连接方式均与原设计相符，且构件连接构造无缺陷，节点、连接构造无缺陷。查阅本工程施工材料进场检验记录，钢构件抗拉强度均符合原设计钢材强度等级要求，原材检测报告照片如图6 所示。

图6 网架钢管进场检测报告

2.5 构件连接节点与构造措施检测

空间网架结构的节点连接与构造措施好坏直接影响到结构的抗震性能与结构的安全。节点连接一旦失效，可能造成结构体系破坏，杆件丧失承载功能。

现场对屋盖网架结构连接情况及节点构造进行检测。检测结果表明:①钢柱与钢网架的连接方式均为螺栓连接，各构件支座及节点板处未见明显变形、位移及开裂现象，支撑杆件未见变形、失稳现象，所测构件连接构造符合设计图纸要求；②螺栓及连接板未见松动、变形及脱落现象，节点、连接方式正确，安装数量与构造符合设计图纸要求，工作无异常；③焊缝外观质量良好，未见夹渣、气泡、咬边、烧穿、漏焊等缺陷。

3 空间网架结构鉴定

3.1 安全性鉴定

根据现场检测结果，依据 DB 11/T 637－2015《房屋结构综合安全性鉴定标准》和 GB 51008－2016《高耸与复杂钢结构检测与鉴定标准》并结合钢材设计强度对该建筑主体结构进行非地震作用承载力验算，结果表明该体育馆主体结构构件非地震作用承载力均满足现行规范要求。变形与损伤、构造和连接均评为 au级。该体育馆各承重构件的安全性评级均为 au级。主体结构整体模型如图7 所示，计算结果如图8、9 所示。

图7 三维计算模型

图9 钢网架上弦应力及应力比验算结果

3.2 抗震鉴定

抗震鉴定内容包含地基基础和上部结构两部分，上部结构抗震鉴定内容分为抗震承载力验算和抗震措施鉴定，根据两个方面的评价结果综合给出鉴定结论。

3.2.1 地基和基础的抗震鉴定

依据 DB 11/T 637－2015《房屋结构综合安全性鉴定标准》5.1.3 条规定:符合下列情况的建筑，宜以地基基础的安全性鉴定作为地基基础抗震鉴定的结果。①抗震设防类别为丁类的建筑；②地基主要受力层范围内不存在软弱土、饱和砂土和饱和粉土或不存在严重不均匀地基的乙类、丙类建筑；③7 度（0.15g）时的 I、Ⅱ、Ⅲ 类场地，地基基础无严重静载缺陷的乙类、丙类建筑。

鉴定结果表明，本工程位于北京市丰台区，其周围所处场地无上述 5.1.3 条所列不利情况，以地基基础的安全性鉴定作为地基基础抗震鉴定的结果，即满足规范要求。

3.2.2 抗震措施鉴定

房屋建筑抗震结构体系、结构布置等的宏观控制和抗震构造措施鉴定对建筑抗震性能起着非常重要的作用，因此抗震鉴定时应按照现行的抗震设计规范，从建筑的结构体系、抗震等级、构造措施、钢网架屋盖钢杆件的长细比、屋盖构件节点的抗震构造、支座的抗震构造、屋盖及其支承结构的选型和布置、屋盖空间传力体系的结构布置等这几方面进行核查。依据 GB 50011－2010《建筑抗震设计规范》，综合以上结果，该建筑的抗震措施满足现行国家标准的要求。

3.3 抗震承载力鉴定

依据 DB 11/T 637－2015《房屋结构综合安全性鉴定标准》中 3.5.2 条规定，本项目应按 GB 50023－2009《建筑抗震鉴定标准》的 C 类建筑要求进行抗震鉴定计算。

计算结果表明该建筑钢结构构件抗震承载力均满足现行规范要求。

4 结语

该体育馆安全性鉴定评级均为 Asu级；该体育馆抗震鉴定结果如下，按后续使用年限 50 年考虑，均满足现行抗震设计规范 GB 50011－2010《建筑抗震设计规范》的要求。

本文通过对北京市某既有空间网架结构的检测及鉴定，补充了该类型建筑在检测鉴定方面的空白。但是对于建造年代更早的空间结构，如何准确地进行检测鉴定，需要我们进一步研究和完善。