某钢网壳结构安全性检测实例分析

从现阶段施工情况来看，钢结构工程的种类也在增多，钢网壳雨棚便属于常见的组成部分。钢网壳建筑的安全与稳定性需要钢结构检测工作来保证，先进的钢结构检测方法能够保证钢网壳雨棚的质量安全，及时发现钢网壳中存在的隐患，避免质量事故的发生。

一、工程概况

某雨棚为一幢地上一层的钢网壳结构，约竣工于2006年5月。雨棚平面投影尺寸约为400m×41m，覆盖面积约为16400 m²。网壳雨棚顶标高为16.297m，网壳底标高为+8.000m，柱脚标高为-1.750m。标高+8.000m以下为开敞式，标高+8.000m以上上层网壳上铺设0.6厚屋面板+50mm厚玻璃丝棉毡+钢丝网，下层网壳下铺设2mm厚铝板吊顶。雨棚主体结构为拱形正放四角锥网壳结构，采用螺栓球节点，落地部分为三角管桁架。雨棚跨度为41m，柱距为30m。

现场检测的难点及解决方法：

1、网壳结构的杆件比较多，现场检测记录数据存在一定的困难。

2、受检雨棚主要作为站台使用且有一定的特殊性。雨棚上部是有高压线通过，上部检测时需要断电。断电的时间需要多方协调，才能确定下来，而且断电的累计时长很短，这给现场检测的工作带来了很大的考验。

3、标高+8.000m以上网壳杆件包裹在屋面板和铝板之间，现场400m的长度只有2个检修口，全长来回需要2小时，在有限的空间里完成现场检测工作也是一大考验。

在有限的时间和空间内要完成这么大的工作量，需要在现场检测前充分熟悉图纸，分清结构的各受力部位，构件截面种类的分类等，在重点区域应增加检测比例。提前做好合理的检测方案，统一现场记录数据的方法，充分考虑到照明、安全、检测的路径、检测设备的配置、合适的操作空间等因素。在进场前做好这部分的工作，有助于提高现场检测的效率和质量。   

二、 雨棚安全性检测技术分析

1、直接检测技术

在雨棚安全性检测技术体系中，直接检测技术属于经常使用到的检测方法，其应用时间相对较长，已拥有比较成熟的检测体系。该检测技术在应用过程中，其作用原理在于利用观察的方式对于雨棚表观完整性、安全性进行检查，借此来初步判断雨棚的安全性。在技术具体应用过程中，筛选合适的检测设备等，而且也需要拟定相应的检测计划，在检测目录上标注具体检查内容，为检查活动的顺利进行提供参考。根据目录提示进行雨棚垂直度、高度、表面是否存在气泡、是否存在裂缝、焊缝是否空鼓等问题进行检查，最后根据打分情况客观评价雨棚安全性。该方法对于检测人员工作经验要求较高，而且所得结果容错率较高，多作为辅助措施进行使用。

2、内部损伤检测技术

超声波检测技术在钢结构房屋安全性检测技术体系中，属于经常使用到的检测方法。该检测技术在应用过程中，其作用原理在于利用超声波对不同介质材料穿透性，可以得到不同的反馈波长，根据图谱分析结果来确定钢网壳完整性。在技术具体应用过程中，需要对钢构件进行简单擦拭，清除表面留存杂物，同时也需要做好清场工作，降低其他干扰因素对检测结果的影响。释放超声波之后利用信号接收设备来采集反馈信号，利用计算机绘制图谱，根据图谱中波峰、波谷变动规律找出缺陷点，评价缺陷对雨棚安全性的影响，从而客观评价钢网壳雨棚的安全性。该方法在钢结构内部损伤情况的探伤效果良好，并且可以对大范围结构完整性进行检测，在许多领域中都有应用。

