一、检测的重要性
加油站是储存和销售易燃易爆危险化学品的场所,其安全至关重要。网架结构作为加油站罩棚的常见结构形式,长期暴露在自然环境中,承受着风、雨、雪等自然荷载,可能受到车辆碰撞、火灾等意外情况的威胁。对网架结构加油站进行安全检测,可以及时发现结构的安全隐患,如构件变形、连接松动、腐蚀等问题,预防因结构破坏导致的油品泄漏、火灾和爆炸等重大事故,保障加油站工作人员和周边群众的生命财产安全。
二、检测依据
设计规范
《钢结构设计标准》(GB 50017 -2017):规定了钢结构(包括网架结构)的设计原则、计算方法、材料性能要求、构件设计和连接设计等内容,是评估加油站网架结构设计合理性的基础依据。
《建筑抗震设计规范》(GB 50011 - 2010)(2016年版):用于确定加油站所在地区抗震设防要求,评估网架结构在地震作用下的安全性,指导抗震设计和检测。
《空间网格结构技术规程》(JGJ 7 -2010):专门针对空间网格结构(如网架结构),详细规定了其设计、制作、安装、验收等技术要求,包括结构选型、荷载取值、杆件设计、节点设计等方面的内容,是加油站网架结构检测的重要技术参考。
施工及验收规范
《钢结构工程施工质量验收标准》(GB 50205 -2020):明确了钢结构工程(包括网架结构)施工过程中的质量验收程序、项目和标准,用于检查施工质量是否符合要求,如钢材质量、焊接、螺栓连接、涂装等环节的验收。
检测鉴定标准
《工业建筑可靠性鉴定标准》(GB 50144 -2019):为加油站网架结构的可靠性鉴定提供了方法和标准,包括安全性、适用性和耐久性鉴定内容、鉴定程序、鉴定分级以及相应的处理措施等,有助于全面评估结构的安全状况。
《建筑结构检测技术标准》(GB/T 50344 -2019):规定了建筑结构检测的基本要求、检测项目、检测方法和抽样原则等内容,为加油站网架结构的现场检测提供技术支持。
三、检测内容
(一)结构体系检测
结构形式核实
通过查阅设计图纸和现场观察,确定加油站网架结构的类型,如螺栓球网架、焊接球网架等。不同类型的网架结构在受力性能、节点构造和施工工艺等方面存在差异。
检查网架的平面形状和尺寸是否符合设计要求,包括跨度、长度、宽度等参数。查看网架的高度和起拱情况,起拱是为了抵消网架在荷载作用下产生的挠度,确保排水顺畅和结构的正常使用。
支撑系统检查
检查网架的支撑结构,包括柱、支座等。查看柱的垂直度、截面尺寸和材料强度是否符合要求。对于支座,检查其类型(如铰支座、刚支座等)是否正确,支座与网架和基础的连接是否牢固,支座的位移和转动是否正常。
检查支撑系统的布置是否合理,能否有效地传递荷载。例如,支撑点的间距是否符合设计要求,是否能够为网架提供足够的竖向和水平约束,防止网架发生整体失稳。
(二)结构构件检测
外观检查
检查网架杆件是否有锈蚀、变形、弯曲、磨损等情况。重点关注杆件的连接部位,查看螺栓球节点或焊接球节点处的螺栓是否松动、脱落,焊接是否有开裂、气孔、夹渣等缺陷。对于有涂层保护的杆件,检查涂层是否有剥落、起皮等现象,涂层损坏会加速杆件的锈蚀。
检查构件表面是否有碰撞、火灾等损伤痕迹。由于加油站车辆进出频繁,要特别注意检查网架是否有被车辆碰撞的痕迹。对于可能发生火灾的情况,检查杆件是否有因火灾导致的变形、钢材性能下降等情况。
尺寸测量
采用卡尺、钢尺或超声波测厚仪等工具,对网架杆件进行尺寸测量。对于杆件,要测量其长度、管径(如果是圆管)或截面边长(如果是方管)等尺寸;对于螺栓球或焊接球,要测量其直径等尺寸。
