加油站网架结构特点与检测鉴定

1、加油站网架结构特点与检测鉴定摘要：加油站罩棚网架结构对于保障人民正常出行起到不可或缺的作用，近年东北地区因大面积降雪引起了多起加油站网架坍塌事故。文中以东三省近300座加油站罩棚网架安全性普查为契机，针对加油站罩棚网架结构特点，依据国家相关规范，提出系统性、规范性 的检测鉴定方法，为类似工程检测鉴定提供宝贵经验。0引言自改革开放以来，人民生活已经全面进入小康社会。汽车带给人们舒适与便捷，成为家庭 日常生活的重要工具，虽然新能源汽车已经兴起，但传统燃油汽车在今后相当长一段时期 还将占有较大的份额。加油站作为燃油汽车的补给场所，与人民生活息息相关，加油站罩 棚网架结构对于保障人民正常出行起到不可或

2、缺的作用。加油站罩棚结构不但要满足建筑 基本的安全、适用、耐久性的要求，还要保障加油站功能布局以及发挥宣传展示作用。加 油站罩棚结构从20世纪90年代末兴起，大多采用空间网格结构，通过球节点将杆件按一 定规则连接在一起，上下弦杆件按照四边形布置，腹杆按照三角锥或四角锥布置将上下弦 层连接成整体。加油站罩棚网架结构具有自重轻、刚度大、便于安装、抗震性能好、造型 灵活等优点。加油站罩棚网架建设规模小、结构形式简单，由于建设时使用单位的重视程度不够及油汽 化工行业工程监督管理体制的特殊性，导致部分加油站罩棚网架设计不规范、施工安装存 在缺陷、使用方缺乏结构维护意识，当出现恶劣冰雪天气时，就可能诱发网

3、架结构倒塌事 故。在20072009年间，我国北方地区出现多起加油站罩棚网架坍塌事故，一些学者借 助加油站罩棚网架安全性普查的机会对罩棚网架结构检测鉴定方法进行研究，取得了一些 成果。吴晓东等加油站罩棚网架结构安全性虽然已经得到一些学者的重视，但未形成系统的、规范性的检 测鉴定方法。文中以东三省 300余座加油站进行检测鉴定为契机，总结归纳东北地区加油 站罩棚网架的共性缺陷问题，按照网架结构现场检测数据，依据国家相关规范，提出适用 于加油站罩棚网架的专项检测鉴定方法，为类似工程检测鉴定提供宝贵经验。1罩棚网架结构现状从2010年开始，陆续对东三省近 300座加油站罩棚网架进行可靠性鉴定，经过统

4、计分析,将其情况汇总，如表1所示。从加油站罩棚网架情况统计结果可以发现，加油站罩棚网架大多技术资料缺失；设计、施 工单位无籍可考；使用单位管理意识淡薄，对施工、监理程序浑然不知；施工管理混乱， 未按国家相关规定执行基本建设程序；网架维护措施缺失。以上诸多不利因素造成加油站 罩棚网架结构大多不能满足规范要求，存在一定的安全隐患。2罩棚网架安全隐患检查对加油站罩棚网架外观检查发现，加油站罩棚网架存在诸多安全隐患及野蛮施工痕迹，这 些现象大致可以归纳为下述几个方面。2.1 节点连接问题螺栓球节点网架精度高、施工便捷，被多数加油站罩棚网架所采用。在普查工作中发现，采用螺栓球节点的加油站罩棚网架约占总样

5、本数量的65%这些网架大多存在未按规定施工、肆意更改、不当维护等现象见图1,此外螺栓球节点还存在套筒松动、套筒焊接、紧固销钉缺失等问题。焊接球节点网架加工制作简单、工期短，安装便捷。检查发现，该类网架存在较严重的施 工质量问题，如杆件相贯线下料错误、杆件随意接长、缺少腹杆等现象见图2。2.2 支座节点问题加油站罩棚网架结构构造简单，矩形平板网架与柱较接连接，柱高度一般为68nl屋面采用彩板作为遮护，网架周边做成包檐，四面开敞。网架与柱相连节点是加油站罩棚网架 的重要节点，应该在设计和施工过程中重点检查，出现偏差时应采取规范性的补救措施。然而，网架施工队伍技术粗糙及监督管理制度的不完善，致使一些

