钢结构的检测

建筑钢结构的检测湖南大学黄政宇教授建筑结构检测的基本规定•建筑结构检测范围和分类：–建筑结构工程质量的检测：遇到下列情况之一时，应进行建筑结构工程质量的检测：•涉及结构安全的试块、试件以及有关材料检验数量不足：•对施工质量的抽样检测结果达不到设计要求；•对施工质量有怀疑或争议，需要通过检测进一步分析结构的可靠性；•发生工程事故，需要通过检测分析事故的原因及对结构可靠性的影响。–既有建筑结构性能的检测：遇到下列情况之一时，应对既有建筑结构现状缺陷和损伤、结构构件承载力、结构变形等涉及结构性能的项目进行检测：•建筑结构安全鉴定；•建筑结构抗震鉴定；•建筑大修前的可靠性鉴定；•建筑改变用途、改造、加层或扩建前的鉴定；•建筑结构达到设计使用年限要继续使用的鉴定；•受到灾害、环境侵蚀等影响建筑的鉴定；•对既有建筑结构的工程质量有怀疑或争议。建筑结构检测的一般要求•应为建筑结构工程质量的评定或建筑结构性能的鉴定提供真实、可靠、有效的检测数据和检测结论。•应根据GB/T50344的要求和建筑结构工程质量评定或既有建筑结构性能鉴定的需要合理确定检测项目和检测方案。•对于重要和大型公共建筑宜进行结构动力测试和结构安全性监测。建筑钢结构的检测•钢结构的检测分类和内容：分类–钢结构质量或性能的检测–钢构件质量或性能的检测内容–钢结构材料性能–连接–构件的尺寸与偏差–变形与损伤–构造以及涂装–结构或构件性能的实荷检验–结构的动力测试等材料•钢材的力学性能检验项目：屈服点抗拉强度伸长率冷弯冲击功等。•取样–工程有与结构同批的钢材时，将其加工成试件，进行钢材力学性能检验；–工程没有与结构同批的钢材时，可在构件上截取试样，但应确保结构构件的安全。力学性能检验试件的取样数量、取样方法、试验方法和评定标准检验项目取样数量（个／批）取样方法试验方法评定标准屈服点、抗拉强度、伸长率l《钢材力学及工艺性能试验取样规定》GB2975《金属拉伸试验试样》GB6397；《金属拉伸试验方法》GB228《碳素结构钢》GB700；《低合金高强度结构钢》CB/T1591；其他钢材产品标准冷弯l《金属弯曲试验方法》GB232冲击功3《金属夏比缺口冲击试验方法》CB/T229注：1、钢材和屈服点或抗拉强度不满足要求时，应补充取样进行拉伸试验；同类构件同一规格的钢材划为一批，每批抽样3个；2、锈蚀或火灾等对钢材力学性能的影响，可采用取样的方法检测。•钢材化学成分分析：分类：–全成分分析–主要成分分析取样、试验和评定：–钢材化学成分的分析每批钢材可取一个试样–取样按《钢的化学分析试样取样法及成品化学成分允许偏差》GB222进行–试验按《钢铁及合金化学分析方法》GB223进行–按相应产品标准进行评定。既有钢结构钢材的抗拉强度范围的估算•可采用表面硬度法检测：–将构件测试部位用钢锉打磨构件表面，除去表面锈斑、油漆，然后应分别用粗、细砂纸打磨构件表面，直至露出金属光泽。–按所用仪器的操作要求测定钢材表面的硬度。–在测试时，构件及测试面不得有明显的颤动。–按所建立的专用测强曲线换算钢材的强度。–也可参考《黑色金属硬度及相关强度换算值》GB/T1172等标准的规定确定钢材的换算抗拉强度，但测试仪器和检测操作应符合相应标准的规定，并应对标准提供的换算关系进行验证。•应用表面硬度法检测钢结构钢材抗拉强度时，应有取样检验钢材抗拉强度的验证。•钢结构的连接分为：–焊接连接–焊钉（栓钉）连接–螺栓连接–高强螺栓连接等连接焊接连接•焊缝质量：对设计上要求全焊透的一、二级焊缝和设计上没有要求的钢材等强对焊拼接焊缝的质量，可采用超声波探伤的方法检测，并应符合下列规定：–对钢结构工程质量，应按《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205的规定进行检测；–对既有钢结构性能，可采取抽样超声波探伤检测；抽样数量不应少于标准规定的样本最小容量；–焊缝缺陷分级，应按《钢焊缝手工超声波探伤方法及质量分级法》GB11345确定。•外观检查：–对钢结构工程的所有焊缝都应进行外观检查；对既有钢结构检测时，可采取抽样检测焊缝外观质量的方法，也可采取按委托方指定范围抽查的方法。焊缝的外形尺寸和外观缺陷检测方法和评定标准，应按《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205确定。