将测量结果与设计图纸对比,检查尺寸偏差是否在允许范围内。尺寸偏差过大可能影响构件的承载能力和结构的整体性能。例如,杆件截面尺寸减小可能导致其轴向受力能力不足,球节点尺寸偏差可能影响节点的连接强度。
变形检测
整体变形检测:使用全站仪或水准仪等仪器,对加油站网架结构的整体变形情况进行检测。测量网架的沉降、倾斜和水平位移等参数。在网架的支座和关键节点位置设置观测点,定期测量其高程和水平位置变化,以评估网架的整体稳定性。
局部变形检测:对网架杆件的局部变形进行检测,如检查杆件是否有弯曲、扭曲、局部凹陷等情况。可以使用拉线法、靠尺法或全站仪等方法,测量杆件的挠度、侧向弯曲等变形量。构件局部变形过大可能导致应力集中,降低构件的承载能力。
(三)材料性能检测
钢材性能检测
钢材强度检测:从网架结构构件上截取钢材样本,按照国家标准规定的试验方法(如拉伸试验),在实验室进行力学性能测试,获取钢材的屈服强度、抗拉强度和伸长率等指标。通过这些指标判断钢材是否符合设计要求的强度等级。钢材强度不足可能导致构件在荷载作用下发生屈服或破坏。
钢材厚度检测:使用卡尺或超声波测厚仪在钢材构件的不同位置进行测量,确保钢材的实际厚度不小于设计要求,检查厚度的均匀性。厚度不足可能会导致构件承载能力下降,例如,对于受压杆件,厚度减小可能使其稳定性降低。
钢材化学成分分析(如有需要):当怀疑钢材质量存在问题或需要确定钢材材质时,可采用光谱分析等方法对钢材的化学成分进行分析。检查钢材中的碳、锰、硅、硫、磷等元素的含量是否符合相应标准。化学成分不符合要求可能影响钢材的力学性能和焊接性能。
连接材料性能检测(如有需要)
焊接材料鉴定(针对焊接连接):检查焊接材料(焊条、焊丝等)的质量证明文件,查看其型号、规格是否符合设计要求。对于重要的焊接接头,可进行焊接材料的化学成分和力学性能检测,确保焊接材料与母材相匹配,能够保证焊接质量。
高强度螺栓性能鉴定(针对螺栓连接):检查高强度螺栓的质量证明文件,核实其规格、等级是否符合设计要求。通过扭矩扳手对螺栓的拧紧力矩进行检测,检查螺栓是否拧紧到位。对于有防松要求的螺栓连接,检查防松措施是否有效。
(四)连接质量检测
焊接质量检测
外观检查:检查焊缝的外观质量,查看焊缝的形状、尺寸是否符合设计要求,焊缝表面是否有气孔、夹渣、裂纹、咬边等缺陷。对于重要焊缝,要求焊缝表面平整、光滑,无明显缺陷。外观缺陷可能会降低焊缝的承载能力,成为应力集中的源头。
内部探伤检测:利用超声波探伤仪、射线探伤仪等设备,对焊缝内部进行探伤检测。检查焊缝内部是否存在裂缝、未熔合、夹渣等缺陷。探伤检测应按照相关标准(如GB/T 11345 - 2013《焊缝无损检测 超声检测技术、检测等级和评定》)进行操作和评定,确定缺陷的性质、大小和位置,并评估其对构件安全的影响。内部缺陷可能严重削弱焊缝的强度,导致构件在荷载作用下焊缝开裂。
螺栓连接质量检测
外观检查:检查螺栓的规格、型号是否符合设计要求,螺栓头和螺母是否有损坏、变形的情况。查看垫圈是否齐全,螺栓的外露丝扣是否符合规定。不符合要求的螺栓外观可能影响其连接性能。
拧紧力矩检测:使用扭矩扳手对螺栓的拧紧力矩进行检测,检查螺栓是否拧紧到位。对于高强度螺栓连接,拧紧力矩的控制尤为重要,拧紧不足可能导致连接松动,拧紧过度可能导致螺栓断裂。松动的螺栓连接无法有效传递荷载,可能导致结构的局部破坏。
(五)荷载及承载能力检测
荷载调查
