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安徽某学校体育馆网架屋面安全性检测

2015-08-28 10:17:36 检测圈 阅读

安徽某学校体育馆网架屋面安全性检测

安徽某学校体育馆建成于2005年。该体育馆为三层框架结构,建筑面积为4694.2m2,建筑类别为三级,耐火等级为二级,七度抗震设防,耐久年限为50年。
本次受检结构为安徽某学校体育馆网架屋面,平面布置呈“L”型,结构形式为正放四角锥螺栓球节点网架,网架展开面积为1447.80m2。网架主要网格尺寸为3.0m×3.0m,网架厚度(矢高)为1.80m,钢球采用45#钢,钢管采用高频焊管,网架结构选用环氧防锈底漆二度,屋面材料采用75mm复合彩钢板。网架支座处柱距为6.0m,钢筋混凝土柱截面尺寸为250mm×250mm。
 
1检测目的、范围和内容
本次检测范围为安徽某学校体育馆网架屋面,为了解网架屋面结构的现状和质量,安徽某学校委托我房屋质量检测站对该网架屋面进行安全性检测,并对可能存在的问题提出处理建议。
安徽宝冶工程技术有限公司房屋质量检测站接受委托后,组织检测人员于2015年6月11日到现场对该网架屋面进行检测,随后对现场检测结果进行了整理分析,并进行理论计算。主要检测内容如下:
(1)建筑使用情况调查;
(2)网架屋面结构尺寸复核;
(3)网架屋面结构完损情况检测;
(4)连接杆件的变形检测;
(5)结构构件的硬度检测;
(6)进行相关建模计算,分析网架屋面的安全性。
2检查及分析结果
2.1 建筑的使用情况
通过对现场的实地考察及向委托单位了解,安徽某学校体育馆建成于2005年,建成后一直作为体育馆使用。2015年5月,因受大风影响,网架屋面西北角彩钢瓦破损,并被大风掀掉。
2.2 网架屋面结构尺寸复核
根据委托单位提供的网架及屋面设计图,对网架屋面结构进行检测与复核,主要包括主要轴网尺寸、结构构件截面尺寸的检测与复核。
(1)主要轴线尺寸的检测与复核。采用手持式激光测距仪对网架屋面主要轴线间距进行抽查与复核。检测结果如表6-1所示。
表6-1 轴线尺寸复核结果
部位名称 轴线位置 设计值(mm) 检测值(mm) 备注
节点间距 2/J-K 6000 6002 +2
节点间距 2/L-N 6000 6001 +1
节点间距 3/F-G 6000 6002 +2
节点间距 3/H-J 6000 6001 +1
节点间距 4/A-C 6000 6003 +3
节点间距 4/D-E 6000 5999 -1
节点间距 5/F-G 6000 6002 +2
节点间距 5/G-H 6000 6003 +3
节点间距 6/H-J 6000 6001 +1
节点间距 6/C-D 6000 6003 +3
节点间距 C/2-3 6000 6001 +1
节点间距 D/3-4 6000 5997 -3
节点间距 E/4-5 6000 6002 +2
节点间距 F/5-6 6000 6003 +3
节点间距 H/2-3 6000 5998 -2
节点间距 L/2-3 6000 6003 +3
节点间距 P/2-3 6000 6003 +3
按照《钢结构工程施工质量验收规范》(GB50205-2001)表12.2.2,钢网架支座定位轴线的允许偏差为±5.0mm,检测结果表明,网架屋面主要轴线尺寸的偏差在《钢结构工程施工质量验收规范》(GB50205-2001)允许偏差范围之内,网架屋面主要轴线尺寸与原设计图纸相符。
(2)主要结构构件截面尺寸的检测与复核。采用钢卷尺和游标卡尺对网架屋面C型钢檩条截面尺寸进行测量,并与原设计图纸进行比较复核。检测结果如表6-2所示。
表6-2 网架屋面构件截面尺寸复核结果
序号 构件位置 设计截面尺寸
(mm) 实测截面尺寸
(mm) 允许偏差
(mm)
1 钢檩条[1-2/N-P] 120×60×20×3 121×62×20.56×3.14 (-2.0,+5.0)
