一、检测的重要性
加油站棚作为加油站的重要建筑结构,主要用于为加油车辆提供遮蔽,还承载着灯具、广告牌等附属设施。由于加油站棚长期暴露在自然环境中,且要承受各种荷载作用,如自身结构自重、风荷载、雪荷载(在部分地区)、车辆碰撞可能产生的偶然荷载等。对加油站棚进行承载力检测,可以及时发现结构安全隐患,确保加油站棚在使用过程中的安全性和稳定性,防止因结构承载能力不足而导致坍塌等事故,保障加油站内人员、车辆及设备的安全。
二、检测依据
建筑结构设计规范
《建筑结构可靠性设计统一标准》(GB 50068 -2018):规定了建筑结构可靠性设计的基本原则和方法,包括结构在规定的时间内和规定的条件下完成预定功能的能力要求,为加油站棚承载力检测提供了基本的理论依据。
《钢结构设计标准》(GB 50017 -2017):如果加油站棚是钢结构,此标准用于评估钢结构构件的承载能力,包括构件的强度计算、稳定性验算等内容。
《建筑抗震设计规范》(GB 50011 - 2010)(2016年版):在地震设防区,该规范用于考虑地震作用对加油站棚结构的影响,评估其抗震性能。
《混凝土结构设计规范》(GB 50010 - 2010)(2015年版):对于混凝土结构的加油站棚,此规范用于计算混凝土构件的承载能力,如梁、柱等构件的配筋设计、强度验算等。
建筑结构荷载规范
《建筑结构荷载规范》(GB 50009 -2012):是确定加油站棚所承受的各种荷载(包括原有恒荷载、活荷载、风荷载、雪荷载等)取值和计算方法的核心规范。它规定了不同类型荷载的标准值、组合值系数等参数,是进行承载力检测的重要依据。
加油站相关设计规范
《汽车加油加气加氢站技术标准》(GB 50156 -2021):规范了加油站棚的布局、结构选型、防火等方面的要求,在评估加油站棚结构安全性时,可作为参考依据,确保其符合加油站的特殊使用要求。
三、检测内容
(一)结构现状检测
外观检查
检查混凝土构件(如梁、柱等)表面是否有裂缝、蜂窝、麻面、剥落等情况。重点检查构件的跨中、支座处以及洞口周边,这些部位容易出现应力集中而导致损坏。查看混凝土结构的防水、保温等构造层是否完好,因为这些构造层的损坏可能会影响结构的耐久性。
检查钢构件(如钢梁、钢柱、钢檩条等)是否有锈蚀、变形、扭曲、磨损等情况。重点关注构件的连接部位,查看焊缝是否有开裂,螺栓连接是否松动、脱落或锈蚀。对于有涂层的钢构件,检查涂层是否有剥落、起皮等现象。
查看加油站棚的整体外观是否有明显的变形,如倾斜、下沉等情况。观察棚顶是否有积水现象,因为积水可能会增加局部荷载,影响结构安全。
钢结构棚:
混凝土结构棚(如有):
尺寸测量
测量加油站棚的跨度、高度、檐口高度等空间尺寸。这些尺寸对于计算风荷载、雪荷载以及评估结构的整体稳定性非常重要。例如,较大的跨度可能使结构在承受竖向荷载时产生较大的挠度,而高度则会影响风荷载的大小。
使用钢尺、卡尺或超声波测厚仪等工具,对加油站棚主要结构构件的尺寸进行测量。对于钢结构构件,测量钢梁、钢柱的截面尺寸(翼缘宽度、腹板厚度等)和长度;对于混凝土结构构件,测量梁、柱的截面尺寸(高度、宽度)和长度。
将测量结果与设计图纸进行对比,检查尺寸偏差是否在允许范围内。尺寸偏差过大可能会影响构件的承载能力和结构的整体性能。
构件尺寸:
空间尺寸:
材料性能检测(如有需要)
混凝土强度检测:
钢筋检测:使用钢筋扫描仪检测混凝土中钢筋的位置、间距和直径,确保钢筋配置符合设计要求。还可以采用半电池电位法检测钢筋的锈蚀情况,因为钢筋锈蚀会降低其力学性能,从而影响结构的承载能力。
回弹法:利用回弹仪在混凝土表面测试回弹值,结合混凝土的碳化深度,通过相应的强度换算曲线来估算混凝土强度。这种方法操作简便,但结果受混凝土表面质量和碳化程度的影响。
钻芯法:在混凝土构件上钻取芯样,将芯样加工成标准试件后,在压力试验机上进行抗压强度试验。该方法结果准确,但对构件有一定损伤。
钢材强度检测:从钢结构构件上截取钢材样本,进行拉伸试验,获取钢材的屈服强度、抗拉强度和伸长率等力学性能指标。这些指标可以用来判断钢材是否符合设计要求。
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,保证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。
内部缺陷检测(必要时):利用超声波探伤仪对钢材内部进行探伤,检查是否有裂缝、夹渣等缺陷。对于表面和近表面缺陷,可采用磁粉探伤或渗透探伤方法。这些缺陷会削弱钢材的强度,影响结构的安全性。
