網架工程的現場質量檢測

尚亞妮  孫永民   陜西省建筑科學研究院

李上瑩   西安市建筑工程質量安全監督站

    隨著社會的發展，大跨度空間結構應用日趨增多，網架也以它的受力合理，造價經濟，外形多變美觀而廣泛應用于大型體育場館、工業廠房、大型交易市場等建筑場所。網架結構受力合理，是因為其受力呈空間工作狀態，作為網架的所有桿件都能參與工作，其剛度和整體性明顯優于平面結構，有良好的抗震性能。同時，網架結構的理論研究日趨成熟，電算技術不斷完備，且高強材料的應用，桿件與節點制作的定型化、工業化及簡便有效、不斷創新的安裝施工方法為網架的發展應用創造了條件。

    網架結構，一般空間跨度較大，而它在拼裝成整體之前，還不能起到空間作用，同時它的施工比一般平面結構復雜，安裝技術和精確程度要求較高，所以，在網架工程中，應嚴格按照《網架結構工程質量檢驗評定標準》(JGJ78—91)對質量進行控制。另外，通過對一些網架，特別是大型異型網架，除按照驗收評定標準規定的外觀偏差，撓度控制及焊接質量等控制外，從以下諸方面內在因素進行控制更能有效地保證網架工程質量和驗收評定標準的要求。

一、桿件應力測試

    網架工程分制作和安裝兩個過程，一般制作在工廠或車間完成，而在工地現場進行安裝，因此，在桿件下料或機器加工中產生一定的偏差，現場安裝時，又受環境、溫度、安裝工藝及前期工程中支座軸線及標高等因素影響，使得網架在拼裝過程中產生附加應力，使有些桿件的實際受力與設計相差甚大，甚至危及網架的安全使用。例如，我們曾對某高校體育館網架進行了檢測，該網架為54.0m*54.0m的焊接正放四角錐網架，檢測中對少數主要受力桿件進行了應力監控測試，該網架系現場高空拼裝，由于偏差累計，造成個別支座偏差較大，而施工單位采用滑輪倒鏈施加外力，強行糾偏，使得所測個別桿件應力幾乎達到屈服強度，因檢測時及時發現了該嚴重的錯誤施工法，立即制止并避免了該作法造成不利后果。因此，為保證網架的工程質量，對網架特別是大型、異型網架的桿件應力進行測試是尤為必要的。

    測試應力的桿件一般選設計內力較大的桿件、支座附近桿件、在同一節點球上規格變化較大的較小規格桿件，方法采用粘貼應變片。為了消除周圍溫度影響，應變片采用全橋溫度自動補償法；為便于分析桿件在軸向受力同時是否彎曲受力，應變片在桿件同一截面兩個或四個對稱位置分別粘貼。這樣，可以在網架不同受荷階段得到相應狀況下的桿件應力，同時也可隨時監控焊接工藝對桿件的影響程度。這一點曾在對某大型懸挑網架檢測時起到了明顯效果，該網架在規格為l59×12的桿件中，一端為螺栓球連接，一端與焊接球支座連結，施工時先把螺栓球一端的網格節點拼完后開始焊接支座處一端，焊接完后，發現桿件中部向上起拱彎曲，最大變形達5～6ram，因桿件當時并未受外力作用，所以就對焊接端采用不同的工藝施焊，同時觀測其桿件應力變化，發現主要是焊接工藝不當加之冬期施工，造成焊縫收縮不均，其中焊接產生的附加彎曲應力最大達43．8MPa，后經改變焊接工藝才消除了該彎曲現象的產生。

    桿件應力測試中，不可能直接反映全部設計荷載下的應力值，但其應力與受荷大小呈線性比例變化，因此，可由一定荷載下測得的桿件應力推算出全部設計荷載下的相應桿件應力，為科學真實的分析網架受力提供重要依據。

二、支座反力調整

    網架的支座受力狀況，直接影響網架及下部支掌結構的受力，要消除支座受力的影響，一方面控制和減小多種因素造成的累積偏差，另一方面應嚴格要求土建工程對支座軸線和標高的控制。然而，如果因上述原因造成網架支座偏差較大和懸空現象，就應進行支座相對高差和支座反力的調整，以保證網架及下部結構的受力安全。我們對周邊支承的某焊接球節點網架檢測時，該網架共52個支座，拼裝完成后，在自重下有懸空支座25個，占全部支座的48％，其中個別支座反力值大于設計計算值的2倍，該支座附近的桿件應力也達相應荷載下設計應力值的140％～200％，而懸空支座附近桿件應力遠遠小于設計應力，所以局部支座懸空，會改變網架的受力狀況，為消除該應力重分布對網架和下部結構的不利影響，檢測中對該網架的支座反力進行了調整，通過力傳感器和液壓提升系統對懸空支座進行墊塞鋼板,使支座最終受力與設計基本相符。經多年使用后，效果良好。因此，特殊情況下對支座反力進行調整也是十分重要的檢測手段。

三、網架撓度測試

    網架結構的撓度，是設計和施工質量的綜合反映，一般包括網架的自重撓度，屋面結構全部安裝完畢后的恒載撓度及網架分條(分塊)、高空滑移等施工時出現的撓度。按照《網架結構工程質量檢驗評定標準》(JGJ78--91)．，所測的撓度值不得超過相應設計值的15％。在對網架撓度實際測量中，應具體分析后進行評定。

    在對一些網架的檢測過程中，發現部分施工單位的自檢資料中，把網架自重或受部分荷載(檁條、屋面板、馬道等)下的撓度測量值與全部設計荷載組合下的設計撓度值進行比較，這顯然是不合適的，應當使所測撓度值與相應荷載下的設計撓度值進行比較。另外，一個網架拼裝完成后，除撓度值外，還有拼裝偏差，而撓度值隨荷載變化呈線性變化，但拼裝偏差一般不隨荷載變化而變化，因此，網架在相應荷載下以至全部設計荷載下的撓度fi+f。+ f’i0礬其受力狀態與相應撓度值如圖1所示。

    綜上所述，‘我們不難看出，網架的任何一方面都是相互影響，相互制約的，因此，對于網架工程，加強現場檢測手段十分重要，而現場檢測中，不僅要從外觀上嚴格控制，而且應注重涉及網架質量的內在因素，也就是加強桿件應力、支座反力等內在因素的檢測，對網架工程的質量保證是非常必要的。

(本文來源：陜西省土木建筑學會  文徑網絡：尚雯瀟 尹維維 編輯  文徑 審核)