屋面活荷载:考虑屋面的使用功能,如是否有人员检修、设备安装等情况,确定屋面活荷载取值。由于加油站可能会有积雪,还要考虑雪荷载,根据加油站所在地区的基本雪压、网架结构的体型系数等因素,按照《建筑结构荷载规范》(GB50009 - 2012)的规定计算雪荷载大小。
风荷载:根据加油站所在地区的基本风压、网架结构的体型系数(与网架的形状、高度等因素有关)、高度等因素,按照《建筑结构荷载规范》(GB50009 -2012)的规定计算风荷载大小。风荷载对网架结构的影响较大,特别是对于大跨度的网架结构,可能会导致结构的侧向位移和振动。
恒荷载:统计加油站网架结构自身结构重量(包括网架杆件、球节点、屋面材料等)作为恒荷载。根据构件的尺寸、材料密度等计算其重量,或者查阅设计文件获取相关数据。
活荷载:
地震荷载(如有需要):对于位于地震设防区的加油站网架结构,根据《建筑抗震设计规范》(GB 50011 -2010)(2016 年版)的要求,结合网架结构的结构特点、场地类别等因素,计算地震作用。
承载能力验算
力学模型建立:根据加油站网架结构的实际结构形式和构件布置情况,利用结构力学软件(如 SAP2000、ANSYS等)或手算方法建立力学计算模型。在模型中输入构件的几何尺寸、材料特性(如钢材的弹性模量、屈服强度等)、边界条件(如支座的约束方式等)等参数。
内力分析与承载能力计算:将计算得到的各种荷载(恒荷载、活荷载、地震荷载等)按照设计规范规定的荷载组合方式(如承载能力极限状态下的基本组合、正常使用极限状态下的标准组合)施加到力学模型上,进行内力分析,得到构件(如网架杆件、球节点等)在不同荷载组合下的内力(轴力、弯矩、剪力)结果。根据《钢结构设计标准》(GB50017 -2017)等相关规范,结合构件的截面形式(如圆管、方管等)和尺寸,计算构件的承载能力(如轴向受压承载能力、抗弯承载能力、抗剪承载能力等)。
结果对比与评估:将构件的计算内力与承载能力进行对比,如果计算内力小于承载能力,且构件的变形量在允许范围内,则网架结构在现有荷载作用下是安全的;则需要采取加固措施或调整加油站的使用功能。
四、检测流程
(一)检测准备
收集资料
设计图纸和文件:收集加油站网架结构的原始设计图纸,包括结构图、节点详图、基础图、屋面排水图等,了解网架结构的结构形式、构件尺寸、材料强度等级、连接方式、荷载取值等设计信息。
施工记录:查阅施工过程中的质量控制文件,如钢材质量检验报告、焊接工艺评定报告、螺栓拧紧力矩记录、隐蔽工程验收记录、涂装施工记录等,掌握加油站网架结构施工过程中的质量情况。
使用和维护记录:获取加油站的使用年限、维修保养记录(包括构件更换、涂装维修等)以及是否遭受过自然灾害(如地震、台风、暴雨)或意外事故(如车辆碰撞、火灾)等信息,这些记录有助于分析网架结构可能存在的安全隐患。
确定检测范围和重点区域
结构受力复杂部位:如网架的节点处、支座附近、跨度较大的杆件等,这些部位在荷载作用下受力较大,容易出现连接失效或构件破坏的情况。
变形敏感区域:如网架结构的边缘部分、悬臂部分、高度较高的部位等,这些部位容易产生较大的变形,需要重点检测其变形情况。
易腐蚀部位:如处于潮湿环境或有化学腐蚀介质的区域,如靠近海边的加油站、化工区附近的加油站等部位,重点检查材料的锈蚀情况和涂装质量。
检测范围:涵盖加油站网架结构的基础、主体结构(包括网架杆件、球节点等)、屋面系统、连接部位(如焊缝、螺栓连接)、涂装层等。
重点区域:
准备检测设备和工具
划格试验工具(如划刀、胶带等):用于涂层附着力检测。
记录表格和标签:用于记录检测数据和标记检测位置。
