加油站網(wǎng)架結(jié)構(gòu)特點與檢測鑒定

1、加油站網(wǎng)架結(jié)構(gòu)特點與檢測鑒定摘要：加油站罩棚網(wǎng)架結(jié)構(gòu)對于保障人民正常出行起到不可或缺的作用，近年東北地區(qū)因大面積降雪引起了多起加油站網(wǎng)架坍塌事故。文中以東三省近300座加油站罩棚網(wǎng)架安全性普查為契機(jī)，針對加油站罩棚網(wǎng)架結(jié)構(gòu)特點，依據(jù)國家相關(guān)規(guī)范，提出系統(tǒng)性、規(guī)范性 的檢測鑒定方法，為類似工程檢測鑒定提供寶貴經(jīng)驗。0引言自改革開放以來，人民生活已經(jīng)全面進(jìn)入小康社會。汽車帶給人們舒適與便捷，成為家庭 日常生活的重要工具，雖然新能源汽車已經(jīng)興起，但傳統(tǒng)燃油汽車在今后相當(dāng)長一段時期 還將占有較大的份額。加油站作為燃油汽車的補(bǔ)給場所，與人民生活息息相關(guān)，加油站罩 棚網(wǎng)架結(jié)構(gòu)對于保障人民正常出行起到不可或

2、缺的作用。加油站罩棚結(jié)構(gòu)不但要滿足建筑 基本的安全、適用、耐久性的要求，還要保障加油站功能布局以及發(fā)揮宣傳展示作用。加 油站罩棚結(jié)構(gòu)從20世紀(jì)90年代末興起，大多采用空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，通過球節(jié)點將桿件按一 定規(guī)則連接在一起，上下弦桿件按照四邊形布置，腹桿按照三角錐或四角錐布置將上下弦 層連接成整體。加油站罩棚網(wǎng)架結(jié)構(gòu)具有自重輕、剛度大、便于安裝、抗震性能好、造型 靈活等優(yōu)點。加油站罩棚網(wǎng)架建設(shè)規(guī)模小、結(jié)構(gòu)形式簡單，由于建設(shè)時使用單位的重視程度不夠及油汽 化工行業(yè)工程監(jiān)督管理體制的特殊性，導(dǎo)致部分加油站罩棚網(wǎng)架設(shè)計不規(guī)范、施工安裝存 在缺陷、使用方缺乏結(jié)構(gòu)維護(hù)意識，當(dāng)出現(xiàn)惡劣冰雪天氣時，就可能誘發(fā)網(wǎng)

3、架結(jié)構(gòu)倒塌事 故。在20072009年間，我國北方地區(qū)出現(xiàn)多起加油站罩棚網(wǎng)架坍塌事故，一些學(xué)者借 助加油站罩棚網(wǎng)架安全性普查的機(jī)會對罩棚網(wǎng)架結(jié)構(gòu)檢測鑒定方法進(jìn)行研究，取得了一些 成果。吳曉東等加油站罩棚網(wǎng)架結(jié)構(gòu)安全性雖然已經(jīng)得到一些學(xué)者的重視，但未形成系統(tǒng)的、規(guī)范性的檢 測鑒定方法。文中以東三省 300余座加油站進(jìn)行檢測鑒定為契機(jī)，總結(jié)歸納東北地區(qū)加油 站罩棚網(wǎng)架的共性缺陷問題，按照網(wǎng)架結(jié)構(gòu)現(xiàn)場檢測數(shù)據(jù)，依據(jù)國家相關(guān)規(guī)范，提出適用 于加油站罩棚網(wǎng)架的專項檢測鑒定方法，為類似工程檢測鑒定提供寶貴經(jīng)驗。1罩棚網(wǎng)架結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀從2010年開始，陸續(xù)對東三省近 300座加油站罩棚網(wǎng)架進(jìn)行可靠性鑒定，經(jīng)過統(tǒng)

4、計分析,將其情況匯總，如表1所示。從加油站罩棚網(wǎng)架情況統(tǒng)計結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，加油站罩棚網(wǎng)架大多技術(shù)資料缺失；設(shè)計、施 工單位無籍可考；使用單位管理意識淡薄，對施工、監(jiān)理程序渾然不知；施工管理混亂， 未按國家相關(guān)規(guī)定執(zhí)行基本建設(shè)程序；網(wǎng)架維護(hù)措施缺失。以上諸多不利因素造成加油站 罩棚網(wǎng)架結(jié)構(gòu)大多不能滿足規(guī)范要求，存在一定的安全隱患。2罩棚網(wǎng)架安全隱患檢查對加油站罩棚網(wǎng)架外觀檢查發(fā)現(xiàn)，加油站罩棚網(wǎng)架存在諸多安全隱患及野蠻施工痕跡，這 些現(xiàn)象大致可以歸納為下述幾個方面。2.1 節(jié)點連接問題螺栓球節(jié)點網(wǎng)架精度高、施工便捷，被多數(shù)加油站罩棚網(wǎng)架所采用。在普查工作中發(fā)現(xiàn)，采用螺栓球節(jié)點的加油站罩棚網(wǎng)架約占總樣