2 钢檩条[2-3/L-N] 120×60×20×3 122×61×20.84×3.36 (-2.0,+5.0)
3 钢檩条[3-4/A-C] 120×60×20×3 123×59×21.24×3.30 (-2.0,+5.0)
4 钢檩条[4-5/C-D] 120×60×20×3 122×61×19.70×3.36 (-2.0,+5.0)
5 钢檩条[5-6/D-E] 120×60×20×3 121×62×20.32×3.28 (-2.0,+5.0)
6 钢檩条[1-2/E-F] 120×60×20×3 123×61×19.62×3.22 (-2.0,+5.0)
7 钢檩条[2-3/F-G] 120×60×20×3 121×59×20.66×3.48 (-2.0,+5.0)
8 钢檩条[3-4/G-H] 120×60×20×3 122×61×20.58×3.24 (-2.0,+5.0)
按照《钢结构工程施工质量验收规范》(GB50205-2001)表C.0.8,钢檩条截面尺寸的允许偏差为(-2.0mm~+5.0mm)。检测结果表明,网架屋面钢檩条截面尺寸的偏差在《钢结构工程施工质量验收规范》(GB50205-2001)允许偏差范围之内,网架屋面钢檩条与原设计图纸相符。
采用游标卡尺对网架屋面杆件截面尺寸进行测量,并与原设计图纸进行比较复核。检测结果如表6-3所示。
表6-3 网架屋面构件截面尺寸复核结果
部位名称 轴线位置 设计值(mm) 检测值(mm) 备注
外径 外径
上弦杆件 1/A-C 48 47.56 -0.44
上弦杆件 1/N-P 48 47.82 -0.18
上弦杆件 3/K-L 60 59.64 -0.36
下弦杆件 A/1-2 60 60.38 +0.38
下弦杆件 6/E-F 48 47.50 -0.50
下弦杆件 4/G-H 48 48.24 +0.24
腹杆杆件 6/E轴右1.5m 75 74.98 -0.02
腹杆杆件 5-6/J 48 47.34 -0.66
腹杆杆件 1-2/H-J 48 47.92 -0.08
按照《无缝钢管尺寸、外形、重量及允许偏差》(GB/T17395-2008)相关规定,热轧管外径<50mm时,允许偏为±0.50mm,热轧管外径>50mm时,允许偏差为外径的±1%。检测结果表明,网架屋面杆件截面尺寸的偏差在《无缝钢管尺寸、外形、重量及允许偏差》(GB/T17395-2008)允许偏差范围之内,网架屋面杆件截面尺寸与原设计图纸相符。
2.3 构件变形检测
根据现场实际情况,采用Leica TCR1202全站仪对网架屋面结构下弦的挠度进行检测,“+”为下挠,“-”为上挠,检测结果见表6-4。
表6-4 网架屋面下弦挠度检测
序号 构件位置 挠度(mm) 测量跨度(mm) 备注
1 5/C-J +29 30016 l/1034
2 4/A-J +40 42018 l/1050
3 3/A-H +36 30012 l/833
4 2/A-H +30 30008 l/1000
按照《钢结构设计规范》(GB50017-2003)表A.1.1,钢结构主梁或桁架挠度容许值为l/400(其中,l为受弯构件的跨度),检测结果表明, 所测网架屋面结构的下弦挠度满足规范限值要求。
2.4 钢构件硬度检测
根据网架屋面结构的现场实际情况,采用布氏硬度计,参照《金属布氏硬度试验 第1部分:试验方法》(GB/T 231.1-2009)和《黑色金属硬度及强度换算值》(GB/T 1172-1999)进行钢结构构件强度抽样检测。现场试样材质为Q235B,经检测钢管抗拉强度约为380N/mm2~450N/mm2,钢管抗拉强度满足Q235B钢的性能要求。检测结果见表6-5。
表6-5 钢管抗拉强度测量结果
构件名称及位置 布氏硬度测试值(HB) 抗拉强度换算值(N/mm2)
最大值 最小值
钢管[2/L-N] 131 112 380~450
钢管[3/A-C] 129 110
钢管[4/D-E] 125 109
钢管[4/H-J ] 128 113
钢管[5/F-G] 133 114
 