扭矩扳手:用于检测螺栓的拧紧力矩。
放大镜和焊缝量规:用于焊接外观检查。
卡尺、钢尺和超声波测厚仪:用于测量构件尺寸和钢材厚度。
全站仪和水准仪:用于检测网架结构的整体变形和构件的局部变形。
钢材力学性能测试设备(如试验机):用于进行钢材强度检测。
超声波探伤仪和射线探伤仪(如有需要):用于焊缝内部探伤检测。
涂层测厚仪:用于检测涂层厚度。
结构检测设备:
连接质量检测工具:
其他工具:
(二)现场检测
结构体系检测
在加油站周围进行观察,确定网架结构形式,检查平面形状、尺寸、高度和起拱情况。绘制网架结构的平面和竖向结构布置草图,标注构件位置、尺寸等信息,检查是否存在不规则布置情况。
检查网架的支撑结构,包括柱的垂直度、截面尺寸,支座的类型、连接情况和位移转动情况等。
结构构件检测
整体变形检测:在网架的支座和关键节点位置设置观测点,使用全站仪或水准仪进行定期测量,记录观测点的高程和水平位置变化。对于新建加油站或怀疑有较大变形的加油站,应增加测量频率。
局部变形检测:采用拉线法、靠尺法或全站仪等方法,对网架杆件的局部变形进行检测。对于杆件的挠度检测,可在杆件的跨中设置吊线或使用全站仪进行测量。记录变形量,并与规范允许值进行比较。
使用卡尺、钢尺或超声波测厚仪等工具,按照一定的抽样原则(如每隔一定数量的构件或在关键部位的构件)对网架杆件、球节点等构件进行尺寸测量。记录测量数据,并与设计图纸进行对比,对于尺寸偏差较大的构件,详细记录其位置和偏差程度。
对网架杆件、球节点等构件进行外观检查,查看是否有锈蚀、变形、弯曲、磨损等情况。检查焊缝是否有开裂,螺栓是否松动、脱落。对于有涂层的构件,查看涂层是否有剥落、起皮等现象。检查构件表面是否有碰撞、火灾等损伤痕迹。
外观检查:
尺寸测量:
变形检测:
材料性能检测
焊接材料鉴定(针对焊接连接):检查焊接材料(焊条、焊丝等)的质量证明文件,查看其型号、规格是否符合设计要求。对于重要的焊接接头,可进行焊接材料的化学成分和力学性能检测。
高强度螺栓性能鉴定(针对螺栓连接):检查高强度螺栓的质量证明文件,核实其规格、等级是否符合设计要求。使用扭矩扳手对螺栓的拧紧力矩进行检测。
钢材强度检测:从有代表性的构件上截取钢材样本,样本的截取位置和数量应符合相关标准。将样本送往实验室,按照拉伸试验等标准试验方法进行力学性能测试,获取钢材的屈服强度、抗拉强度和伸长率等数据。
钢材厚度检测:使用卡尺或超声波测厚仪在钢材构件的不同位置进行测量,确保钢材的实际厚度不小于设计要求,检查厚度的均匀性。
钢材化学成分分析(如有需要):对于需要进行化学成分分析的钢材,采用光谱分析等方法进行检测。在构件表面选择合适的检测点,按照仪器的操作说明进行分析,获取钢材的化学成分数据,并与相应标准进行对比。
钢材性能检测:
连接材料性能检测(如有需要):
连接质量检测
外观检查:检查螺栓的规格、型号是否符合设计要求,螺栓头和螺母是否有损坏、变形的情况。查看垫圈是否齐全,螺栓的外露丝扣是否符合规定
外观检查:使用放大镜和焊缝量规,对焊缝的外观质量进行检查。检查焊缝的形状、尺寸是否符合设计要求,查看焊缝表面是否有气孔、夹渣、裂纹、咬边等缺陷。对于发现的缺陷,应进行详细记录,包括缺陷的位置、大小、形状等信息。
内部探伤检测:根据焊缝的重要性和现场情况,选择合适的探伤方法(如超声波探伤或射线探伤),对焊缝内部进行探伤检测。按照相关标准进行操作和评定,确定缺陷的性质、大小和位置,并评估其对构件安全的影响。
焊接质量检测:
螺栓连接质量检测: