体育场馆类结构典型问题及检测鉴定案例.doc

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1、体育场馆类结构典型问题及检测鉴定案例01 引言2023年7月23日，齐齐哈尔市第三十四中学体育馆发生坍塌，经现场初步调查，该事故发生的主要原因是体育馆毗邻的教学综合楼施工过程中，施工单位违规将珍珠岩堆置体育馆屋顶，受降雨影响，珍珠岩浸水增重，导致屋顶荷载增大引发坍塌。体育场馆一般需要提供足够的空间来容纳观众和运动员，因此通常采用大跨度结构，常见的结构类型包括悬索结构、桁架结构以及网架结构。大跨度空间结构本身的特点就导致其施工难度较常规结构更大，叠加复杂的使用环境、作用荷载，应对其结构安全性予以高度重视。中冶检测认证有限公司曾对多种体育场馆结构开展检测鉴定工作。本文结合相关工程案例，对体育场馆类

2、结构存在的问题做一个简要的梳理。02体育场馆典型问题01设计安全富裕度不大2000年后，体育场馆大跨空间网架结构项目多采用EPC（设计、采购、施工总承包）模式，为了降低造价节省成本，通常进行杆件满应力设计（杆件应力比达0.9以上），以节省材料。比如很多体育场馆的大跨度结构在设计时，除了上部防水、保温重量和积雪、检修荷载，剩余的使用荷载预留很少，可能给装修吊顶或者灯具预留点荷载，一般不超过每平米50kg，有的甚至不超过每平米20kg。02施工缺陷多体育场馆大跨度空间结构在施工和使用过程中会出现各种缺陷和损伤，如支座倾斜变形或偏心、支座滑移方向错误、支座支座脱开未焊接、杆件缺失、杆件弯曲变形、杆件

3、开裂、杆件连接节点脱开与松动等。这些损伤不但影响外观，还影响构件受力甚至引发安全事故。03使用运维方面网架杆件在设计时只考虑受拉或者受压，不能受弯，故上部堆积荷载或者下部悬挂荷载都应作用在节点球上，不能直接落在网架杆上，否则就会容易发生失稳破坏。耐久性损伤也是体育场馆结构服役期间经常面临的问题，尤以游泳馆钢屋架的锈蚀问题最为凸出。由于大跨度空间结构杆件多为薄壁构件，锈蚀引起的截面削弱、承载力降低较常规钢结构更加严重。此外，体育场馆下部混凝土结构也会出现钢筋锈蚀、混凝土脱落等耐久性损伤。在使用期间，体育场馆可能需要进行屋面光伏改造或增设管道、灯具等，由于构件设计承载力富裕度不高，增大的荷载很有可

4、能导致构件超载使用，增大安全隐患。故增大作用荷载前应进行检测鉴定确认方案的安全性和可行性（西班牙圣伊纳西奥体育中心就因为安装过量的光伏设备导致屋面发生整体坍塌）。部分体育场馆在受到外部荷载作用时，可能会发生振动或共振现象，如果振动幅度过大或共振频率与结构固有频率接近，可能会导致人体不适或结构破坏，此时应进行振动专项鉴定并采取振动控制措施。03体育场馆检测鉴定典型案例案例一 游泳馆某游泳馆建于1996年，屋盖结构形式为螺栓球钢网架，由于长期处于高温、高湿、高氯离子的服役环境中，其存在下列问题：1、局部网架杆件及檩条严重锈蚀，部分网架杆件锈断；2、部分网架杆件弯曲变形。图1 整体状况 图2 部分杆

5、件锈断图3 屋面檩条锈蚀图4 部分杆件变形案例二 体育场看台某体育场看台钢结构建于2010年，其主体采用拱支管桁架结构，南北向设计轴线尺寸为175.000m，东西向设计轴线尺寸为26.508m。图5 支座滑移方向错误图6 檩条支撑立柱连接质量差图7 杆件严重偏心由于施工缺陷导致结构安全性不满足国家现行标准规定，主要问题如下：1、实际墙拱支座滑移方向与支座设计滑移方向不一致，改变结构整体受力；2、个别节点原设计为焊接球节点，实际采用相贯节点；3、大量节点连接处的杆件严重偏心；4、节点连接处焊接质量差。案例三 田径馆某田径馆建于上世纪60年代，主体结构为42米跨度的桁架式门式刚架，并中部和两端第二

