网架结构安全性检测与鉴定研究

1.引言

1.1研究背景与意义

近年来，我国大跨度网架结构在公共建筑领域的应用持续增长，但其安全性问题亦随服役年限增长及极端工况频发而凸显。2023年7月23日，齐齐哈尔市第三十四中学体育馆发生重大坍塌事故（图1），造成11名师生遇难。该事故暴露出网架结构因违规维修增加荷载、施工材料堆放不当及长期维护缺失等多重隐患。类似事故并非孤例。2019年深圳体育中心改造工程中，因拆除方案违规操作导致网架坍塌（图2）。这些事件揭示出我国网架结构在设计、施工、运维各环节存在系统性风险，部分工程盲目追求进度忽视安全验算，运维阶段缺乏定期检测与荷载监控，极端天气应预案不完善。

1.2研究现状

国内外学者针对网架结构的安全性评估开展了大量研究。在检测技术方面，超声波测厚、里氏硬度测试等无损检测方法已广泛应用；在新技术上直接应用三维激光扫描仪对结构全数检测。在理论分析方面，基于有限元法的承载力验算和可靠性评估方法不断完善。然而，针对具体工程的综合检测与鉴定仍需结合实际情况进行深入分析。

2.工程概况

2.1建筑结构基本特征

本工程设计图纸齐全，鉴定分析依据现有图纸及背景调查下进行。本工程为地上二层框架结构，屋盖体系采用正放四角锥球形网架，下部支承柱为钢筋混凝土柱。建筑平面呈矩形，总长度73.60m，总宽度45.40m，檐口高度14.0m，网架面积约2891㎡，屋面采用复合夹芯彩钢板。网架平面尺寸与设计图纸基本相符。

2.2荷载参数调查

2.3网架外观质量调查

本工程现场使用功能为乒乓球活动馆，室内使用环境干燥、清洁，这种环境对钢材的保护十分有利，基本不会出现大面积涂层脱落及杆件锈蚀现象。本工程除支座处所检杆件、支座立杆、支座螺栓球存在表面锈点外，其余所检网架杆件、螺栓球、檩条等钢构件未发现表面存在裂纹、变形及锈蚀现象。

3.检测内容与方法

本次检测依据《建筑结构检测技术标准》（GB/T50344-2019）、《钢结构工程施工质量验收标准》（GB50205-2020）等相关规范进行。为了分析网架的安全性需要对网架承载力进行校核，结合现场实际情况，抽取具有代表的杆件进行关键参数检测，包括杆件的截面尺寸、钢材强度、涂层厚度、挠度等。

3.1构件截面尺寸检测

使用超声波测厚仪等设备测量杆件和螺栓球的截面尺寸，实测值与设计值存在公差，这种公差主要源于钢结构机械加工，现有承载力验算主要用测得的截面尺寸进行。表1为部分杆件截面尺寸检测结果。

3.2 构件钢材强度

采用表面硬度法，利用里氏硬度计对杆件的硬度进行检测，本次结果表明网架杆件满足Q235级钢的强度要求。表2为部分构件钢材强度检测结果。

4. 结构分析与承载力验算

4.1 分析模型建立

利用MIDAS GEN 2022软件建立网架结构模型，输入检测数据和荷载参数，对本工程屋面正放四角锥网架进行承载力验算及静力分析。

4.2 验算结果

（1）杆件承载力：各杆件应力比均小于1.0，满足规范要求。

（2）长细比：拉杆长细比≤250，压杆长细比≤180，均符合规范规定。

5. 安全性鉴定

5.1 鉴定标准

依据《民用建筑可靠性鉴定标准》（GB 50292-2015），对构件、子单元及鉴定单元进行分级评定。

5.2 鉴定结果

根据构件承载力验算结果可知，网架杆件不含有cu、du级构件，bu级构件含量超过25%，网架杆件的安全性等级评为Bu级；网架螺栓球节点不含有cu、du级构件，bu级构件含量多于25%，螺栓球节点的安全性等级评为Bu级。因此，按承载能力评级，屋面网架承载功能的安全性等级评为Bu级。

（1）构件等级：网架杆件和螺栓球节点安全性等级均为bu级。

（2）子单元等级：上部承重结构安全性等级为Bu级，整体性等级为Au级，侧向位移等级为Au级。

（3）鉴定单元等级：屋面网架安全性鉴定评级为Bu级，即安全性略低于Au级，尚不显著影响整体承载。

6. 问题分析与建议

6.1 主要问题

（1）本工程支座处钢构件存在锈点，可能影响支座传力性能。

（2）本工程局部涂层不均匀、龟裂，降低防腐能力。

（3）本工程部分区域涂层因渗漏受损，需及时修复。

6.2 维护建议

（1）建议定期检查，每2年对钢结构构件进行全面检测，重点关注支座锈蚀情况。

（2）建议对本工程进行涂层修复，对支座处锈点进行除锈并涂刷防锈漆，修复局部渗漏区域。

（3）做好屋面荷载控制，禁止在网架屋面上堆载，灯具安装需符合设计要求（单个重量≤6kg，作用点为螺栓球）。

（4）做好应对极端天气的预案，如遇暴雪等极端天气时，及时闭馆并清理屋面积雪。

7. 结论

本文通过现场检测与理论分析，明确了XX大学文体馆屋面网架的安全性现状。尽管该网架目前安全性等级为Bu级，但存在的支座锈蚀、涂层缺陷等问题需引起重视。建议采取针对性的维护措施，确保结构长期安全使用。本研究为同类工程的安全性评估提供了技术参考。

参考文献

[1]GB/T 50344-2019， 建筑结构检测技术标准 [S]. 北京：中国建筑工业出版社，2019.

[2] GB 50205-2020， 钢结构工程施工质量验收标准 [S]. 北京：中国计划出版社，2020.

[3] GB 50292-2015， 民用建筑可靠性性鉴定标准 [S]. 北京：中国建筑工业出版社，2015.

[4]李国强，钢结构可靠性理论与应用 [M]. 北京：科学出版社，2018.

[5] 王燕，大跨度空间结构检测与加固技术 [J]. 建筑结构学报，2020， 41 （5）： 123-130.

[6] 徐海涛，某游泳馆钢结构网架鉴定分析 [J]. 施工技术，2010， 39： 418-421.