某体育场看台膜结构建于2007年, 为骨架支承式张力膜结构, 主副看台膜结构之间存在2 m高差, 其投影面积约为1 350 m2。由于该膜结构支承结构在使用了7年后构件已出现不同程度的锈蚀, 为了解该结构的结构安全现状, 需要对其进行安全性鉴定 (见图1) 。

1) 收集相关设计图纸、设计变更、施工资料等。该工程于2007年通过当地质监部门验收, 其设计图纸、施工资料较完整。

2) 现场对该膜结构的支承结构轴网尺寸、构件平面布置、构件连接方式等进行复核, 复核结果与设计图纸吻合 (见图2) 。

3) 结构现状调查:该膜结构的支承结构钢立柱采用A426 mm×12 mm钢管混凝土, 其余钢构件采用无缝钢管;膜材为骨架支承式张力膜。

4) 现场采用超声波测厚仪对该膜结构的支承结构构件截面尺寸进行检测, 所测构件截面尺寸 (主要指钢管壁厚) 符合设计要求。

5) 现场对该膜结构的支承结构构件锈蚀状况依据《涂覆涂料前钢材表面处理表面清洁度的目视评定第1部分:未涂覆过的钢材表面和全面清除原有涂层后的钢材表面的锈蚀等级和处理等级》进行检测, 共检测37个构件, 其中68%的构件锈蚀等级已达D级 (见图3) 。

6) 该膜结构的支承结构构件锈蚀等级为D级的构件, 其中70%构件的壁厚不能满足设计要求。

7) 该膜结构的支承结构构件防腐涂层厚度共检测30个构件, 其中70%构件的防腐涂层厚度不满足设计要求。

8) 对该膜结构的支承结构构件连接焊缝采用超声波探伤检测, 所测焊缝内部质量满足设计要求。

9) 该膜结构的支承结构构件变形满足相关规范要求。

考虑到该膜结构的支承结构钢结构构件出现锈蚀, 钢管壁厚、防腐涂层厚度不满足设计要求, 综合判定该膜结构支承结构处于带缺陷工作状态。通过同济大学的3D3S软件对该膜结构按检测结果进行承载力复核, 其相应荷载取值为:恒载:钢构自重自动计算, 膜及附件0.015 k N/m2;预力:膜预力经纬向2×2 k N/m, 边缘索15 k N;雪载:0.4 k N/m2基本雪压, 积雪系数1.25;风载:基本风压0.45 k N/m2, 风振系数1.65。验算结果表明低跨膜结构A-A'轴间下弦杆构件的长细比超限。依据现场检测结果和计算分析, 得出鉴定结论:该膜结构安全性等级为Csu级, 安全性不符合《民用建筑可靠性鉴定标准》对Asu级的要求, 显著影响整体承载, 应采取措施, 且可能有少数构件必须立即采取措施。

根据计算结果, 为确保该膜结构的后续安全使用, 对长细比超限的钢构件采取在下弦杆件两侧加焊100 mm×10 mm钢板, 从而减小下弦杆件的长细比, 使原超限杆件的长细比均控制在150以下 (见图4) 。

对出现表面锈蚀的钢构件建议在除锈处理后按原图纸设计要求对构件作相应的防腐处理。