5、本數(shù)量的65%這些網(wǎng)架大多存在未按規(guī)定施工、肆意更改、不當(dāng)維護(hù)等現(xiàn)象見圖1,此外螺栓球節(jié)點還存在套筒松動、套筒焊接、緊固銷釘缺失等問題。焊接球節(jié)點網(wǎng)架加工制作簡單、工期短，安裝便捷。檢查發(fā)現(xiàn)，該類網(wǎng)架存在較嚴(yán)重的施 工質(zhì)量問題，如桿件相貫線下料錯誤、桿件隨意接長、缺少腹桿等現(xiàn)象見圖2。2.2 支座節(jié)點問題加油站罩棚網(wǎng)架結(jié)構(gòu)構(gòu)造簡單，矩形平板網(wǎng)架與柱較接連接，柱高度一般為68nl屋面采用彩板作為遮護(hù)，網(wǎng)架周邊做成包檐，四面開敞。網(wǎng)架與柱相連節(jié)點是加油站罩棚網(wǎng)架 的重要節(jié)點，應(yīng)該在設(shè)計和施工過程中重點檢查，出現(xiàn)偏差時應(yīng)采取規(guī)范性的補(bǔ)救措施。然而，網(wǎng)架施工隊伍技術(shù)粗糙及監(jiān)督管理制度的不完善，致使一些

6、罩棚網(wǎng)架支座節(jié)點存在野蠻施工現(xiàn)象，威脅網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的安全見圖3。2.3 網(wǎng)架銹蝕問題在對近300座加油站罩棚普查中發(fā)現(xiàn)，70%Z上的罩棚網(wǎng)架存在不同程度的銹蝕現(xiàn)象，尤其在橡條、天溝部位銹蝕現(xiàn)象更加嚴(yán)重見圖4。2.4 橡條與桿件連接問題網(wǎng)架結(jié)構(gòu)桿件計算單元為軸向受力桁架單元，網(wǎng)架只能在球節(jié)點位置承受荷載作用，規(guī)范 明令禁止將橡條、天溝等構(gòu)件焊接在桿件上。在調(diào)查中發(fā)現(xiàn)部分罩棚網(wǎng)架存在桿件上焊接橡條、天溝直接搭接在桿件上、下弦桿件直接焊吊頂龍骨等現(xiàn)象見圖5。2.5 罩棚網(wǎng)架其他問題除上述典型問題外，在調(diào)查中還發(fā)現(xiàn)一些罩棚網(wǎng)架還存在下述問題，桿件施工或使用不當(dāng) 造成的彎曲現(xiàn)象；鋼管與封板或錐頭間焊縫存在焊

7、接缺陷現(xiàn)象；網(wǎng)架焊縫不飽滿或?qū)雍?縫探傷檢驗不滿足規(guī)范要求；高強(qiáng)螺栓的斷裂或彎曲；網(wǎng)架撓度超過規(guī)范限值；屋面板彎 折銹蝕等。3罩棚網(wǎng)架檢測罩棚網(wǎng)架結(jié)構(gòu)桿件和節(jié)點是其基本組成成分，對其進(jìn)行檢查和檢測應(yīng)按照國家相關(guān)規(guī)范進(jìn) 行。外觀檢查時，應(yīng)重點檢查文中所列出的安全隱患問題。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)檢測時應(yīng)重點檢查網(wǎng) 架結(jié)構(gòu)的布置、節(jié)點樣式、桿件截面尺寸、結(jié)構(gòu)上荷載作用、結(jié)構(gòu)變形等內(nèi)容。同時，應(yīng) 依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)3.1 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)外觀檢查罩棚網(wǎng)架外觀檢查時，應(yīng)重點對桿件、節(jié)點、下部支承條件、荷載作用等進(jìn)行詳細(xì)檢查。桿件檢查時應(yīng)重點檢查桿件是否有彎曲、銹蝕、斷裂現(xiàn)象，同時應(yīng)檢查桿件上是否存在垂 直桿件受力現(xiàn)象；節(jié)點檢查時

