钢结构检测和安全性鉴定的主要内容

钢结构已是如今建筑工程中重要的结构类型。由于钢结构具有重量轻、强度高、变形能力强等的特点，成为很多大型工程项目理想结构。随着钢结构在各项工程中的使用，不仅大大的提高了工程的施工效率,还降低了施工成本。可因为钢材的特性所决定，存在着很多不能避免的问题,伴随而来的就是对钢结构进行检测及固的技术和方法的广发应用。虽然钢结构材料广泛应用于建筑工程中，但是它也有一定的缺陷，需要对其进行安全性鉴定才能保证人们生命及财产的安全。1 钢结构截面厚度的检测钢结构断面厚度往往受到加工精确程度和断面锈蚀的影响。特别是锈蚀会使截面减薄,荷载力下降，这样对整个钢结构的安全产生巨大的影响。因此，测定钢结构截面厚度是一项非常重要的任务。目前，通常采用测厚仪测定截面厚度。采用超声波脉冲反射法。超声波从一种均匀介质传播到另一种均匀介质时，会发生反射，从探头发出的超声波到达分界面时，被反射回来被接收探头接收。利用测出发射脉冲到接收脉冲之间的时间，算出被测件的厚度。2 钢结构涂层厚度的测定在钢结构鉴定中，涂层好坏将直接影响到钢结构的牢固性。一般,涂层的厚度测定使用磁性测厚仪测定。用磁性测厚仪时，要事先调好仪器让它能正常工作。首先要确定测量范围。接着开始测量,测定时首先要清除涂层表面灰尘和油污,以防影响精度,然后用探头接触被测涂层。根据实际情况，先确定有无涂层，由于长期受到自然环境影响,涂层会破损甚至消失。因为有无残留涂层是结构锈蚀程度一个重要界限。3 钢结构挠度测定钢结构一般跨度都较大,测量挠度比较困难,必须用很大的力把钢丝拉紧，而且还要求钢丝有一定强度，要做好有竣工记录和反拱或挠度值。因为只有确定这两个值才能确定屋架在荷载作用下的应力挠度值,目前我国钢结构挠度测定开始大量改用水准仪、全站仪:水准仪特性有高质量的望远镜光学系统，坚固稳定的仪器结构，高精度的测微器装置，高灵敏的管水准器，高性能的补偿装置。全站仪特点是一种兼有自动测距.测角、计算和数据处理，自动记录和传输功能的自动化、数字化及三维坐标测量系统。4 钢结构的质量检测与评定钢结构在制造时的有以下缺陷:尺寸的偏差、构件的非线性、结构焊接和铆接的质量低.底漆和涂料质量不好等。由于存在着这些缺陷以及受到这些缺陷的互相影响，使结构的整体和局部都会受到受到不同程度的破损。5 钢结构的缺陷检测在钢结构缺陷检测时常用超声波法和电磁法。对钢结构检测时,检查钢结构的材质是一项重要的内容。最好的方法是在结构非主要受力部位截取样本进行试验,从而确定相应的强度指标。钢结构工程中主要的检测内容钢结构中所用的构件一般是由钢厂批量生产，并需有合格证明，因此材料的强度及化学成分是有良好保证的。工程检测的重点在于安装、拼接过程中产生的质量问题。钢结构工程中主要的检测内容有：(1)构件尺寸及平整度的检测； (2)构件表面缺陷的检测； (3)连接(焊接、螺栓连接)的检测； (4)钢材锈蚀检测； (5)防火涂层厚度检测。如果钢材无出厂合格证明，或对其质量有怀疑，则应增加钢材的力学性能试验，必要时再检测其化学成分。 (1) 构件尺寸及平整度的检测 每个尺寸在构件的3个部位量测， 取3处的平均值作为该尺寸的代表值。钢构件的尺寸偏差应以设计图纸规定的尺寸为基准计算尺寸偏差；偏差的允许值应符合其产品标准的要求。梁和桁架构件的变形有平面内的垂直变形和平面外的侧向变形，因此要检测两个方向的平直度。柱的变形主要有柱身倾斜与挠曲。 检查时可先目测，发现有异常情况或疑点时,对梁 、桁架可在构件支点间拉紧一根铁丝或细线，然后测量各点的垂度与偏差；对柱的倾斜可用经纬仪或铅垂测量。柱挠曲可在构件支点间拉紧一根铁丝或细线测量。 (2) 构件表面缺陷的检测磁粉探伤 1、磁粉探伤的基本原理 外加磁场对工件(只能是铁磁性材料)进行磁化，被磁化后的工件上若不存在缺陷，则它各部位的磁特性基本一致，而存在裂纹、气孔或非金属物夹渣等缺陷时，由于它们会在工件上造成气隙或不导磁的间隙，使缺陷部位的磁阻大大增加，工件内磁力线的正常传播遭到阻隔，根据磁连续性原理，这时磁化场的磁力线就被迫改变路径而逸出工件，并在工件表面形成漏磁场。漏磁场的强度主要取决磁化场的强度和缺陷对于磁化场垂直截面的影响程度。利用磁粉就可以将漏磁场给予显示或测量出来，从而分析判断出缺陷的存在与否及其位置和大小。 