既有钢管指挥塔安全性检测方法初探

　　随着现代工业技术的发展，出现了各种类型的高耸结构的塔楼。这些塔楼用途各异，有作为移动通讯的、交通指挥的、游览观光的等等。这类结构形式可分为自立式塔架、拉线塔和单管塔等。其主要构件为主框架、横杆、斜撑、桁架及辅助杆组成。目前我国许多钢结构塔楼已使用或搁置多年，部分塔的钢结构构件存在连接节点缺损、构件锈蚀、结构变形等缺陷，同时由于历史问题部分既有建筑设计执行的技术标准低于当时相关标准规范要求。上述因素的综合影响导致个别既有高耸结构指挥塔存在结构安全隐患，有的指挥塔已出现严重倾斜甚至存在倒塌风险，对日常使用和人民生命财产等造成了严重影响。因此，有必要对既有钢结构各种指挥塔进行结构安全性检测鉴定，以确保主体结构的使用安全。本文探讨了自立式钢结构综合指挥塔结构安全性检测与鉴定的内容，以某既有自立式钢结构综合指挥塔检测为背景研究了结构安全性检测与鉴定的方法。

　　一、结构安全性检测与鉴定

　　1、检测与鉴定内容

　　综合现行相关标准规范要求，钢结构指挥塔的安全性鉴定可按地基基础和上部塔体结构两个子单元综合评定。上部塔体结构子单元应从结构构件及节点的安全性、塔体结构整体性及塔体结构整体侧向位移等项目进行评定。结构构件及节点的安全性检测及鉴定包括承载能力、构造以及不适于继续承载的位移(或变形)等三个检查项目。其中，承载能力应根据塔架结构的特点、空间作用性能、损伤程度以及结构上的荷载(作用)等，建立合理的计算模型，对结构抗力与作用效应进行分析，评定结构构件及节点的承载能力。塔架结构整体性应包括塔架结构和支撑系统布置、结构形式、构件选型等。根据钢结构安全性检测及鉴定内容和塔体结构特点，其现场结构检测内容主要包括：

　　1)建筑、结构使用情况调查

　　2)建筑平面及层高复核

　　3)地基基础调查；

　　4)塔体结构实际空间布置、构件实际规格测量；

　　5)塔体结构整体侧向变形及构件局部变形检测；

　　6)连接构造及连接节点缺陷检查；

　　7)结构构件及连接节点损伤及锈蚀情况检测；

　　8)结构材料强度及钢构件表面涂层厚度测量；

　　9)塔内建筑门窗、地面以及设备布置完损及使用情况调查；

　　2结构分析

　　2.1分析模型

　　自立式钢结构塔体一般采用整体空间钢架法进行结构分析。计算分析所需的各构件尺寸、材料特性参数、附加恒载、楼地面活载等应根据原有施工图纸结合现场调查、检测结果取值。框架柱与框架梁之间、框架梁与次梁之间、主体结构与斜撑之间以及桁架腹杆与腹杆之间的连接，应按实际连接构造情况视为刚接或铰接。

　　2.2分析荷载

　　自立式钢结构塔体上的荷载根据《高耸结构设计标准》（GB50135-2019）一般包括永久荷载、活荷载、风荷载、覆冰荷载、雪荷载以及温度作用和地震作用等。其中在风荷载和地震作用下，应考虑多种作用方向，如图1所示：

　　2.3结果分析

　　塔体结构分析结果可用于结构构件及节点的承载能力验算(确定塔体结构的抗力与作用效应之比)和长细比验算。承载能力验算应包括强度和整体稳定验算。结构构件的允许长细比、板件宽厚比等可参考《高层民用建筑钢结构技术规程》（JGJ 99-2015）的规定：框架柱的长细比，一级不应大于60，二级不应大于70，三级不应大于80，四级及非抗震设计不应大于100。中心支撑斜杆的长细比按压杆设计时不应大120。拉杆的长细比不应超过180。其梁柱及中心支撑板件宽厚比限值如下图2所示：