學校體育館網架屋面安全性檢測

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詳細介紹

學校體育館網架屋面安全性檢測

實驗學校體育館建成于2005年，由鎮江工業民用建筑設計研究院設計，施工單位和監理單位不詳。該體育館為三層框架結構，建筑面積為4694.2m2，建筑類別為三級，耐火等級為二級，七度抗震設防，耐久年限為50年。

本次受檢結構為學校體育館網架屋面，平面布置呈“L”型，結構形式為正放四角錐螺栓球節點網架，網架展開面積為1447.80m2。網架主要網格尺寸為3.0m×3.0m，網架厚度（矢高）為1.80m，鋼球采用45#鋼，鋼管采用高頻焊管，網架結構選用環氧防銹底漆二度，屋面材料采用75mm復合彩鋼板。網架支座處柱距為6.0m，鋼筋混凝土柱截面尺寸為250mm×250mm。

5 檢測目的、范圍和內容

本次檢測范圍為丹陽市華南實驗學校體育館網架屋面，為了解網架屋面結構的現狀和質量，實驗學校委托我房屋質量檢測站對該網架屋面進行安全性檢測，并對可能存在的問題提出處理建議。組織檢測人員于2015年6月11日到現場對該網架屋面進行檢測，隨后對現場檢測結果進行了整理分析，并進行理論計算。主要檢測內容如下：

（1）建筑使用情況調查；

（2）網架屋面結構尺寸復核；

（3）網架屋面結構完損情況檢測；

（4）連接桿件的變形檢測；

（5）結構構件的硬度檢測；

（6）進行相關建模計算，分析網架屋面的安全性。

6 檢查及分析結果

6.1 建筑的使用情況

通過對現場的實地考察及向委托單位了解，丹陽市華南實驗學校體育館建成于2005年，建成后一直作為體育館使用。2015年5月，因受大風影響，網架屋面西北角彩鋼瓦破損，并被大風掀掉。

6.2 網架屋面結構尺寸復核

根據委托單位提供的網架及屋面設計圖，對網架屋面結構進行檢測與復核，主要包括主要軸網尺寸、結構構件截面尺寸的檢測與復核。

（1）主要軸線尺寸的檢測與復核。采用手持式激光測距儀對網架屋面主要軸線間距進行抽查與復核。檢測結果如表6-1所示。

表6-1 軸線尺寸復核結果

部位名稱軸線位置設計值（mm）檢測值（mm）備注

節點間距2/J-K60006002+2

節點間距2/L-N60006001+1

節點間距3/F-G60006002+2

節點間距3/H-J60006001+1

節點間距4/A-C60006003+3

節點間距4/D-E60005999-1

節點間距5/F-G60006002+2

節點間距5/G-H60006003+3

節點間距6/H-J60006001+1

節點間距6/C-D60006003+3

節點間距C/2-360006001+1

節點間距D/3-460005997-3

節點間距E/4-560006002+2

節點間距F/5-660006003+3

節點間距H/2-360005998-2

節點間距L/2-360006003+3

節點間距P/2-360006003+3

按照《鋼結構工程施工質量驗收規范》（GB50205-2001）表12.2.2，鋼網架支座定位軸線的允許偏差為±5.0mm，檢測結果表明，網架屋面主要軸線尺寸的偏差在《鋼結構工程施工質量驗收規范》（GB50205-2001）允許偏差范圍之內，網架屋面主要軸線尺寸與原設計圖紙相符。

（2）主要結構構件截面尺寸的檢測與復核。采用鋼卷尺和游標卡尺對網架屋面C型鋼檁條截面尺寸進行測量，并與原設計圖紙進行比較復核。檢測結果如表6-2所示。

表6-2 網架屋面構件截面尺寸復核結果

序號構件位置設計截面尺寸

（mm）實測截面尺寸

（mm）允許偏差

（mm）

1鋼檁條[1-2/N-P]120×60×20×3121×62×20.56×3.14（-2.0，+5.0）

2鋼檁條[2-3/L-N]120×60×20×3122×61×20.84×3.36（-2.0，+5.0）

3鋼檁條[3-4/A-C]120×60×20×3123×59×21.24×3.30（-2.0，+5.0）

4鋼檁條[4-5/C-D]120×60×20×3122×61×19.70×3.36（-2.0，+5.0）

5鋼檁條[5-6/D-E]120×60×20×3121×62×20.32×3.28（-2.0，+5.0）

6鋼檁條[1-2/E-F]120×60×20×3123×61×19.62×3.22（-2.0，+5.0）

7鋼檁條[2-3/F-G]120×60×20×3121×59×20.66×3.48（-2.0，+5.0）

8鋼檁條[3-4/G-H]120×60×20×3122×61×20.58×3.24（-2.0，+5.0）

按照《鋼結構工程施工質量驗收規范》（GB50205-2001）表C.0.8，鋼檁條截面尺寸的允許偏差為（-2.0mm~+5.0mm）。檢測結果表明，網架屋面鋼檁條截面尺寸的偏差在《鋼結構工程施工質量驗收規范》（GB50205-2001）允許偏差范圍之內，網架屋面鋼檁條與原設計圖紙相符。