2.5 网架屋面结构损伤检测
现场对网架屋面结构进行了完损检测,检测结果表明:受检房屋主要存在的损伤为:(1)网架屋面局部渗水;(2)网架局部构件普遍锈蚀;(3)网架屋面少数构件变形严重。具体检测结果见表6-6。
表6-6 房屋完损检测结果表
序  号 构  件  位  置 具 体 检 测 结 果 照 片
1 5-6/G 顶棚局部渗水 照片7
2 6/G 螺栓球节点轻微锈蚀 照片8
3 4-5/C-D 屋面复合彩钢板变形严重 照片9
4 2/F-G 网架下弦杆弯曲变形严重 照片10
5 2-3/H-J 螺栓球节点锈蚀 照片11
6 4/H 螺栓球节点锈蚀 照片12
7 1-2/H-J 网架腹杆、下弦杆锈蚀严重 照片13
8 1-2/C-N 网架杆件、螺栓球节点普遍锈蚀 照片14
9 1-2/D-L 网架杆件、螺栓球节点普遍锈蚀 照片15
10 1-2/E 网架杆件、螺栓球节点普遍锈蚀 照片16
11 3/L 网架杆件、螺栓球节点锈蚀 照片17
12 3/N 网架杆件、螺栓球节点、支承构件及复合彩钢板锈蚀严重 照片18
2.6 安全性分析
根据现场调查和检测资料,对该网架屋面结构进行安全性计算。
(1)计算参数
抗震设防烈度为7度,基本加速度0.10g。
基本风压取0.60kN/m2,地面粗糙度为C类。
根据《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012)及现场调查结果,具体荷载取值如下:
1)活荷载:取0.5kN/m2
2)恒荷载:取0.3kN/m2                                                                                                                                                                                                                      
(2)建模计算
本工程采用Midas Gen结构设计软件对该网架屋面结构进行验算,按实测结构布置及构件截面尺寸进行建模计算。该网架屋面计算模型见图6.1。
 
