某體育館結(jié)構(gòu)安全性鑒定及抗震性能評(píng)估

江 秋 建

(1.福建省建筑科學(xué)研究院，福建 福州 350025； 2.福建省綠色建筑技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，福建 福州 350025)

?

某體育館結(jié)構(gòu)安全性鑒定及抗震性能評(píng)估

江 秋 建1，2

(1.福建省建筑科學(xué)研究院，福建 福州 350025； 2.福建省綠色建筑技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，福建 福州 350025)

介紹了某體育館建筑結(jié)構(gòu)的檢測(cè)內(nèi)容，對(duì)該建筑靜力與抗震承載力進(jìn)行了驗(yàn)算，鑒定評(píng)估了該結(jié)構(gòu)的安全性與抗震性能，得出了一些結(jié)論，為該體育館的維修保養(yǎng)提供了依據(jù)。

體育館，建筑結(jié)構(gòu)，安全性，抗震性能

隨著空間結(jié)構(gòu)技術(shù)的迅速發(fā)展和人民生活水平的提高、對(duì)體育運(yùn)動(dòng)的重視，城市中體育館的數(shù)量也在增加。由于體育館跨度大，較多采用鋼屋架屋蓋。該類建筑物容納人數(shù)眾多，一旦出現(xiàn)事故將造成巨大的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。不少體育館已投入使用多年，因此有必要定期對(duì)體育館的安全性進(jìn)行鑒定及抗震性能進(jìn)行評(píng)估。

1 工程概況

某體育館為三層現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，采用鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)屋蓋，采用人工挖孔樁基礎(chǔ)，建筑面積為15 500 m2，建于2005年。由于已投入使用多年，為了解建筑物的安全狀況，對(duì)其進(jìn)行安全性鑒定及抗震性能評(píng)估。該館地處抗震設(shè)防烈度7度區(qū)(0.10g)，依據(jù)GB 50223—2008建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)及GB 50023—2009建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)，該館抗震設(shè)防類別為重點(diǎn)設(shè)防類，屬C類建筑。

2 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)內(nèi)容與檢測(cè)結(jié)果

2.1 建筑結(jié)構(gòu)布置與使用功能核查

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、勘測(cè)，體育館現(xiàn)狀建筑、結(jié)構(gòu)布置與設(shè)計(jì)基本一致，屋面結(jié)構(gòu)平面布置見圖1，主網(wǎng)架結(jié)構(gòu)平面圖見圖2。作為體育館、舞臺(tái)、籃球館使用。

2.2 地基基礎(chǔ)檢查

該館采用人工挖孔樁基礎(chǔ)，未發(fā)現(xiàn)周邊地面局部沉陷或開裂，未發(fā)現(xiàn)上部結(jié)構(gòu)構(gòu)件出現(xiàn)因基礎(chǔ)不均勻沉降引起的明顯變形和開裂現(xiàn)象。

2.3 上部結(jié)構(gòu)及構(gòu)件的工作狀態(tài)檢查

1)建筑物側(cè)向位移檢測(cè)。所測(cè)測(cè)點(diǎn)的側(cè)向位移未超過GB 50292—1999規(guī)定的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)不適于繼續(xù)承載的頂點(diǎn)側(cè)向位移限值H/450的要求，各測(cè)點(diǎn)側(cè)移方向無(wú)明顯一致性。

2)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)撓度檢測(cè)。抽取網(wǎng)架部分下弦節(jié)點(diǎn)，進(jìn)行相對(duì)于相應(yīng)的支座附近下弦球節(jié)點(diǎn)的撓度量測(cè)，所檢網(wǎng)架相對(duì)撓度均未超過規(guī)范規(guī)定的容許撓度。

3)工作狀態(tài)檢查。

a.鋼筋混凝土構(gòu)件工作狀態(tài)檢查?，F(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)個(gè)別梁開裂，所檢混凝土梁主筋高度處裂縫寬度測(cè)讀值最大為0.30 mm，部分樓板、屋面板滲水，未發(fā)現(xiàn)柱構(gòu)件、節(jié)點(diǎn)存在明顯變形和破壞跡象。

b.網(wǎng)架支座節(jié)點(diǎn)工作狀態(tài)檢查。網(wǎng)架支座螺栓球、十字鋼板、支座底板等構(gòu)件工作狀況基本正常，未見明顯變形和裂縫，但發(fā)現(xiàn)大部分支座構(gòu)件存在銹蝕，見圖3～圖6；部分支座未設(shè)置或漏設(shè)螺釘、螺母，見圖3，圖4；個(gè)別支座螺母未擰緊，見圖5；個(gè)別支座板與柱面間存在縫隙，見圖6。