采用游標卡尺對網架屋面桿件截面尺寸進行測量，并與原設計圖紙進行比較復核。檢測結果如表6-3所示。

表6-3 網架屋面構件截面尺寸復核結果

外徑外徑

上弦桿件1/A-C4847.56-0.44

上弦桿件1/N-P4847.82-0.18

上弦桿件3/K-L6059.64-0.36

下弦桿件A/1-26060.38+0.38

下弦桿件6/E-F4847.50-0.50

下弦桿件4/G-H4848.24+0.24

腹桿桿件6/E軸右1.5m7574.98-0.02

腹桿桿件5-6/J4847.34-0.66

腹桿桿件1-2/H-J4847.92-0.08

按照《無縫鋼管尺寸、外形、重量及允許偏差》（GB/T17395-2008）相關規定，熱軋管外徑＜50mm時，允許偏為±0.50mm，熱軋管外徑＞50mm時，允許偏差為外徑的±1%。檢測結果表明，網架屋面桿件截面尺寸的偏差在《無縫鋼管尺寸、外形、重量及允許偏差》（GB/T17395-2008）允許偏差范圍之內，網架屋面桿件截面尺寸與原設計圖紙相符。

6.3 構件變形檢測

根據現場實際情況，采用Leica TCR1202全站儀對網架屋面結構下弦的撓度進行檢測，“+”為下撓，“-”為上撓，檢測結果見表6-4。

表6-4 網架屋面下弦撓度檢測

序號構件位置撓度（mm）測量跨度（mm）備注

15/C-J+2930016l/1034

24/A-J+4042018l/1050

33/A-H+3630012l/833

42/A-H+3030008l/1000

按照《鋼結構設計規范》（GB50017-2003）表A.1.1，鋼結構主梁或桁架撓度容許值為l/400（其中，l為受彎構件的跨度），檢測結果表明，所測網架屋面結構的下弦撓度滿足規范限值要求。

6.4 鋼構件硬度檢測

根據網架屋面結構的現場實際情況，采用布氏硬度計，參照《金屬布氏硬度試驗第1部分：試驗方法》（GB/T 231.1-2009）和《黑色金屬硬度及強度換算值》（GB/T 1172-1999）進行鋼結構構件強度抽樣檢測。現場試樣材質為Q235B，經檢測鋼管抗拉強度約為380N/mm2~450N/mm2，鋼管抗拉強度滿足Q235B鋼的性能要求。檢測結果見表6-5。

表6-5 鋼管抗拉強度測量結果

構件名稱及位置布氏硬度測試值（HB）抗拉強度換算值（N/mm2）

Zui大值Zui小值

鋼管[2/L-N]131112380~450

鋼管[3/A-C]129110

鋼管[4/D-E]125109

鋼管[4/H-J ]128113

鋼管[5/F-G]133114

6.5 網架屋面結構損傷檢測

現場對網架屋面結構進行了完損檢測，檢測結果表明：受檢房屋主要存在的損傷為：（1）網架屋面局部滲水；（2）網架局部構件普遍銹蝕；（3）網架屋面少數構件變形嚴重。具體檢測結果見表6-6。

表6-6 房屋完損檢測結果表

序號構件位置具體檢測結果照片

15-6/G頂棚局部滲水照片7

26/G螺栓球節點輕微銹蝕照片8

34-5/C-D屋面復合彩鋼板變形嚴重照片9

42/F-G網架下弦桿彎曲變形嚴重照片10

52-3/H-J螺栓球節點銹蝕照片11

64/H螺栓球節點銹蝕照片12

71-2/H-J網架腹桿、下弦桿銹蝕嚴重照片13

81-2/C-N網架桿件、螺栓球節點普遍銹蝕照片14

91-2/D-L網架桿件、螺栓球節點普遍銹蝕照片15

101-2/E網架桿件、螺栓球節點普遍銹蝕照片16

113/L網架桿件、螺栓球節點銹蝕照片17

123/N網架桿件、螺栓球節點、支承構件及復合彩鋼板銹蝕嚴重照片18

6.6 安全性分析

根據現場調查和檢測資料，對該網架屋面結構進行安全性計算。

（1）計算參數

抗震設防烈度為7度，基本加速度0.10g。

基本風壓取0.60kN/m2，地面粗糙度為C類。

根據《建筑結構荷載規范》（GB50009-2012）及現場調查結果，具體荷載取值如下：

1）活荷載：取0.5kN/m2

2）恒荷載：取0.3kN/m2 （2）建模計算

本工程采用Midas Gen結構設計軟件對該網架屋面結構進行驗算，按實測結構布置及構件截面尺寸進行建模計算。該網架屋面計算模型見圖6.1。

學校體育館網架屋面結構在上述設計荷載作用下，Zui大撓度位于跨中，Zui大撓度值為-57.54mm。該跨跨度為42.0m，經核算，計算撓度小于《鋼結構設計規范》（GB50017-2003）中規定的限值l/400。網架桿件應力范圍在-119.3~178.3N/mm2（受拉為正，受壓為負），小于鋼材強度設計值215 N/mm2。