8、應(yīng)對網(wǎng)架節(jié)點進(jìn)行全面檢查，關(guān)鍵節(jié)點如支座節(jié)點等應(yīng)重點 檢查；下部支承條件檢查應(yīng)包括下部鋼（混凝土）柱柱距、柱腳節(jié)點構(gòu)造、柱基礎(chǔ)形式及 埋深等；荷載作用檢查主要指檢查網(wǎng)架使用中的荷載作用，包括屋面板構(gòu)造及排布、橡條 截面的測量、包檐測量、吊掛燈具重量估算等，以此估算屋面恒荷載值。3.2 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)檢測罩棚網(wǎng)架結(jié)構(gòu)檢測時，應(yīng)包括構(gòu)件檢測、鋼材力學(xué)性能檢測、焊接質(zhì)量檢測、螺栓球節(jié)點 檢測、涂層厚度及銹蝕程度檢測、鋼柱垂直度及網(wǎng)架撓度測量等內(nèi)容。網(wǎng)架構(gòu)件檢測主要指對網(wǎng)架桿件截面尺寸（包括直徑和壁厚）、焊接球尺寸的測量及螺栓 球直徑測量，檢測時應(yīng)依據(jù)相關(guān)規(guī)范、規(guī)程確定樣本容量；鋼材力學(xué)性能檢測可采用表面

9、硬度法推定鋼材的極限強(qiáng)度，確定鋼材材質(zhì)等級；網(wǎng)架焊接質(zhì)量檢測指角焊縫外觀檢查及 對焊縫質(zhì)量探傷檢測，焊縫外觀檢查應(yīng)包括焊縫表面形狀、焊腳尺寸測量及焊縫表面缺陷 檢查等內(nèi)容；螺栓球節(jié)點檢測指檢測螺栓球、高強(qiáng)螺栓、錐頭、封板等材料材質(zhì)檢查及檢 測，確定材料力學(xué)性能及節(jié)點構(gòu)造是否滿足設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)規(guī)范要求。對于內(nèi)業(yè)資料比較 完整的罩棚網(wǎng)架，可以將簽字驗收合格的內(nèi)業(yè)資料作為依據(jù)。涂層厚度及銹蝕程度檢測一般采用涂層測厚儀測量漆膜厚度，利用探傷測厚儀對銹蝕較嚴(yán) 重部位進(jìn)行銹蝕殘余厚度檢測；鋼柱垂直度及網(wǎng)架撓度測量一般采用全站儀檢測鋼柱垂直 度及網(wǎng)架撓度。4罩棚網(wǎng)架鑒定加油站罩棚網(wǎng)架可靠性鑒定時，應(yīng)依據(jù)檢測

10、結(jié)果進(jìn)行建模分析，之后按照分析驗算結(jié)果對 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)進(jìn)行安全評定，最后進(jìn)行可靠性鑒定，給出鑒定結(jié)論及加固處理意見。4.1 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)建模分析罩棚網(wǎng)架結(jié)構(gòu)建立分析模型時，應(yīng)依據(jù)現(xiàn)場檢測取得的結(jié)構(gòu)布置、桿件截面等進(jìn)行輸入， 分析軟件可采用MSTCAD/3D3等網(wǎng)架分析設(shè)計軟件。依據(jù)相關(guān)規(guī)范加油站罩棚計算分析時，支座剛度是需要重點關(guān)注的事項，混凝土柱或鋼柱作為罩棚網(wǎng)架 下部支承，支承柱剛度值將影響網(wǎng)架桿件的內(nèi)力分布，在結(jié)構(gòu)驗算時可以建立網(wǎng)架、柱整 體計算模型考慮柱剛度影響，也可將支座設(shè)為彈性支座進(jìn)行驗算。網(wǎng)架驗算結(jié)果應(yīng)重點檢查構(gòu)件是否超過設(shè)計許用應(yīng)力，網(wǎng)架撓度、柱頂側(cè)移是否超過規(guī)范 許用值等內(nèi)容，并將結(jié)

11、果記錄整理，作為網(wǎng)架安全性鑒定依據(jù)。4.2 綜合分析結(jié)果對罩棚網(wǎng)架進(jìn)行安全評定 加油站罩棚結(jié)構(gòu)形式特殊，為四面開敞構(gòu)筑物，加油站罩棚網(wǎng)架的鑒定無明確的規(guī)范作為 依據(jù)。文中基于東北地區(qū)近 300座加油站罩棚網(wǎng)架調(diào)研成果，依據(jù)加油站罩棚網(wǎng)架結(jié)構(gòu)特 點及功能要求，參考相關(guān)鑒定標(biāo)準(zhǔn)的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的鑒定原則，總結(jié)出下述加油站罩棚網(wǎng)架 鑒定思路。加油站罩棚網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的可靠性鑒定評級，應(yīng)劃分為構(gòu)件、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)系統(tǒng)兩個層次；鑒定評 級應(yīng)包括安全性等級和使用性等級評定，安全性等級分四個安全性等級分層次進(jìn)行評定。 參照鑒定標(biāo)準(zhǔn)中鋼構(gòu)件分級標(biāo)準(zhǔn)，將罩棚網(wǎng)架構(gòu)件安全等級分為四個等級，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)系統(tǒng) 安全性等級也同樣分為四個等

