技术||大跨度螺栓球钢网架结构典型缺陷与损伤

01

前言

近年来，大跨度钢网架结构因其具有结构受力均匀、整体性能好、结构自重轻、现场安装方便等优点，不仅广泛应用于冶金、电力、建材、煤炭等行业大跨度、大空间的工业建筑中，也越来越多的应用于机场航站楼、体育馆、展览馆等民用建筑中。

某料棚内部实景

然而，螺栓球钢网架结构在使用过程中存在各种各样的问题，有些情况已经影响到了建筑的正常使用，甚至危及结构的安全性，造成安全性事故，近年来国内部分钢网架结构工程安全事故实例见表1：

表1 部分钢网架结构工程安全事故

某游泳馆屋盖坍塌事故现场

某办公楼屋顶网架坍塌

某网架雪灾后坍塌

造成钢网架结构发生安全事故的原因有设计、构件加工质量、施工质量、后期使用以及结构所处环境等几个方面。为了避免安全事故的发生，应对既有钢网架结构是否存在影响结构安全的的缺陷与损伤进行检查和判定。

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螺栓球钢网架结构损伤分类

螺栓球钢网架结构的损伤与缺陷主要包括支座倾斜变形、支座偏心、支座脱开未焊接、杆件缺失、杆件弯曲变形、杆件开裂、杆件锈蚀、杆件连接节点脱开与松动、檩条变形、檩托断开、檩条连接节点、维护板破损等。

1

支座倾斜变形

钢筒壳结构在使用过程中，支座位置承受巨大的水平推力，考虑施工质量原始缺陷的影响，在水平推力作用下支座发生倾斜变形，随着使用时间的增加，支座倾斜问题愈发严重，最终将导致安全生产事故的发生。

支座倾斜变形

2

支座螺栓松动缺失

钢网架结构支座预留螺栓存在螺栓松动、缺失、螺帽未拧紧或缺失等问题，对支座无法提供有效约束从而导致支座变形，影响结构安全。

支座螺栓缺失

支座螺栓松动，螺帽未拧紧

支座螺栓螺帽缺失

3

支座安装缺陷

钢网架结构支座安装时存在支座底板与预留螺栓无法就位、支座底板现场扩孔、球节点与支座脱开未焊接、支座安装偏心、支座塞钢板垫高等问题，影响钢网架结构的正常使用。

支座底板扩孔

球节点与支座脱开未焊接

支座偏心

支座塞钢板垫高

4

杆件缺失

钢网架杆件数量和种类繁多、加工质量要求严格、现场安装水平要求较高，安装过程中，缺杆、抽杆等问题时有发生，这将导致杆件受力发生改变，甚至造成结构整体受力发生改变。

杆件缺失

5

杆件弯曲变形

钢网架结构在使用过程中，由于杆件截面尺寸不满足要求或外部荷载过大等多种因素，受压杆件出现弯曲变形的损伤。

杆件变形

杆件凹陷变形

6

杆件截面破损与断开

钢网架结构在使用过程中，杆件存在局部破损、开洞、开裂，甚至断开等损伤，导致杆件有效截面削弱，降低杆件的承载能力。

杆件破损开洞

杆件开裂

杆件断开

7

杆件锈蚀

钢网架结构在使用过程中受到环境影响，会存在锈蚀情况，导致杆件有效截面削弱，杆件受力性能发生变化。

杆件锈蚀

8

连接节点问题

钢网架结构在安装与使用过程中，球节点与杆件的连接主要存在套筒未拧紧、套筒松动、套筒缺失、杆件被拔出等问题。

套筒松动

套筒未拧紧

套筒缺失

杆件与球节点脱开

9

维护系统问题

大跨度钢网架结构维护系统主要包括檩条和屋面板，在大风、积雪、积水、积灰等荷载作用下，维护系统存在檩条杆件变形、连接节点失效、屋面板破损乃至整体滑落等问题。

檩条变形

檩托处开裂

檩条连接节点螺栓缺失、松动

檩托节点板断开

屋面板破损

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结语

自2000年后，大跨度空间网架结构项目多采用EPC总承包模式，为了降低造价节省成本，通常进行杆件满应力优化设计，以节省钢材，结构的安全储备较低。而大跨度钢网架结构在施工和使用过程中会出现各种缺陷和损伤，如若构件损伤达到一定程度，就将引起钢网架结构的受力发生改变，甚至会导致安全事故的发生，造成巨大的人员伤亡和财产损失。相关单位需要严格按照规范要求做好各项检测鉴定工作，及时发现结构中的损伤和缺陷，对大跨度钢网架结构的安全性进行鉴定，为后期结构的加固处理提供技术依据，避免事故的发生。

撰稿|董诗远

编辑|于英俊

校对|王    玲