某大型國際會展中心綜合檢測技術應用綜述

余加坤 亓 濤
　　（上海寶冶集團有限公司，上海 200941）
　　摘 要：通過對某大型國際會展中心綜合檢測的工程實踐，簡要介紹了多種檢測技術在大型既有房屋檢測中的運用。
　　關鍵詞：會展中心；綜合檢測；計算分析

　　0 引言
　　隨著科學技術的進步，城市建設的快速發展，大型公共建筑的數量越來越多，但隨著時間的推移，這些“龐然大物”的建筑壽命和使用過程中的安全性也越來越受到業內關注，近些年來，公共建筑的工程質量和結構安全問題引起了有關主管部門的高度重視。
　　公共建筑使用環境往往比較特殊，結構容易發生混凝土腐蝕、鋼材銹蝕等耐久性問題從而引發結構安全問題。因此，房屋質量綜合檢測對大型既有建筑使用中的安全性起到監測把脈的作用。本文以某國際會展中心綜合檢測為例，介紹了多種檢測技術在大型既有公共建筑檢測中的應用。
　　1 概述
　　該國際會展中心位于某市發展迅速的新城區中心地帶，由主建筑、會展廣場、行政綜合樓等組成。會展中心主建筑由會議、展覽和大型宴會廳三部分組成，會議部分包括會議中心、多功能廳、辦公場所等，擁有十四個大小不同的會議廳；展覽部分有兩層展廳，共有十五個不同規格的展廳，可容納3360個國際標準展位。
　　其主建筑展廳主體為鋼筋混凝土結構，屋頂為鋼結構，多功能廳上空的穹頂為旋轉雙曲面網殼鋼結構，該穹頂為旋轉雙曲面網殼鋼結構，內外均采用PTFE張拉膜封閉，展廳屋面均為大跨度空間鋼網殼結構。
　　2 結構現場檢測
　　結構的現場檢測是對結構安全評定的最重要的環節，為結構承載能力驗算提供真實可靠的依據。現場檢測項目包括：主要受力構件的結構體系復核、變形檢測、材料性能檢測、結構損傷檢查等。
　　2.1 現場調查
　　該國際會展中心自建成投入使用已近10年，主建筑的建筑結構現狀與原設計圖紙相符，使用功能未發生改變，使用荷載情況未發生改變。對該建筑主要鋼結構桿件、支座節點、螺栓及屋面板的破損、變形、銹蝕、歪閃等進行了復核檢測，未發現有異常情況，但部分鋼結構桿件及連接處積水，在干濕交替影響部位以及隱蔽部位進行防腐涂層有損傷。
　　2.2 結構主要幾何尺寸復核
　　對主要受力構件的結構體系布置、截面尺寸、軸網尺寸、支座位置等進行復核，并對于鋼結構管壁厚、鋼板厚度等采用超聲波測厚儀檢測。通過檢查，支座墊板未發現有滑移現象，螺栓連接可靠，所測構件尺寸與原設計偏差基本滿足規范要求。
　　2.3 變形檢測
　　變形檢測通常包括混凝土柱傾斜值、相對不均勻沉降值、鋼結構屋架撓度、鋼梁撓度值，本工程采用全站儀對主要受力桿件的撓度進行測量，并檢查支座底板是否有滑移、變形及螺栓連接情況，其撓度值變形在規范允許范圍之內，支座底板未發現有滑移現象，螺栓連接良好。
　　因豎向構件的垂直度是衡量構件使用性能的重要指標，同時還會影響構件的承載力，現場對柱的垂直度進行了檢測，結構大部分構件屬于BS級以上，滿足規范評定要求，且結構受力柱的不均勻沉降滿足《建筑地基基礎設計規范》中要求。
　　2.4 材料性能檢測
　　材料性能檢測主要包括對混凝土和鋼筋、鋼材等主要材料抗壓/拉強度、硬度、配置情況等的檢測，本工程對混凝土的抗壓強度主要采用超聲回彈綜合法檢測，綜合法在一定程度上克服了單一檢測指標的局限性，將聲速和回彈值進行合理綜合后，根據計算的回彈平均值及超聲聲速平均值換算測區的強度值，并按照相關要求推定結構或構件混凝土的強度值滿足規范要求。
　　對主要混凝土柱中鋼筋位置、直徑采用鋼筋探測儀進行檢測，并與圖紙進行復核，結果表明，混凝土柱主要配筋情況和保護層厚度與原設計圖紙相符。
　　2.5 鋼結構防火涂裝檢測