将铁磁性材料的粉未撒在工件上，在有漏磁场的位置磁粉就被吸附，从而形成显示缺陷形状的磁痕，能比较直观地检出缺陷。这种方法是应用最早、最广的一种无损检测方法。 磁粉一般用工业纯铁或氧化铁制作，通常用四氧化三铁(Fe3O4)制成细微颗粒的粉末作为磁粉。磁粉可分为荧光磁粉和非荧光磁粉两大类，荧光磁粉是在普通磁粉的颗粒外表面涂上了一层荧光物质，使它在紫外线的照射下能发出荧光，主要的作用是提高了对比度，便于观察。磁粉检测又分干法和湿法两种： 干法 将磁粉直接撒在被测工件表面。为便于磁粉颗粒向漏磁场滚动，通常干法检测所用的磁粉颗粒较大，所以检测灵敏度较低。但是在被测工件不允许采用湿法与水或油接触时，如温度较高的试件，则只能采用干湿法。湿法 将磁粉悬浮于载液(水或煤油等)之中形成磁悬液喷撒于被测工件表面，这时磁粉借助液体流动性较好的特点，能够比较容易地向微弱的漏磁场移动，同时由于湿法流动性好就可以采用比干法更加细的磁粉，使磁粉更易于被微小的漏磁场所吸附，因此湿法比干法的检测灵敏度高。2. 磁粉探伤的一般程序 (预处理磁化 施加磁粉 观察记录) 1. 预处理 将构件表面的油脂、涂料以及铁锈等去掉，以免影响磁粉附着在缺陷上。3. 磁 化 选用适当的磁化方法和磁化电流，接通电源，对构件进行磁化 。3.施加磁粉 按所选的干法或湿法施加干粉或磁悬液。 4.观察记录 用非荧光磁粉擦伤时，在光线明亮的地方，用自然光或灯光进行观察；用荧光磁粉擦伤时，则在暗室等暗处用紫外灯进行观察。 (3) 连接(焊接、螺栓连接)的检测 钢结构的许多质量事故出在连接上，故应将连接作为重点对象进行检查。 连接板的检查包括：1)检测连接板尺寸(尤其是厚度)是否符合要求；2)用直尺作为靠尺检查其平整度；3)测量因螺栓孔等造成的实际尺寸的减小；4)检测有无裂缝、局部缺损等损伤。对于螺栓连接，可用目测、锤敲相结合的方法检查。并用扭力扳手(当扳手达到一定的力矩时，带有声、光指示的扳手)对螺栓的紧固性进行复查，尤其对高强螺栓的连结更应仔细检查。此外，对螺栓的直径、个数、排列方式也要一一检查。焊接连接目前应用最广，出事故也较多，应检查其缺陷。焊缝的缺陷种类不少，如图所示，有裂纹、气孔、夹渣、未熔透、虚焊、咬边、弧坑等。 检查焊缝缺陷时，可用超声探伤仪或射线探测仪检测。在对焊缝的内部缺陷进行探伤前应先进行外观质量检查。 焊缝表面质量的检验可目测或用10倍放大镜，当存在疑义时，采用磁粉或渗透擦伤。如果焊缝外观质量不满足规定要求，需进行修补。焊缝的外形尺寸一般用焊缝检验尺测量。焊缝检验尺由主尺、多用尺和高度标尺构成，可用于测量焊接母材的坡口角度、间隙、错位、焊缝高度、焊缝宽度和角焊缝高度。(4) 钢材锈蚀的检测 钢结构在潮湿、存水和酸碱盐腐蚀性环境中容易生锈，锈蚀导致钢材截面削弱，承载力下降。钢材的锈蚀程度可由其截面厚度的变化来反应。检测钢材厚度（必须先除锈)）的仪器有超声波测厚仪（声速设定、耦合剂）和游标卡尺。超声波测厚仪采用脉冲反射波法。超声波从一种均匀介质向另一种介质传播时，在界面会发生反射，测厚仪可测出探头自发出超声波至收到界面反射回波的时间。超声波在各种钢材中的传播速度已知，或通过实测确定，由波速和传播时间测算出钢材的厚度，对于数字超声波测厚仪，厚度值会直接显示在显示屏上。 (5) 防火涂层厚度的检测 钢结构在高温条件下，材料强度显著降低。譬如2001年9月11日受恐怖袭击的美国纽约世贸中心就是典型的例子，世贸大厦采用筒中筒结构，为姊妹塔楼，地下6层，地上110层，高411m，标准层平面尺寸63.5m×63.5m，总面积125万平方米，整个大楼可容纳5万人办公，相当于5个深圳地王大厦。外筒为钢柱，建于1973年，每幢楼用钢量7800t。两座大楼受飞机撞击之后，一个在一小时倒塌，另一个在一小时四十倒塌。防火涂层的质量要求 薄型防火涂层表面裂纹宽度不应大小0.5mm，涂层厚度应符合有关耐火极限的设计要求；厚型防火涂层表面裂纹宽度不应大小1mm，其涂层厚度应有80%以上的面积符合耐火极限的设计要求，且最薄处厚度不应低于设计要求的85%。防火涂料涂层厚度测定用测针(厚度测量仪)测定。全钢框架结构的梁和柱的防火层厚度测定，在构件长度内每隔3m取一截面，对于梁和柱在所选择的位置中，分别测出6个和8个点。分别计算出它们的平均值，精确到0.5mm。