建筑结构抽样检测的最小样本容量检测批的容量检测类别和样本最小容量检测批的容量检测类别和样本最小容量ABCABC2~8223501~120032801259~152351201~32005012520016~253583201~100008020031526~50581310001~3500012531550051~905132035001~15000020050080091~15082032150001~5000003158001250151~28013325050000050012502000281~500205080————注：检测类别A适用于一般施工质量的检测，检测类别B适用于结构质量或性能的检测，检测类别C适用于结构质量或性能的严格检测或复检。•力学性能：–检验项目：分为拉伸、面弯和背弯等项目–取样方法和数量：可采取截取试样的方法，按《焊接接头机械性能试验取样方法》GB2649取样，但应采取措施确保安全。每个检验项目各取两个试样。–检验方法：《焊接接头拉伸试验方法》GB2651和《焊接接头弯曲及压扁试验方法》GB2653等确定。–焊接接头焊缝的强度不应低于母材强度的最低保证值。焊钉焊接•对钢结构工程质量检测时，可抽样进行焊钉焊接后的弯曲检测;•抽样数量:–不应少于标准中A类检测的要求•检测方法与评定标准:–锤击焊钉头使其弯曲至300，焊缝和热影响区没有肉眼可见的裂纹可判为合格；–检测批的合格判定按一般项目正常一次性抽样判定，见下表。样本容量合格判定数不合格判定数样本容量合格判定数不合格判定数2～581320l2352346325080≥12571014219111522高强度螺栓连接•高强度大六角头螺栓连接副的材料性能和扭矩系数:–检验方法和检验规则应按•《钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角螺母、垫圈技术条件》GB/T1231•《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205•《钢结构高强度螺栓连接的设计、施工及验收规范》JGJ82。•扭剪型高强度螺栓连接副的材料性能和预拉力:–检验方法和检验规则应按•《钢结构用扭剪型高强度螺栓连接副技术条件》GB/T3633•《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205。•对扭剪型高强度螺栓连接质量，可检查螺栓端部的梅花头是否已拧掉，除因构造原因无法使用专用扳手拧掉梅花头者外，未在终拧中拧掉梅花头的螺栓数不应大于该节点螺栓数的5%。抽样检验时，应按主控项目正常一次性抽样或主控项目正常二次性抽样进行检测批的合格判定。•对高强度螺栓连接质量的检测，可检查外露丝扣，丝扣外露应为2至3扣，允许有10%的螺栓丝扣外露1扣或4扣。抽样检验时，应按一般项目正常一次性抽样或一般项目正常二次性抽样进行检测批的合格判定。尺寸与偏差•钢构件尺寸的检测应符合下列规定：–抽样检测构件的数量，可根据具体情况确定，但不应少于建筑结构抽样检测的最小样本容量规定的相应检测类别的最小样本容量；–尺寸检测的范围，应检测所抽样构件的全部尺寸，每个尺寸在构件的3个部位量测，取3处测试值的平均值作为该尺寸的代表值。–尺寸量测的方法，可按相关产品标准的规定量测，其中钢材的厚度可用超声测厚仪测定；–构件尺寸偏差的评定指标，应按相应的产品标准确定；–对检测批构件的重要尺寸，应按主控项目正常一次性抽样或主控项目正常二次性抽样进行检测批的合格判定；对检测批构件一般尺寸的判定，应按本标准按一般项目正常一次性抽样或一般项目正常二次性抽样进行检测批的合格判定；–特殊部位或特殊情况下，应选择对构件安全性影响较大的部位或损伤有代表性的部位进行检测。•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，应按《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205确定。•钢构件安装偏差的检测项目和检测方法，应按《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205确定。