綜上，學校體育館網架屋面結構在正常荷載下滿足安全與使用要求。鑒于現場個別鋼構件存在銹蝕或變形嚴重情形，經驗算滿足的原構件可能因有效截面減小而無法滿足原荷載使用要求。

7 檢測結論

（1）本次受檢結構為一體育館屋面網架結構，建成于2005年。該網架結構平面布置呈“L”型，結構形式為正放四角錐螺栓球節點網架，網架展開面積為1447.80m2。網架主要網格尺寸為3.0m×3.0m，網架厚度（矢高）為1.80m，鋼球采用45#鋼，鋼管采用高頻焊管，屋面材料采用75mm復合彩鋼板。

（2）采用手持式激光測距儀和鋼卷尺對網架屋面主要軸線間距進行抽查與復核，按照《鋼結構工程施工質量驗收規范》（GB50205-2001）表12.2.2，鋼網架支座定位軸線的允許偏差為±5.0mm，檢測結果表明，網架屋面主要軸線尺寸的偏差在《鋼結構工程施工質量驗收規范》（GB50205-2001）允許偏差范圍之內，網架屋面主要軸線尺寸與原設計圖紙相符。

（3）采用鋼卷尺和游標卡尺對網架屋面C型鋼檁條截面尺寸進行測量，按照《鋼結構工程施工質量驗收規范》（GB50205-2001）表C.0.8，鋼檁條截面尺寸的允許偏差為（-2.0mm~+5.0mm）。檢測結果表明，網架屋面鋼檁條截面尺寸的偏差在《鋼結構工程施工質量驗收規范》（GB50205-2001）允許偏差范圍之內，網架屋面鋼檁條截面尺寸與原設計圖紙相符。

（4）采用鋼卷尺和游標卡尺對網架屋面桿件截面尺寸進行測量，按照《無縫鋼管尺寸、外形、重量及允許偏差》（GB/T17395-2008）相關規定，熱軋管外徑＜50mm時，允許偏為±0.50mm，熱軋管外徑＞50mm時，允許偏差為外徑的±1%。檢測結果表明，網架屋面桿件截面尺寸的偏差在《無縫鋼管尺寸、外形、重量及允許偏差》（GB/T17395-2008）允許偏差范圍之內，網架屋面桿件截面尺寸與原設計圖紙相符。

（5）根據現場實際情況，采用Leica TCR1202全站儀對網架屋面結構下弦的撓度進行檢測，按照《鋼結構設計規范》（GB50017-2003）表A.1.1，鋼結構主梁或桁架撓度容許值為l/400（其中，l為受彎構件的跨度），檢測結果表明，所測網架屋面結構的下弦撓度滿足規范限值要求。

（6）根據網架屋面結構的現場實際情況，采用布氏硬度計，參照《金屬布氏硬度試驗第1部分：試驗方法》（GB/T 231.1-2009）和《黑色金屬硬度及強度換算值》（GB/T 1172-1999）進行鋼結構構件強度抽樣檢測。現場試樣材質為Q235B，經檢測鋼管抗拉強度約為380N/mm2~450N/mm2，鋼管抗拉強度滿足Q235B鋼的性能要求。

（7）現場對網架屋面結構進行了完損檢測，檢測結果表明，網架屋面結構主要存在的損傷為：網架屋面局部滲水；網架局部構件普遍銹蝕；網架屋面少數構件變形嚴重。

（8）根據現場調查和檢測資料，采用Midas Gen結構設計軟件對該網架屋面結構進行驗算，按實測結構布置及構件截面尺寸進行建模計算。綜上，丹陽市華南實驗學校體育館網架屋面結構在正常荷載下滿足安全與使用要求。鑒于現場個別鋼構件存在銹蝕或變形嚴重情形，經驗算滿足的原構件可能因有效截面減小而無法滿足原荷載使用要求。

8 檢測建議

（1）對于網架屋面油漆脫落、輕微銹蝕的構件，建議對其進行除銹并重新進行防腐防火處理；

（2）對于嚴重銹蝕或嚴重變形的構件，建議對其進行構件替換或局部翻新處理；對于屋面均布滲水、嚴重銹蝕區域，建議對其進行屋面板修繕或翻新處理；

（3）應定期對網架屋面結構進行檢查維護，發現異常情況及時檢測鑒定并處理。

9 主要技術依據

（1）《民用建筑可靠性鑒定標準》（GB50292-1999）；

（2）《房屋質量檢測規程》（DG J08-79-2008）；

（3）《鋼結構工程施工質量驗收規范》（GB50205-2001）；

（4）《鋼結構檢測與鑒定技術規程》（DG/TJ08-2011-2007）；

（5）《建筑變形測量規范》（JGJ8-2007）；

（6）《既有建筑物結構檢測與評定標準》（DG/TJ 08-804-2005）；

（7）《鋼結構設計規范》（GB 50017-2003）；