1  工程概況

某學(xué)校體育館為三層框架結(jié)構(gòu)，頂部采用正放四角錐碳鋼螺栓球網(wǎng)架，建筑總高度為20.10m，總長(zhǎng)度為69.4m，總寬度為56.4m，建筑面積為13520m²。該工程安全等級(jí)為二級(jí)，抗震設(shè)防類別為丙類，設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期為50年?？拐鹪O(shè)防為7度，設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.10g，設(shè)計(jì)地震分組為第一組，場(chǎng)地類別為Ⅲ類，基本風(fēng)壓為0.40 kN/ m²，地面粗糙度為B級(jí)，基本雪壓為0.3 kN/ m²。鋼網(wǎng)架為下弦支撐，上弦荷載：靜載，0.40kN/m²，活載，0.70 kN/ m²；下弦荷載：靜載，0.20kN/ m²。螺栓球材料：45#。桿件：Q235。最大桿件內(nèi)力：346.3/-390.8 kN。最大撓度：-190.1mm。

該工程在竣工一年多以后，遭受狂風(fēng)并夾雜暴雨冰雹天氣，致使鋼網(wǎng)架頂棚由北向南掀起大部分，飛落至西邊100多米遠(yuǎn)的停車場(chǎng)。

2  現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)與鑒定

1、工程情況調(diào)查

該工程鋼網(wǎng)架為正放四角錐碳鋼螺栓球網(wǎng)架，在網(wǎng)架的四周采用鋼結(jié)構(gòu)焊接有懸挑4.4m左右的倒四棱臺(tái)斜立面造型?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，體育館鋼網(wǎng)架從體育館北端向南面掀起，1-8-P-L軸線間的鋼網(wǎng)架全部掀起，在7-8-L-J軸線間折斷，飛落至體育館南邊約112m處，鋼網(wǎng)架破壞照片見(jiàn)圖5。

2、檢測(cè)結(jié)果

根據(jù)鑒定要求及現(xiàn)場(chǎng)情況，對(duì)該鋼網(wǎng)架工程的結(jié)構(gòu)布置、周邊環(huán)境等進(jìn)行了相關(guān)調(diào)查、檢測(cè)，具體情況如下：

（1）結(jié)構(gòu)形式：從該鋼網(wǎng)架工程的結(jié)構(gòu)形式看，采用了正放四角錐螺栓球網(wǎng)架，但在網(wǎng)架周邊焊接有倒四棱臺(tái)造型鋼結(jié)構(gòu)，從其體形特征來(lái)看，對(duì)承受風(fēng)荷載較為不利，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)合理考慮結(jié)構(gòu)的體形系數(shù)及風(fēng)荷載。

（2）周邊環(huán)境調(diào)查：該體育館地勢(shì)為北低南高，南側(cè)地面與體育場(chǎng)館二層室內(nèi)陸面基本持平，北側(cè)為田徑場(chǎng)，田徑場(chǎng)的地坪標(biāo)高比體育館的一層室內(nèi)陸坪低2.4m左右。田徑場(chǎng)與其看臺(tái)在體育館的北邊形成“凹”字形的山谷口狀地形。在田徑場(chǎng)的北邊距體育館約200m處為一個(gè)深溝，溝深約為40米，寬度約為30-40m，并向東北方向延伸，體育館向北方視野范圍內(nèi)基本無(wú)高大建筑物或山體。在田徑場(chǎng)北側(cè)深溝處原設(shè)置有鋼絲網(wǎng)圍欄，在經(jīng)歷該次大風(fēng)后，鋼絲網(wǎng)圍欄大面積向南傾斜，檢測(cè)時(shí)部分圍欄已經(jīng)完全伏倒至地面。

因此，從周邊環(huán)境看，該體育館所處地形使得其承受了較大的風(fēng)荷載，而且從周邊圍欄的倒伏情況看，當(dāng)日風(fēng)荷載確實(shí)較大。在調(diào)查中還了解到，該體育館北側(cè)大門在事故當(dāng)天被風(fēng)吹開(kāi)，形成了“穿堂風(fēng)”，進(jìn)一步增大了鋼網(wǎng)架承受的風(fēng)荷載。

（3）桿件尺寸：對(duì)該網(wǎng)架桿件的長(zhǎng)度、直徑、壁厚等進(jìn)行了檢測(cè)，所抽檢的桿件尺寸滿足設(shè)計(jì)要求。

（4）混凝土強(qiáng)度：對(duì)網(wǎng)架支座處混凝土強(qiáng)度進(jìn)行了抽檢，所抽檢構(gòu)件混凝土強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。

（5）連接情況檢測(cè)：根據(jù)結(jié)構(gòu)破壞的形式，對(duì)鋼網(wǎng)架支座處的連接情況進(jìn)行了重點(diǎn)檢測(cè)。從現(xiàn)場(chǎng)的情況來(lái)看，網(wǎng)架北側(cè)預(yù)埋鋼板完好，支座處鋼板與預(yù)埋鋼板之間以及螺栓球與支座之間的焊接存在漏焊等質(zhì)量缺陷。從破壞情況看，大部分支座節(jié)點(diǎn)的破壞位于支座鋼板與預(yù)埋鋼板之間，部分預(yù)埋鋼板上甚至看不到焊縫的痕跡，部分鋼板上混凝土尚未清理；少部分支座節(jié)點(diǎn)破壞位于螺栓球與支座焊接處（見(jiàn)圖6）。而且預(yù)埋鋼板與支座之間的焊縫尺寸設(shè)計(jì)也不符合國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。

3、氣象資料

根據(jù)當(dāng)?shù)貧庀缶?/span>提供的氣象資料，當(dāng)日該地區(qū)出現(xiàn)雷雨大風(fēng)天氣，極大風(fēng)速達(dá)15.1米/秒（市區(qū)測(cè)定），降雨量達(dá)31.7毫米，冰雹最大直徑2毫米。

4、事故原因分析

根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，該網(wǎng)架工程倒塌事故主要有以下幾個(gè)方面的因素：一是該工程所處的特殊地理位置、屋面特有的倒四棱臺(tái)造型使得該鋼網(wǎng)架承受了較大的風(fēng)荷載，在設(shè)計(jì)中是否充分的考慮了不利風(fēng)荷載的影響還還無(wú)法直接查證，但是設(shè)計(jì)圖紙中鋼網(wǎng)架支座鋼板與預(yù)埋鋼板之間的焊縫尺寸明顯偏小，不滿足標(biāo)準(zhǔn)要求；二是該鋼網(wǎng)架工程部分支座的焊縫連接存在明顯缺陷，部分支座連接有漏焊現(xiàn)象，部分螺栓球與支座連接焊縫也存在明顯缺陷，這些都嚴(yán)重影響了網(wǎng)架在負(fù)壓風(fēng)荷載作用下的結(jié)構(gòu)安全。正是在這些因素的影響下，在出現(xiàn)惡劣天氣時(shí)發(fā)生了鋼網(wǎng)架破壞事故。

本鋼結(jié)構(gòu)工程中，鋼網(wǎng)架作為屋面，由于其造型較為特殊，可能承受向上的負(fù)壓風(fēng)荷載，而且體育場(chǎng)館內(nèi)部空曠，當(dāng)門窗開(kāi)啟時(shí)候，可能受“穿堂風(fēng)”的影響進(jìn)一步加大了鋼網(wǎng)架向上的風(fēng)荷載，而在該工程中對(duì)鋼網(wǎng)架支座焊縫交代不清楚，明顯未充分考慮這種不利風(fēng)荷載的影響。