12、級，對于較低等級（ Au級和Bu級）的構(gòu)件可不必采取處理 措施，較高等級（Cu級和Du級）的構(gòu)件需采取必要的加固處理措施。4.2.1 構(gòu)件可靠性鑒定 加油站罩棚網(wǎng)架鋼構(gòu)件的安全等級應(yīng)按照承載能力（包括構(gòu)造和連接）項目評定，并取評定項目中最低等級作為構(gòu)件的安全性等級。鋼構(gòu)件的承載能力項目，應(yīng)根據(jù)構(gòu)件抗力R和作用效應(yīng)S的比值評定等級，在確定抗力時應(yīng)依據(jù)前述網(wǎng)架建模分析驗算結(jié)果確定，具體等級劃分見相關(guān)規(guī)范4.2.2 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)系統(tǒng)可靠性鑒定參考鑒定標(biāo)準(zhǔn)(1 )評定網(wǎng)架所屬構(gòu)件的安全等級時，應(yīng)根據(jù)其所屬構(gòu)件的安全等級及其在構(gòu)件總數(shù)中的 比例，按表2的評定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行等級評定。(2)評定網(wǎng)架整體性等級時，應(yīng)根

13、據(jù)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)整體布置、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)構(gòu)造及支座節(jié)點合理性， 依據(jù)表3的評定網(wǎng)架整體性等級。(3)罩棚網(wǎng)架不適于承載的撓度變形等級評定，應(yīng)根據(jù)撓度變形實測值，按下列規(guī)定進(jìn)行評級：當(dāng)網(wǎng)架的實測撓度值大與網(wǎng)架計算跨度之比大于1/250時，應(yīng)考慮撓度變形引起的應(yīng)力重分布影響對網(wǎng)架模型重新驗算，按照驗算結(jié)果進(jìn)行網(wǎng)架安全等級評定；當(dāng)網(wǎng)架的實 測撓度值大與網(wǎng)架計算跨度之比大于1/250 ,并且該變形尚在發(fā)展，應(yīng)將罩棚網(wǎng)架安全等級定為Du級。4.3罩棚網(wǎng)架鑒定結(jié)論及加固處理加油站罩棚網(wǎng)架可靠性鑒定等級評定結(jié)果，應(yīng)在鑒定報告中給出，并應(yīng)給出相應(yīng)的處理措 施。對在可靠性鑒定中發(fā)現(xiàn)的問題，應(yīng)在鑒定結(jié)論中寫明，并應(yīng)根據(jù)構(gòu)件安

14、全等級、現(xiàn)場 條件及使用方要求，針對性的提出處理意見。包括對減輕網(wǎng)架結(jié)構(gòu)上的荷載作用；對出現(xiàn) 撓曲、銹蝕的桿件進(jìn)行加固或置換；嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)安全應(yīng)立即停止使用并采取臨時支撐措 施；網(wǎng)架結(jié)構(gòu)已無加固利用價值，應(yīng)整體拆除等其他事項。5結(jié)語文中針對東三省加油站罩棚網(wǎng)架結(jié)構(gòu)存在的共性安全隱患問題進(jìn)行歸納總結(jié)，并針對加油 站罩棚網(wǎng)架結(jié)構(gòu)特點提出系統(tǒng)性的、規(guī)范性的的檢測鑒定方法，得出如下結(jié)論：(1)加油站罩棚網(wǎng)架結(jié)構(gòu)大多年代久遠(yuǎn)、竣工內(nèi)業(yè)資料無籍可查，可靠性鑒定前應(yīng)對罩棚 網(wǎng)架使用環(huán)境進(jìn)行廣泛的調(diào)研，并對結(jié)構(gòu)布置進(jìn)行測量、繪制結(jié)構(gòu)布置圖。(2)加油站罩棚網(wǎng)架建設(shè)規(guī)模小，施工管理混亂，先天存在著諸多安全隱患。結(jié)構(gòu)現(xiàn)場調(diào) 研時，應(yīng)檢查結(jié)構(gòu)桿件、球節(jié)點狀態(tài)、網(wǎng)架上的荷載作用，尤其應(yīng)重點關(guān)注支座構(gòu)造、網(wǎng) 架節(jié)點連接、桿件銹蝕等安全隱患的排查工作。(3)加油站罩棚網(wǎng)架結(jié)構(gòu)施工監(jiān)督管理機(jī)制不健全，導(dǎo)致構(gòu)件截面、材質(zhì)等級不滿足規(guī)范 現(xiàn)象顯著，應(yīng)重視現(xiàn)場檢測?，F(xiàn)場檢測應(yīng)按照規(guī)范要求確定樣本容量及選點，進(jìn)行桿件壁 厚、力學(xué)性能、銹蝕殘余厚度、整體結(jié)構(gòu)變形等檢測事