钢结构材料性能检测:
混凝土结构材料性能检测(如有):
(二)荷载调查与计算
恒荷载计算
统计加油站棚结构自重,包括钢构件(或混凝土构件)、屋面材料(如彩钢板、阳光板等)、吊顶材料(如果有)等的重量。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。例如,钢结构构件的自重可通过钢材的密度乘以构件体积来计算。
考虑附属设施的重量,如灯具、广告牌等。通过实际称重或查阅产品说明书获取其重量,并根据其在加油站棚上的分布情况,计算其对结构产生的荷载。
活荷载调查与计算
考虑加油车辆对加油站棚可能产生的活荷载。根据加油站的规模、车辆类型(如小汽车、大型货车等)以及加油车辆的通行和停靠方式,确定活荷载的取值。一般情况下,对于小型汽车加油站,活荷载取值可参考相关规范;对于有大型货车频繁进出的加油站,需要根据实际车辆荷载情况进行评估。
考虑人员活动荷载,如加油站工作人员在棚下进行加油操作等产生的荷载。人员活动荷载一般按照规范规定的取值进行计算。
风荷载计算
根据《建筑结构荷载规范》(GB 50009 -2012),结合加油站棚所在地区的基本风压、加油站棚的高度、体型系数等因素,计算风荷载。加油站棚的体型系数与棚的形状(如平顶、拱形等)、屋面坡度等有关。
对于不同的风向,风荷载的作用方式和大小也会有所不同。需要考虑风荷载对加油站棚产生的向上的吸力(如在屋面迎风面)和侧向推力(如在侧面)等情况。
雪荷载计算(如有需要)
在寒冷地区,需要考虑雪荷载。根据当地基本雪压、加油站棚屋面坡度、积雪分布系数等因素计算雪荷载。加油站棚屋面坡度和形状会影响雪的堆积情况,例如,较平坦的屋面雪荷载相对较大,而坡度较大的屋面雪容易滑落,雪荷载相对较小。
(三)承载能力评估
建立力学模型
根据加油站棚的实际结构形式(如钢结构的刚架结构、桁架结构,混凝土结构的框架结构等),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。
在模型中输入加油站棚结构构件的几何尺寸、材料特性(如钢材的弹性模量、屈服强度,混凝土的抗压强度等)、边界条件(如梁的支撑方式、柱的固定方式等)等参数。
荷载组合与内力分析
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),将加油站棚原有的恒荷载、活荷载与风荷载、雪荷载(如有)进行组合。
将组合后的荷载施加到力学模型上,进行内力分析,得到加油站棚结构构件(如梁、柱等)在不同荷载组合下的内力(弯矩、剪力、轴力)结果。
承载能力验算
根据相应的结构设计规范(如钢结构设计标准、混凝土结构设计规范等),结合加油站棚结构构件的截面形式(如矩形、工字形等)和尺寸,计算构件的承载能力(如抗弯承载能力、抗剪承载能力、轴心受压承载能力等)。
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,则加油站棚在现有荷载作用下能够安全承载;则需要采取加固措施或对加油站棚的使用荷载进行调整。
四、检测流程
(一)检测准备
收集资料
建筑设计图纸和文件:收集加油站棚的原始设计图纸,包括建筑图、结构图、屋面排水图等。这些图纸可以提供加油站棚的结构形式、构件尺寸、材料强度等级、建筑布局等信息,以及设计荷载取值情况。
施工记录:查阅加油站棚的施工记录,如钢材质量检验报告(对于钢结构棚)、混凝土试块抗压强度试验报告(对于混凝土结构棚)、焊接工艺评定报告(对于钢结构棚)、隐蔽工程验收记录等。这些记录可以帮助了解加油站棚的施工质量情况。
使用和维护记录:获取加油站棚的使用年限、维修改造情况(如屋面材料更换、构件加固等)以及是否经历过自然灾害(如台风、暴雨、雪灾)或意外事故(如车辆碰撞)等信息。这些记录有助于分析加油站棚结构的现状和可能存在的安全隐患。
确定检测范围和重点区域
结构连接部位:如梁柱节点、梁梁节点、柱脚节点等,这些部位是力的传递关键部位,容易出现应力集中和连接失效的情况。
跨度较大的构件:如大跨度的梁、拱等构件,这些构件在荷载作用下容易产生较大的变形,需要重点检测其变形情况和承载能力。
易受环境影响的区域:如加油站棚的边缘、顶部等暴露在自然环境中的部位,容易受到风、雨、雪等的侵蚀,检查这些区域的构件是否有锈蚀、损坏等情况。
附属设施连接部位:灯具、广告牌等附属设施的连接部位可能因长期振动、风荷载等因素而松动,需要重点检查其连接的可靠性。