6、开间设有上弦横向水平支撑，在屋架1/跨度和端部处设有通长垂直支撑，和檩条、拉条一起组成屋盖结构。该场馆主要存在以下问题：1、个别屋架和檩条随意设置吊绳或吊环（额外荷载），造成屋架和檩条二次受力，部分拉条已发生弯曲变形；2、屋顶四个角和山墙多处有水印，有屋面漏水的痕迹；3、屋架下弦未设置任何横向和纵向支撑，下弦支撑系统偏弱。图8 场馆整体布置 图9 屋架随意增设吊环案例四 网球馆某网球馆由现浇混凝土框架和钢结构网架组成，项目于2012年完工，鉴定发现其结构存在以下问题：1、个别网架杆件弯曲变形；2、局部网架杆件套筒松动；3、混凝土楼板渗水。图10 杆件弯曲变形图11 套筒松动图12 混凝土楼板渗

7、水案例五 篮球馆某篮球馆由现浇混凝土框架和钢结构网架组成，项目于2012年完工，鉴定后发现屋架结构66根杆件长细比超限，5根杆件应力比超限。图13 屋架杆件验算结果案例六 风雨操场网架某学校风雨操场为拱形正放四角锥钢网架结构，节点均为焊接空心球节点。屋面为压型钢板夹心板。业主拟对其进行改造，结构荷载有所变化，故对其进行结构鉴定，鉴定结果表明：原网架结构满足国家现行标准规范要求，装修改造后部分网架结构杆件承载力不满足要求。图14 风雨操场布置图15 网架计算模型案例七 门球馆与射箭馆某门球馆与射箭馆由现浇混凝土框架和钢结构网架组成，项目于2012年完工，鉴定发现其结构存在以下问题：1、个别网架杆

8、件弯曲变形，且杆件承载力不满足要求；2、结构顶板漏水。图16 网架杆件变形图17 结构顶板漏水案例八 综合体育场某综合体育场建于2009年，屋面采用了弦支穹顶钢结构，直径为122米，屋盖矢高为12.2米，该弦支穹顶结构体系由上部单层网壳和下部弦支索杆体系构成。鉴定发现结构存在如下问题：1、部分构件与设计尺寸不符；2、钢结构涂层均不满足设计要求。图18 结构布置图19 屋盖结构验算结果案例九 乒举馆某乒举馆建于1998年，结构形式钢筋混凝土框架结构，由于一层举重运动员在训练时，杠铃落地使结构产生振动，并对其下面的地下室结构及其上面结构的使用产生影响，故对其进行检测鉴定。鉴定结果表明：1、楼板振动

9、最大加速度值2.8m/s2，超过国际标准ISO2631的人体非常不舒适性限值1，会对馆内工作人员造成较大的不适感觉；2、由于地下室顶板的振动，也导致楼板与纵隔墙（填充墙）连接部位出现裂缝和墙皮脱落现象；3、混凝土楼板存在收缩裂缝。图20 振动测试结果图21 楼板开裂渗水案例十 滑冰馆某滑冰馆由现浇混凝土框架剪力墙和钢结构屋架组成，建于2005年。2013年3月，在一场大雪过后，由于屋面积雪及屋面漏水保温棉吸水导致屋面局部塌陷，压型钢板保温层下滑，C型钢檩条和其下圆管立柱倾覆、折断，网壳结构部分杆件发生严重变形。其鉴定结果表明：1、130根屋架杆件承载力不满足国家设计规范要求；2、变形的屋架杆件在螺栓球连接处有螺栓和螺母松动现象。图22 屋架验算结果图23 上弦杆变形图24 下弦杆变形图25 屋面板掉落体育场馆作为一个公共场所，本应是人们放松、娱乐和交流的地方。但是上述内容表明其在设计、施工、使用阶段均有可能存在安全性问题，这次的齐齐哈尔市第三十四中学体育馆事故也提醒我们一定要重视体育场馆大跨度结构的安全。业主单位应该加强对体育场馆大跨度结构的日常安全监督和管理，避免类似悲剧再次发生！