c.網(wǎng)架螺栓球、焊接球節(jié)點(diǎn)檢查。未發(fā)現(xiàn)有異常變形、損壞，未發(fā)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)有松動(dòng)，發(fā)現(xiàn)螺栓球的多余孔均未封口處理，見圖7。

d.網(wǎng)架桿件工作狀況。未發(fā)現(xiàn)桿件存在撓曲變形現(xiàn)象，但舞臺(tái)上方部分上弦桿漏涂漆，見圖8。

e.網(wǎng)架構(gòu)件和連接的銹蝕檢查。部分桿件存在銹蝕，見圖9。

4)屋面圍護(hù)系統(tǒng)及網(wǎng)架圍護(hù)系統(tǒng)使用功能工作狀態(tài)檢查。屋面女兒墻采用燒結(jié)普通磚砌筑，設(shè)置混凝土壓頂；部分墻體與梁或柱交接處脫裂。部分檁條存在銹蝕現(xiàn)象。

2.4 框架柱、梁施工質(zhì)量檢測(cè)

所檢框架柱、梁截面尺寸與設(shè)計(jì)基本相符，混凝土強(qiáng)度推定值均達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)，配筋符合設(shè)計(jì)要求。

2.5 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量檢測(cè)

抽檢部分桿件、螺栓球、網(wǎng)架支座進(jìn)行尺寸量測(cè)，所檢構(gòu)件尺寸與設(shè)計(jì)基本相符。

3 驗(yàn)算分析結(jié)果

3.1 靜力驗(yàn)算分析結(jié)果(不含地震工況)

框架結(jié)構(gòu)：經(jīng)驗(yàn)算，上部承重結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載能力基本滿足規(guī)范要求。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)：個(gè)別網(wǎng)架桿件的長(zhǎng)細(xì)比不滿足規(guī)范要求。個(gè)別網(wǎng)架桿件的承載能力不滿足規(guī)范要求。部分網(wǎng)架支座底板厚度不滿足規(guī)范要求。

3.2 抗震承載能力驗(yàn)算分析結(jié)果

框架結(jié)構(gòu)：上部承重結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗震承載能力基本滿足規(guī)范要求。在多遇地震作用下，樓層X向、Y向的最大彈性層間位移角滿足規(guī)范限值要求。

4 結(jié)構(gòu)安全性鑒定(不考慮抗震性能)

4.1 地基基礎(chǔ)子單元安全性評(píng)級(jí)

該館采用人工挖孔灌注樁基礎(chǔ)，未發(fā)現(xiàn)基礎(chǔ)不均勻沉降引起的上部結(jié)構(gòu)明顯變形和開裂現(xiàn)象，所測(cè)測(cè)點(diǎn)的側(cè)向位移均未超過GB 50292—1999規(guī)定的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)不適于繼續(xù)承載的頂點(diǎn)側(cè)向位移限值H/450的要求，各測(cè)點(diǎn)側(cè)移方向無(wú)明顯一致性。根據(jù)上部結(jié)構(gòu)反應(yīng)情況，該館地基基礎(chǔ)子單元安全性等級(jí)間接評(píng)為Bu級(jí)。

4.2 上部承重結(jié)構(gòu)子單元安全性評(píng)級(jí)

1)按所含構(gòu)件安全性等級(jí)評(píng)定?？蚣芙Y(jié)構(gòu)部分：現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)個(gè)別梁開裂，部分樓板、屋面板滲水，未發(fā)現(xiàn)其余構(gòu)件、節(jié)點(diǎn)存在明顯變形和破壞跡象。經(jīng)驗(yàn)算，該館上部承重結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載能力基本滿足規(guī)范要求?？蚣芙Y(jié)構(gòu)安全性等級(jí)評(píng)定為Bu級(jí)。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)部分：大部分支座構(gòu)件存在銹蝕；部分支座未設(shè)置或漏設(shè)螺釘、螺母；個(gè)別支座螺母未擰緊，個(gè)別支座板與柱面間存在縫隙；發(fā)現(xiàn)螺栓球的多余孔均未封口處理；舞臺(tái)上方部分上弦桿漏涂漆；部分網(wǎng)架桿件存在銹蝕。個(gè)別網(wǎng)架桿件的承載能力不滿足規(guī)范要求，個(gè)別網(wǎng)架桿件的長(zhǎng)細(xì)比不滿足規(guī)范要求，部分網(wǎng)架支座底板厚度不滿足規(guī)范要求。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)安全性等級(jí)評(píng)定為Cu級(jí)。該館上部承重結(jié)構(gòu)安全性鑒定評(píng)級(jí)按構(gòu)件的安全性等級(jí)評(píng)定為Cu級(jí)。

2)按結(jié)構(gòu)側(cè)向位移等級(jí)評(píng)定。所測(cè)測(cè)點(diǎn)的側(cè)向位移均未超過GB 50292—1999規(guī)定的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)不適于繼續(xù)承載的頂點(diǎn)側(cè)向位移限值H/450的要求，各測(cè)點(diǎn)側(cè)移方向無(wú)明顯一致性。該館上部承重結(jié)構(gòu)安全性鑒定評(píng)級(jí)按結(jié)構(gòu)的側(cè)向位移等級(jí)評(píng)定為Bu級(jí)。

3)按結(jié)構(gòu)整體性等級(jí)評(píng)定。該館采用框架結(jié)構(gòu)體系，該空曠結(jié)構(gòu)樓板局部不連續(xù)，屬平面布置不規(guī)則，框架均雙向拉通，屋蓋部分采用正放四角錐網(wǎng)架，網(wǎng)架采用螺栓球節(jié)點(diǎn)，結(jié)構(gòu)傳力路線清晰，結(jié)構(gòu)平面布置較規(guī)則。該館上部承重結(jié)構(gòu)安全性鑒定評(píng)級(jí)按結(jié)構(gòu)的整體性等級(jí)評(píng)定為Bu級(jí)。

4)綜合考慮構(gòu)件安全性等級(jí)、結(jié)構(gòu)側(cè)向位移等級(jí)以及結(jié)構(gòu)整體性等級(jí)，該館上部承重結(jié)構(gòu)子單元安全性等級(jí)評(píng)為Cu級(jí)。

4.3 圍護(hù)系統(tǒng)的承重部分子單元安全性評(píng)級(jí)

發(fā)現(xiàn)屋面女兒墻采用燒結(jié)普通磚砌筑，設(shè)置混凝土壓頂，部分墻體與梁或柱交接處脫裂，部分檁條存在銹蝕,其余各圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)件工作狀態(tài)未見明顯異常。該館圍護(hù)系統(tǒng)的承重部分子單元安全性等級(jí)評(píng)為Cu級(jí)。

4.4 鑒定單元安全性評(píng)級(jí)

根據(jù)地基基礎(chǔ)、上部承重結(jié)構(gòu)、圍護(hù)系統(tǒng)的承重部分各子單元安全性等級(jí)評(píng)定結(jié)果，體育館的結(jié)構(gòu)安全性等級(jí)評(píng)為Csu級(jí)，即安全性不符合鑒定標(biāo)準(zhǔn)的要求。

5 抗震性能評(píng)估

5.1 場(chǎng)地、地基和基礎(chǔ)

本工程地處抗震設(shè)防烈度7度區(qū)，可不進(jìn)行場(chǎng)地對(duì)建筑影響的抗震鑒定。上部結(jié)構(gòu)傾斜值均未超過規(guī)范限值，結(jié)構(gòu)構(gòu)件未見明顯不均勻沉降引起的裂縫、變形，地基基礎(chǔ)可評(píng)為無(wú)嚴(yán)重靜載缺陷，可不進(jìn)行地基基礎(chǔ)的抗震鑒定。

5.2 上部結(jié)構(gòu)抗震措施鑒定

1)房屋最大高度為13.8 m，未超過限值。檢測(cè)發(fā)現(xiàn)個(gè)別梁開裂，部分樓板、屋面板滲水，未發(fā)現(xiàn)其余構(gòu)件、節(jié)點(diǎn)存在明顯變形和破壞跡象。2)采用框架結(jié)構(gòu)體系，該空曠結(jié)構(gòu)樓板局部不連續(xù)，屬平面布置不規(guī)則，框架均雙向拉通，屋蓋部分采用正放四角錐網(wǎng)架，網(wǎng)架采用螺栓球節(jié)點(diǎn)，結(jié)構(gòu)傳力路線清晰，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)平面布置較規(guī)則。3)各層實(shí)測(cè)的梁柱混凝土強(qiáng)度符合抗震規(guī)范規(guī)定的強(qiáng)度不低于C20的要求。4)框架柱、框架梁箍筋加密區(qū)分布、框架柱加密區(qū)箍筋肢距以及框架柱、梁縱筋最小配筋率、體積配箍率等均可滿足規(guī)范要求。5)縱橫向墻體嵌砌于框架平面內(nèi)，框架柱與墻連接處沿墻高均設(shè)置拉結(jié)鋼筋，滿足規(guī)范要求。

5.3 結(jié)論

該館房屋高度、外觀及內(nèi)在質(zhì)量、結(jié)構(gòu)體系、材料強(qiáng)度等級(jí)、填充墻與主體結(jié)構(gòu)連接的可靠性基本滿足規(guī)范要求。該館框架柱、梁構(gòu)件抗震承載能力滿足要求。綜合以上分析，該館的綜合抗震性能滿足規(guī)范要求。

6 結(jié)論匯總

根據(jù)GB 50292—1999民用建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)，即安全性不符合鑒定標(biāo)準(zhǔn)的要求，應(yīng)對(duì)存在的問題進(jìn)行處理。根據(jù)GB 50011—2010建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范，該館的綜合抗震性能滿足規(guī)范要求。

7 結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)階段注意事項(xiàng)：由于需要在靠近屋面下方的網(wǎng)架上進(jìn)行高空檢測(cè)，在檢測(cè)過程中應(yīng)遵守高空作業(yè)相關(guān)規(guī)定，注意安全；網(wǎng)架上普遍積灰較多，應(yīng)戴好口罩并做好其他防護(hù)措施，高效的完成檢測(cè)工作；屋頂上方排氣設(shè)施未必完善，如果是在酷暑中檢測(cè)容易中暑，建議避開高溫時(shí)段進(jìn)行檢測(cè)；檢測(cè)前注意是否有檢修通道，如果沒有檢修通道應(yīng)考慮搭設(shè)通道或者租用高空車?，F(xiàn)場(chǎng)條件許可的情況下建議對(duì)每根桿件的規(guī)格進(jìn)行判斷，因?yàn)榫W(wǎng)架桿件數(shù)量較多，施工過程中有可能裝錯(cuò)桿件，而出錯(cuò)的桿件可能有承載力不足等問題，具體操作方法是先在維修通道上精確量測(cè)出部分典型桿件的尺寸，然后通過相鄰桿件的規(guī)格目測(cè)判斷維

修通道以外的桿件規(guī)格，當(dāng)出現(xiàn)與設(shè)計(jì)不符的桿件時(shí)應(yīng)對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)的量測(cè)。從本次的鑒定結(jié)果可以看出，出現(xiàn)質(zhì)量問題的部位主要集中在屋面網(wǎng)架工程上，這種情況說明網(wǎng)架工程的施工管理、施工過程上存在問題，也和網(wǎng)架屬于高空施工、作業(yè)有關(guān)。因此在制定鑒定方案和現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的時(shí)候要特別重視網(wǎng)架工程部分，做到詳細(xì)且能抓到重點(diǎn)。對(duì)于此類體育館的建造和使用過程應(yīng)吸取一些經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn):各相關(guān)單位在施工過程中應(yīng)加強(qiáng)施工控制，加強(qiáng)監(jiān)督管理，防止出現(xiàn)螺栓未擰、油漆漏涂等問題。使用單位應(yīng)該定期檢查、維護(hù)，發(fā)現(xiàn)桿件生銹、變形等異常情況及時(shí)通知相關(guān)單位進(jìn)行處理。

[1] GB 50011—2010，建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2] GB 50223—2008，建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)[S].

[3] GB 50292—1999，民用建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)[S].

[4] JG 12—1999，鋼網(wǎng)架檢驗(yàn)及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)[S].

[5] JG 7—2010，空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程[S].

Appraisal of structural security and evaluation of anti-seismic performance for a stadium

Jiang Qiujian1,2

(1.FujianAcademyofBuildingResearch,Fuzhou350025,China;2.FujianKeyLabforGreenArchitecturalTechnique,Fuzhou350025,China)

The paper introduces the testing content for the architectural structure of some stadium, calculates the architectural static force and seismic loading capacity, evaluates the structural safety and seismic performance, and achieves some conclusion, so as to provide some reference for the maintenance of the stadium.

stadium, architectural structure, safety, seismic performance

1009-6825(2016)16-0044-03

2016-03-26

江秋建(1981- )，男，工程師

TU317

A