检测范围:涵盖加油站棚的整个结构,包括梁、柱、屋面结构、连接节点等。对于附属设施(如灯具、广告牌)的连接部位也应纳入检测范围。
重点区域:
准备检测设备和工具
放大镜和焊缝量规(对于钢结构棚):用于焊接外观检查。
记录表格和标签:用于记录检测数据和标记检测位置。
风速仪(如有需要):用于现场测量风速,结合风向数据可以更准确地评估风荷载对加油站棚的实际影响。风速仪应放置在加油站棚周围开阔、不受遮挡的位置。
压力传感器(如有需要):安装在关键构件或连接节点处,用于测量实际作用在加油站棚上的荷载大小,如车辆荷载、风荷载等。压力传感器需要经过校准,确保测量数据的准确性。
钢尺、卡尺和超声波测厚仪:用于测量构件尺寸和钢材(或混凝土构件)厚度。
全站仪和水准仪:用于检测加油站棚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)(对于钢结构棚):用于进行钢材强度检测。
超声波探伤仪(对于钢结构棚):用于检测钢材内部缺陷。
回弹仪和钻芯机(对于混凝土结构棚):用于检测混凝土强度。
钢筋扫描仪(对于混凝土结构棚):用于检测混凝土中钢筋的位置、间距和直径。
结构检测设备:
荷载和变形测量设备:
其他工具:
(二)现场检测
结构现状检测
钢结构材料性能检测:
混凝土结构材料性能检测(如有):
钢材强度检测:从有代表性的钢结构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,特别是在构件的翼缘、腹板等关键部位进行多点测量,确保钢材的实际厚度不小于设计要求,检查厚度的均匀性。
内部缺陷检测(如有需要):利用超声波探伤仪对钢材的焊接部位和关键构件进行探伤检测。探伤时,按照焊缝的长度和形状进行分区扫描,观察探伤仪显示屏上的波形,判断钢材内部是否存在裂缝、夹渣等缺陷。对于发现的缺陷,根据相关标准(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。
如果采用回弹法检测混凝土强度,按照回弹仪的操作规范,在混凝土构件的不同侧面、不同位置进行测试,每个构件的测区数量和测点分布应符合规范要求。根据回弹值,结合混凝土的碳化深度,通过相应的强度换算曲线估算混凝土强度。
如果采用钻芯法,使用钻芯机在混凝土构件上钻取芯样,将芯样加工成标准试件后,在压力试验机上进行抗压强度试验。
混凝土强度检测:
钢筋检测:使用钢筋扫描仪在混凝土构件表面检测钢筋的位置、间距和直径。在检测钢筋锈蚀情况时,可以采用半电池电位法,通过测量钢筋与混凝土表面之间的电位差来判断钢筋是否锈蚀。
使用钢尺、卡尺等工具测量加油站棚主要结构构件的几何尺寸。对于大面积的构件,采用抽样测量的方法,确保测量数据能够代表整个结构的情况。在测量过程中,注意测量精度,将测量结果与设计图纸进行对比,标记出尺寸偏差较大的部位。
测量加油站棚的跨度、高度、檐口高度等空间尺寸。这些尺寸对于计算风荷载、雪荷载以及评估结构的整体稳定性非常重要。
从远处观察加油站棚的整体形态,查看是否有明显的变形、倾斜。在加油站棚上进行详细检查,重点观察结构表面的裂缝、腐蚀、剥落等情况,以及防水、保温等构造层的完整性。对于发现的裂缝,使用裂缝宽度测量仪测量其宽度,并记录裂缝的位置、走向和长度等信息。
对于钢结构棚,检查钢构件是否有锈蚀、变形、扭曲、磨损等情况。检查焊缝是否有开裂,螺栓连接是否松动、脱落或锈蚀。对于有涂层的钢构件,检查涂层是否有剥落、起皮等现象。
对于混凝土结构棚,检查混凝土构件表面是否有裂缝、蜂窝、麻面、剥落等情况。重点检查构件的跨中、支座处以及洞口周边。查看混凝土结构的防水、保温等构造层是否完好。
外观检查:
尺寸测量:
材料性能检测:
荷载调查与计算
恒荷载计算:对加油站棚的结构自重和附属设施重量进行详细统计。对于结构自重,根据构件的尺寸和材料密度计算;对于附属设施,通过实际称重或查阅产品说明书获取重量,并计算其分布荷载。
活荷载调查与计算:观察加油站内车辆的通行和停靠情况,确定加油车辆对加油站棚产生的活荷载。考虑人员活动荷载,按照规范规定的取值进行计算。
风荷载计算(如有需要):在现场设置风速仪,测量加油站棚所在位置的风速和风向,记录不段的数据。结合加油站棚的高度、体型系数等因素,根据《建筑结构荷载规范》(GB50009 - 2012)计算风荷载。
雪荷载计算(如有需要):在雪季,观察加油站棚屋面的积雪情况,测量积雪深度。结合当地基本雪压、加油站棚屋面坡度、积雪分布系数等因素计算雪荷载