缺陷、损伤与变形•钢材外观质量的检测可分为均匀性，是否有夹层、裂纹、非金属夹杂和明显的偏析等项目。•当对钢材的质量有怀疑时，应对钢材原材料进行力学性能检验或化学成分分析。•对钢结构损伤的检测可分为裂纹、局部变形、锈蚀等。•钢材裂纹，可采用观察的方法和渗透法检测。采用渗透法检测时，应用砂轮和砂纸将检测部位的表面及其周围20mm范围内打磨光滑，不得有氧化皮、焊渣、飞溅、污垢等；用清洗剂将打磨表面清洗干净，干燥后喷涂渗透剂，渗透时间不应少于10min;然后再用清洗剂将表面多余的渗透剂清除；最后喷涂显示剂，停留10~30min后，观察是否有裂纹显示。•杆件的弯曲变形和板件凹凸等变形情况，可用观察和尺量的方法检测，量测出变形的程度；变形评定，应按现行《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205的规定执行。•螺栓和铆钉的松动或断裂，可采用观察或锤击的方法检测。•结构构件的锈蚀，可按《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》GB8923确定锈蚀等级，对D级锈蚀，还应量测钢板厚度的削弱程度。•钢结构构件的挠度、倾斜等变形与位移和基础沉降等，可分别参照标准的有关方法和相应标准规定的方法进行检测。构造•钢结构杆件长细比的检测与核算，可按标准中尺寸检测的规定测定杆件尺寸，以实际尺寸等核算杆件的长细比。•钢结构支撑体系的连接，可按标准中连接检测的规定检测；支撑体系构件的尺寸，可按标准中尺寸检测的规定进行测定；应按设计图纸或相应设计规范进行核实或评定。•钢结构构件截面的宽厚比，可按标准中尺寸检测的规定测定构件截面相关尺寸，并进行核算，应按设计图纸和相关规范进行评定。涂装•钢结构防护涂料的质量，应按国家现行相关产品标准对涂料质量的规定进行检测。•钢材表面的除锈等级，可用现行国家标准《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》G88923规定的图片对照观察来确定。•不同类型涂料的涂层厚度，应分别采用下列方法检测：–漆膜厚度，可用漆膜测厚仪检测，抽检构件的数量不应少于建筑结构抽样检测的最小样本容量A类检测样本的最小容量，也不应少于3件；每件测5处，每处的数值为3个相距50mm的测点干漆膜厚的平均值。–对薄型防火涂料涂层厚度，可采用涂层厚度测定仪检测，量测方法应符合《钢结构防火涂料应用技术规程》CECS24的规定。–对厚型防火涂料层厚度，应采用测针和钢尺检测，量测方法应符合《钢结构防火涂料应用技术规程》CECS24的规定。•涂层的厚度和偏差值应按《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205的规定进行评定。•涂装的外观质量，可根据不同材料按《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205的规定进行检测和评定。钢网架•钢网架的检测项目可分为：节点的承载力、焊缝、尺寸与偏差、杆件的不平直度和钢网架的挠度等。•钢网架焊接节点和螺栓球节点的承载力的检验，应按《网架结构工程质量检验评定标准》JGJ78的要求进行。对既有的螺栓球节点网架，可从结构中取出节点来进行节点的极限承载力检验。在截取螺栓球节点时，应采取措施确保结构安全。•钢网架中焊缝，可采用超声波探伤的方法检测，检测操作与评定应按《焊接球节点钢网架焊缝超声波探伤及质量分级法》JG/T3034.1或《螺栓球节点钢网架焊缝超声波探伤及质量分级法》JG/T3034.2的要求进行。•钢网架中焊缝的外观质量，应按《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205的要求进行检测。•焊接球、螺栓球、高强度螺栓和杆件偏差的检测，检测方法和偏差允许值应按《网架结构工程质量检验评定标准》JGJ78的规定执行。•钢网架钢管杆件的壁厚，可采用超声测厚仪检测，检测前应清除饰面层。•钢网架中杆件轴线的不平直度，可用拉线的方法检测，其不平直度不得超过杆件长度的千分之一。•钢网架的挠度，可采用激光测距仪或水准仪检测，每半跨范围内测点数不宜小于3个，且跨中应有1个测点，端部测点距端支座不应大于1m。结构性能实荷检验与动测•对于大型复杂钢结构体系可进行原位非破