6、罩棚网架支座节点存在野蛮施工现象，威胁网架结构的安全见图3。2.3 网架锈蚀问题在对近300座加油站罩棚普查中发现，70%Z上的罩棚网架存在不同程度的锈蚀现象，尤其在橡条、天沟部位锈蚀现象更加严重见图4。2.4 橡条与杆件连接问题网架结构杆件计算单元为轴向受力桁架单元，网架只能在球节点位置承受荷载作用，规范 明令禁止将橡条、天沟等构件焊接在杆件上。在调查中发现部分罩棚网架存在杆件上焊接橡条、天沟直接搭接在杆件上、下弦杆件直接焊吊顶龙骨等现象见图5。2.5 罩棚网架其他问题除上述典型问题外，在调查中还发现一些罩棚网架还存在下述问题，杆件施工或使用不当 造成的弯曲现象；钢管与封板或锥头间焊缝存在焊

7、接缺陷现象；网架焊缝不饱满或对接焊 缝探伤检验不满足规范要求；高强螺栓的断裂或弯曲；网架挠度超过规范限值；屋面板弯 折锈蚀等。3罩棚网架检测罩棚网架结构杆件和节点是其基本组成成分，对其进行检查和检测应按照国家相关规范进 行。外观检查时，应重点检查文中所列出的安全隐患问题。网架结构检测时应重点检查网 架结构的布置、节点样式、杆件截面尺寸、结构上荷载作用、结构变形等内容。同时，应 依据相关标准3.1 网架结构外观检查罩棚网架外观检查时，应重点对杆件、节点、下部支承条件、荷载作用等进行详细检查。杆件检查时应重点检查杆件是否有弯曲、锈蚀、断裂现象，同时应检查杆件上是否存在垂 直杆件受力现象；节点检查时

8、应对网架节点进行全面检查，关键节点如支座节点等应重点 检查；下部支承条件检查应包括下部钢（混凝土）柱柱距、柱脚节点构造、柱基础形式及 埋深等；荷载作用检查主要指检查网架使用中的荷载作用，包括屋面板构造及排布、橡条 截面的测量、包檐测量、吊挂灯具重量估算等，以此估算屋面恒荷载值。3.2 网架结构检测罩棚网架结构检测时，应包括构件检测、钢材力学性能检测、焊接质量检测、螺栓球节点 检测、涂层厚度及锈蚀程度检测、钢柱垂直度及网架挠度测量等内容。网架构件检测主要指对网架杆件截面尺寸（包括直径和壁厚）、焊接球尺寸的测量及螺栓 球直径测量，检测时应依据相关规范、规程确定样本容量；钢材力学性能检测可采用表面

9、硬度法推定钢材的极限强度，确定钢材材质等级；网架焊接质量检测指角焊缝外观检查及 对焊缝质量探伤检测，焊缝外观检查应包括焊缝表面形状、焊脚尺寸测量及焊缝表面缺陷 检查等内容；螺栓球节点检测指检测螺栓球、高强螺栓、锥头、封板等材料材质检查及检 测，确定材料力学性能及节点构造是否满足设计标准及相关规范要求。对于内业资料比较 完整的罩棚网架，可以将签字验收合格的内业资料作为依据。涂层厚度及锈蚀程度检测一般采用涂层测厚仪测量漆膜厚度，利用探伤测厚仪对锈蚀较严 重部位进行锈蚀残余厚度检测；钢柱垂直度及网架挠度测量一般采用全站仪检测钢柱垂直 度及网架挠度。4罩棚网架鉴定加油站罩棚网架可靠性鉴定时，应依据检测

10、结果进行建模分析，之后按照分析验算结果对 网架结构进行安全评定，最后进行可靠性鉴定，给出鉴定结论及加固处理意见。4.1 网架结构建模分析罩棚网架结构建立分析模型时，应依据现场检测取得的结构布置、杆件截面等进行输入， 分析软件可采用MSTCAD/3D3等网架分析设计软件。依据相关规范加油站罩棚计算分析时，支座刚度是需要重点关注的事项，混凝土柱或钢柱作为罩棚网架 下部支承，支承柱刚度值将影响网架杆件的内力分布，在结构验算时可以建立网架、柱整 体计算模型考虑柱刚度影响，也可将支座设为弹性支座进行验算。网架验算结果应重点检查构件是否超过设计许用应力，网架挠度、柱顶侧移是否超过规范 许用值等内容，并将结