　　鋼結構屬于不耐高溫的建筑材料，其機械性能如屈服點、彈性模量、抗壓強度、荷載能力等均會應溫度的升高而急劇下降，因此，防火涂料對其保護作用也相當重要。現場檢查發現鋼構件表面涂裝出現松散脫落，局部出現脫層起皮，較為嚴重的構件已出現銹蝕。抽取了展廳內部方鋼管及展廳室外部分軸線鋼管進行防火涂裝附著力檢測，結果表明，鋼構件表面涂裝附著力破壞模式符合《色漆和清漆拉開法附著力試驗》的要求。
　　而鋼結構涂層厚度由于屋面鋼構件局部表面涂裝脫落，多數構件表面涂裝漆膜厚度不能滿足設計要求。其鋼構件防火涂裝也出現不同程度的粉化、老化及脫落現象，尤其主建筑一期展廳竣工較早，涂裝粉化脫落更為嚴重。
　　根據現場條件，將截取的小鋼梁送實驗室耐火試驗爐內進行耐火試驗，主要是以測定小鋼梁內部達到臨界溫度的時間為基準來確定耐火極限。根據實驗室提供的測試時間，小鋼梁的耐火極限大致為50~60min，與設計要求的1.5h相比，其防火性能已有較大程度的降低。2.6結構損傷情況檢測
　　主建筑展廳方鋼管局部油漆脫落，出現不同程度銹蝕現象，在連接焊縫處銹蝕較為普遍，梁柱節點、屋面鋼梁及支撐節點、節點板、檁條連接處、連接鋼梁、展廳拉結處、螺栓連接等局部出現銹蝕現象；鋼結構主要連接節點首先采用目測法進行焊縫外觀質量普查，并采用無損探傷法抽查檢測焊縫缺陷，檢測結果顯示，焊縫外觀完好，無表面夾渣和表面氣孔；局部粉刷層脫落，個別玻璃幕墻鋼立柱出現油漆脫落。
　　混凝土結構構件未見大面積損傷情況。
　　3.結構計算及評定
　　結合現場檢測數據及原設計圖紙，（一般有限元分析軟件包括PKPM，sap2000，midas，ansys等）本工程采用MidasGEN軟件對現有結構進行建模計算分析，驗算結構在正常使用條件下是否滿足規范要求。
　　3.1 主要計算內容
　　① 驗算各荷載組合下，網架鋼結構的強度；
　　② 驗算各荷載組合下，網架鋼結構的變形；
　　③ 驗算各荷載組合下，網架鋼結構的整體穩定性。
　　④ 實際荷載施加位置根據現場檢測情況確定。
　　3.2 計算模型
　　① 建立計算模型時，考慮材料的實際力學性能；
　　② 構件采用實測截面尺寸，并考慮構件實測變形情況；
　　③ 定義支座及節點約束時根據現場實際情況及設計圖紙確定；
　　會展中心一期、二期主建筑展廳結構整體計算模型以委托方提供的圖紙為基礎，并輔以現場檢測數據，采用MidasGEN軟件建立。
　　3.3 計算分析
　　結構在風荷載作用下的頂點位移與建筑高度比值、層間位移角均滿足規范要求。主建筑展廳下部混凝土結構在最不利荷載組合下所有混凝土構件截面驗算均合理，混凝土結構承載安全性滿足要求；主建筑展廳上部屋蓋鋼結構在各種荷載組合下驗算結果滿足使用要求。
　　4 結語
　　通過對該國際會展中心現場檢測與安全性計算，其主建筑展廳混凝土柱傾斜值、相對不均勻沉降值、鋼結構屋架撓度、鋼梁撓度值滿足現行規范要求；主建筑展廳網架方鋼管對接焊縫超聲波探傷檢測未發現缺陷，焊縫質量符合規范要求；主建筑展廳屋面鋼結構桿件、柱頂支座、焊縫連接處、高強螺栓連接、排水槽等表面涂裝脫落部位存在一定程度的銹蝕，局部影響建筑物的耐久性和安全性。結構計算表明，整體結構的振型分布合理、扭轉效應較小；整體結構在風荷載和地震作用下的變形滿足規范要求。
　　建議屋面鋼構件、連接節點螺栓和焊縫銹蝕部位采取除銹措施，涂刷防銹漆并加強維護，為達到防火設計要求，對屋面鋼構件表面重新涂刷防火涂料并采取加強維護措施并縮短此處的構件維護周期。
　　參考文獻
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