三、雨棚安全性检测要点

1、结构复核测绘

在对该工程项目进行结构复核测绘时，所需要检测的内容如下：

（1）基础资料比对，将实测雨棚轴线尺寸、结构整体布置、雨棚层高、重要构件尺寸等内容，和设计图纸中的相关内容进行比对，确定参数是否和图纸内容保持一致。

（2）根据工程作业情况，现场采用5m钢卷尺、超声波测厚仪、游标卡尺、钢直尺等仪器对主要结构受力构件截面尺寸进行了检测，将检测数据和设计图纸中的内容进行比对，确定参数是否和图纸内容保持一致。经检测各项参数与设计图纸保持一致，满足检查过程的基础要求。

2、材料强度检测

在安全性检测过程中，需要做好材料强度检测工作，现场按照《建筑结构检测技术标准》（GB/T50344-2019）的规定对雨棚的钢柱弦杆、斜腹杆、直腹杆，网壳的上弦杆、下弦杆和腹杆的钢材里氏硬度进行了检测，雨棚抽检构件平均里氏硬度介于361HLD～481 HLD之间，钢材抗拉强度特征值介于359MPa～553MPa之间，满足原设计钢材强度Q345的要求。

3、结构完损检测

在安全性检测过程中，需要做好结构完损检测工作，对于钢网壳构件完损性进行检查，查看钢构件形变情况、防腐情况等内容是否满足要求。同时还需要充分考虑建筑方面的一些直接安全隐患，比如说下层铝板是否有松动等情况。从现场的检查情况来看，雨棚主要损伤为柱脚地脚螺栓轻微锈蚀；管桁架弦杆涂层脱落或开裂、锈蚀，腹杆与弦杆节点处霉变；管桁架腹杆涂层脱落、锈蚀，打磨后重新进行防腐处理，满足相应的质量要求。

4、倾斜变形检测

雨棚为拱型网壳结构，拱脚的变形是本次检测的重点。由于网壳部分均包在彩钢板与铝板之间，站台要比拱脚高约1.5m，且站台侧边有绿化带，在站台上无法同时测到两边的拱脚，现场不具备拱脚变形测量的条件。如果放弃这么重要的指标数据，这样的检测结果是有漏洞的。在各方面的考虑下，最终采用了计算拱脚单桩竖向和水平承载力是否满足设计要求，来弥补现场不具备拱脚变形测量的问题。

(1)结构承载力分析及安全性综合评价

在安全性检测过程中，也需要做好结构承载验算工作，具体的检测内容包括以下内容：对于现场测试资料、已有设计图纸资料、整理检测结果进行梳理，将汇总后得到的数据录入北京迈达斯技术有限公司研制的midas Gen 2020结构设计软件中，对雨棚承载力和变形进行验算。

虽然雨棚自建成以来未进行过改造且未遭受火灾等灾害影响，但我们也不能盲目采用图纸中的荷载，要比对实际荷载与图纸荷载的一致性，当两者不一致时，需认真分析原因，确定荷载的取值。

完成上述所有检测工作后，得出安全性综合评价，具体内容如下：①从结构复测测绘结果来看，各项参数与设计图纸保持一致，满足检查过程的基础要求；②从材料强度检测情况来看，所使用到的钢网壳参数满足强度检测要求；③从结构完损检测来看，雨棚主要损伤为柱脚地脚螺栓轻微锈蚀；管桁架弦杆涂层脱落或开裂、锈蚀，腹杆与弦杆节点处霉变；管桁架腹杆涂层脱落、锈蚀，需对其进行处理，以提高结构安全性；④从结构承载验算结果来看，雨棚各承载力参数均满足建筑规范要求。

(2)结论

综上所述，钢网壳的检测与保证钢网壳雨棚的质量有着密切的关系，只有做好钢网壳的检测工作才能够真正做好钢网壳雨棚的质量保证工作。钢网壳检测的技术达到的水平高，使用的检测方法才更适合建筑物的实际情况。目前钢网壳检测的手段除了直接观测，就是表面与内部的缺陷检测方法，虽然都有优点，但是仍然存在亟待解决的问题，需要进一步深化研究。