11、果记录整理，作为网架安全性鉴定依据。4.2 综合分析结果对罩棚网架进行安全评定 加油站罩棚结构形式特殊，为四面开敞构筑物，加油站罩棚网架的鉴定无明确的规范作为 依据。文中基于东北地区近 300座加油站罩棚网架调研成果，依据加油站罩棚网架结构特 点及功能要求，参考相关鉴定标准的钢结构构件的鉴定原则，总结出下述加油站罩棚网架 鉴定思路。加油站罩棚网架结构的可靠性鉴定评级，应划分为构件、网架结构系统两个层次；鉴定评 级应包括安全性等级和使用性等级评定，安全性等级分四个安全性等级分层次进行评定。 参照鉴定标准中钢构件分级标准，将罩棚网架构件安全等级分为四个等级，网架结构系统 安全性等级也同样分为四个等

12、级，对于较低等级（ Au级和Bu级）的构件可不必采取处理 措施，较高等级（Cu级和Du级）的构件需采取必要的加固处理措施。4.2.1 构件可靠性鉴定 加油站罩棚网架钢构件的安全等级应按照承载能力（包括构造和连接）项目评定，并取评定项目中最低等级作为构件的安全性等级。钢构件的承载能力项目，应根据构件抗力R和作用效应S的比值评定等级，在确定抗力时应依据前述网架建模分析验算结果确定，具体等级划分见相关规范4.2.2 网架结构系统可靠性鉴定参考鉴定标准(1 )评定网架所属构件的安全等级时，应根据其所属构件的安全等级及其在构件总数中的 比例，按表2的评定标准进行等级评定。(2)评定网架整体性等级时，应根

13、据网架结构整体布置、网架结构构造及支座节点合理性， 依据表3的评定网架整体性等级。(3)罩棚网架不适于承载的挠度变形等级评定，应根据挠度变形实测值，按下列规定进行评级：当网架的实测挠度值大与网架计算跨度之比大于1/250时，应考虑挠度变形引起的应力重分布影响对网架模型重新验算，按照验算结果进行网架安全等级评定；当网架的实 测挠度值大与网架计算跨度之比大于1/250 ,并且该变形尚在发展，应将罩棚网架安全等级定为Du级。4.3罩棚网架鉴定结论及加固处理加油站罩棚网架可靠性鉴定等级评定结果，应在鉴定报告中给出，并应给出相应的处理措 施。对在可靠性鉴定中发现的问题，应在鉴定结论中写明，并应根据构件安

14、全等级、现场 条件及使用方要求，针对性的提出处理意见。包括对减轻网架结构上的荷载作用；对出现 挠曲、锈蚀的杆件进行加固或置换；严重影响结构安全应立即停止使用并采取临时支撑措 施；网架结构已无加固利用价值，应整体拆除等其他事项。5结语文中针对东三省加油站罩棚网架结构存在的共性安全隐患问题进行归纳总结，并针对加油 站罩棚网架结构特点提出系统性的、规范性的的检测鉴定方法，得出如下结论：(1)加油站罩棚网架结构大多年代久远、竣工内业资料无籍可查，可靠性鉴定前应对罩棚 网架使用环境进行广泛的调研，并对结构布置进行测量、绘制结构布置图。(2)加油站罩棚网架建设规模小，施工管理混乱，先天存在着诸多安全隐患。结构现场调 研时，应检查结构杆件、球节点状态、网架上的荷载作用，尤其应重点关注支座构造、网 架节点连接、杆件锈蚀等安全隐患的排查工作。(3)加油站罩棚网架结构施工监督管理机制不健全，导致构件截面、材质等级不满足规范 现象显著，应重视现场检测。现场检测应按照规范要求确定样本容量及选点，进行杆件壁 厚、力学性能、锈蚀残余厚度、整体结构变形等检测事