图6.1:安徽某学校体育馆网架屋面结构计算模型
验算结果表明,安徽某学校体育馆网架屋面结构在上述设计荷载作用下,最大挠度位于跨中,最大挠度值为-57.54mm。该跨跨度为42.0m,经核算,计算挠度小于《钢结构设计规范》(GB50017-2003)中规定的限值l/400。网架杆件应力范围在-119.3~178.3N/mm2(受拉为正,受压为负),小于钢材强度设计值215 N/mm2。
综上,安徽某学校体育馆网架屋面结构在正常荷载下满足安全与使用要求。鉴于现场个别钢构件存在锈蚀或变形严重情形,经验算满足的原构件可能因有效截面减小而无法满足原荷载使用要求。
3 检测结论
(1)本次受检结构为一体育馆屋面网架结构,位于安徽某学校,建成于2005年。该网架结构平面布置呈“L”型,结构形式为正放四角锥螺栓球节点网架,网架展开面积为1447.80m2。网架主要网格尺寸为3.0m×3.0m,网架厚度(矢高)为1.80m,钢球采用45#钢,钢管采用高频焊管,屋面材料采用75mm复合彩钢板。
(2)采用手持式激光测距仪和钢卷尺对网架屋面主要轴线间距进行抽查与复核,按照《钢结构工程施工质量验收规范》(GB50205-2001)表12.2.2,钢网架支座定位轴线的允许偏差为±5.0mm,检测结果表明,网架屋面主要轴线尺寸的偏差在《钢结构工程施工质量验收规范》(GB50205-2001)允许偏差范围之内,网架屋面主要轴线尺寸与原设计图纸相符。
(3)采用钢卷尺和游标卡尺对网架屋面C型钢檩条截面尺寸进行测量,按照《钢结构工程施工质量验收规范》(GB50205-2001)表C.0.8,钢檩条截面尺寸的允许偏差为(-2.0mm~+5.0mm)。检测结果表明,网架屋面钢檩条截面尺寸的偏差在《钢结构工程施工质量验收规范》(GB50205-2001)允许偏差范围之内,网架屋面钢檩条截面尺寸与原设计图纸相符。
(4)采用钢卷尺和游标卡尺对网架屋面杆件截面尺寸进行测量,按照《无缝钢管尺寸、外形、重量及允许偏差》(GB/T17395-2008)相关规定,热轧管外径<50mm时,允许偏为±0.50mm,热轧管外径>50mm时,允许偏差为外径的±1%。检测结果表明,网架屋面杆件截面尺寸的偏差在《无缝钢管尺寸、外形、重量及允许偏差》(GB/T17395-2008)允许偏差范围之内,网架屋面杆件截面尺寸与原设计图纸相符。
(5)根据现场实际情况,采用Leica TCR1202全站仪对网架屋面结构下弦的挠度进行检测,按照《钢结构设计规范》(GB50017-2003)表A.1.1,钢结构主梁或桁架挠度容许值为l/400(其中,l为受弯构件的跨度),检测结果表明, 所测网架屋面结构的下弦挠度满足规范限值要求。
(6)根据网架屋面结构的现场实际情况,采用布氏硬度计,参照《金属布氏硬度试验 第1部分:试验方法》(GB/T 231.1-2009)和《黑色金属硬度及强度换算值》(GB/T 1172-1999)进行钢结构构件强度抽样检测。现场试样材质为Q235B,经检测钢管抗拉强度约为380N/mm2~450N/mm2,钢管抗拉强度满足Q235B钢的性能要求。
(7)现场对网架屋面结构进行了完损检测,检测结果表明,网架屋面结构主要存在的损伤为:网架屋面局部渗水;网架局部构件普遍锈蚀;网架屋面少数构件变形严重。
(8)根据现场调查和检测资料,采用Midas Gen结构设计软件对该网架屋面结构进行验算,按实测结构布置及构件截面尺寸进行建模计算。综上,安徽某学校体育馆网架屋面结构在正常荷载下满足安全与使用要求。鉴于现场个别钢构件存在锈蚀或变形严重情形,经验算满足的原构件可能因有效截面减小而无法满足原荷载使用要求。
4 检测建议
(1)对于网架屋面油漆脱落、轻微锈蚀的构件,建议对其进行除锈并重新进行防腐防火处理;
(2)对于严重锈蚀或严重变形的构件,建议对其进行构件替换或局部翻新处理;对于屋面均布渗水、严重锈蚀区域,建议对其进行屋面板修缮或翻新处理;
(3)应定期对网架屋面结构进行检查维护,发现异常情况及时检测鉴定并处理。
5 主要技术依据
(1)《民用建筑可靠性鉴定标准》(GB50292-1999);
(2)《房屋质量检测规程》(DG J08-79-2008);
(3)《钢结构工程施工质量验收规范》(GB50205-2001);
(4)《钢结构检测与鉴定技术规程》(DG/TJ08-2011-2007);
(5)《建筑变形测量规范》(JGJ8-2007);
(6)《既有建筑物结构检测与评定标准》(DG/TJ 08-804-2005);
(7)《钢结构设计规范》(GB 50017-2003);
(8)《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012);
(9)《金属布氏硬度试验 第1部分:试验方法》(GB/T 231.1-2009);
(10)《黑色金属硬度及强度换算值》(GB/T 1172-1999);
(11)《无缝钢管尺寸、外形、重量及允许偏差》(GB/T17395-2008);
(12)委托方提供的原始设计资料。
 
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