钢结构检测Word文档格式.docx
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二、钢结构连接检测
钢结构的连接有三种方式：
紧固件连接、焊接连接和铆钉连接，其中铆接已经少用，多被高强度螺栓连接所取代。
焊接连接是最常用的连接方式，因而焊缝质量的检测是钢结构检测的主要内容之一。
2.1、紧固件连接检测
紧固件检测以一个连接副为单位进行，一个连接副包括一个螺栓、一个螺母及垫圈。
检测内容包括：
1）螺栓（铆钉）尺寸的检测；
2）螺纹尺寸的检测；
3）螺栓（铆钉）表面质量检测；
4）连接件表面质量检测；
5）连接副承载能力试验；
6）高强度螺栓连接的抗滑系数测定。
其中连接副的承载能力及抗滑系数（摩擦系数）需通过试验确定。
2.1.1钢结构用螺栓连接副的检测
高强度螺栓连接副的检测工作分两部分：
一是连接副的连接性能测试；
二是螺栓、螺母、垫圈的性能测试。
1.高强度螺栓连接副性能测试
在国家标准中，有两种钢结构用螺栓连接副，一是钢结构用高强度大六角头螺栓连接副，一是钢结构用扭剪型高强度螺栓连接副，对于不同的国家标准，高强度螺栓连接副有不同的技术标准要求和检测方法。
（1）大六角头螺栓连接副的连接性能测式
对于钢结构用大六角头螺栓连接副的连接性能要求，在国标中有明确规定：
以连接副的连接时扭矩系数的平均值，以及它的标准偏差来考核连接副的连接性能。
扭矩系数的测试是拿一套螺栓连接副（1个螺栓、1个螺母、1个或2个垫圈）安装在螺栓轴力测试仪上，使用扭矩扳手，按照国标的要求，把螺母旋紧，一直到轴力仪上的轴向力P达到标准所规定的要求，同时读出并记录扭矩扳手上的扭矩值T，再计算出扭矩系数K。
扭矩系数为无量纲值。
该扭矩系数K值，标准规定为0.110～0.150。
由于扭矩系数测试不具重现性，每一套螺栓连接副只能得出一个K值，因此，为能检测出整批螺栓连接副的连接质量，必须测试出一组K值，其样本在5～8个或更多些，这样就得到一个统计的数据——标准偏差，该标准偏差能说明整批螺栓连接副的连接性能离散程度，标准规定该标准偏差必须小于0.01。
（2）扭剪型螺栓连接副的连接性能测试
对于扭剪型螺栓连接副的连接性能要求在相应国家标准中有明确规定：
以连接副在连接时的紧固轴力的平均值，以及它的标准偏差来评定连接副的连接性能。
紧固轴力的测试是选用一套螺栓连接副（螺栓1个、螺母1个、垫圈1个）安装在螺栓轴力测试仪上，使用专用的扭剪型螺栓电动扳手，把螺栓尾部的梅花头扭断，读出并记录轴力仪上的轴力P。
由于每套螺栓连接副只能使用一次，只能测出一个轴向力值，而为能检验整批螺栓连接副的连接性能，必须对5～8套或者更多的螺栓连接副进行测试，这就能得到一组统计数据，其轴力的平均值必须在规定的范围内，同时标准偏差也必须达到标准所规定的要求（表1）。
表l轴力的平均值及标准差必须达到的数值
螺栓规格
M16
M20
M22
M24
P值（kN）
99～120
154～186
191～231
222～270
标准偏差
9.90
15.30
19.11
22.25
（3）螺栓连接副连接性能测试中的几个问题
1）试验所用的试样样本必须在同一生产批中选取，同一生产批的含义是：
螺栓、螺母、垫圈都为同一批号，螺栓必须与同一生产批的螺母、垫圈配合检测。
同样的螺母也必须如此。
严禁使用不同生产批的螺栓、螺母、垫圈混合的配对检测。
2）试验用样品必须认真妥善保管，不能与其他批号的螺栓、螺母、垫圈混合存放。
同时，对同一批号的螺栓、螺母、垫圈也要做好隔离包装，不能使螺栓、螺母、垫圈相互间产生交叉污染，以免影响检测结果。
3）所有试验用试样必须保持原有（出厂时的）表面状态。
4）每一套螺栓连接副（螺栓、螺母、垫圈）只能测试一次，不能重复测试，试验后的螺栓连接副不能再被使用。
5）为了得到较准确的统计数据，每一试样样本数不得少于5个。
2.螺栓、螺母、垫圈的性能检测
对于螺栓连接副的检验工作，除了上一节叙述的外，必须对螺栓、螺母、垫圈分别进行性能检测。
螺栓的性能检测主要包括常规检验和非常规检验两类。
（1）常规检验包括：
1）楔负载试验；
2）保证载荷试验；
（2）非常规检验包括：
1）螺纹脱碳试验；
2）再回火试验；
3）抗拉试验、屈服强度、延伸率；
4）冲击试验。
螺母的性能试验有：
1）保证载荷试验；
2）硬度试验。
垫圈的性能试验为硬度试验。
对于螺栓的A类试验可视工程的重要性，或者考核螺栓生产厂家的产品质量是否可靠和稳定性确定。
A类试验建议对螺栓长度大于6个直径的螺栓进行。
2.1.2高强度螺栓连接件的钢结构抗滑移系数的检测
1.对试验用摩擦板试样的要求
抗滑移试验用试样采用双摩擦面、两螺栓（四孔）或三螺栓（六孔）拼接成的拉力构件，如图14-1。
该试件所用钢板须与所代表的钢结构构件应为同一材质，同批制作，采用相同摩擦面处理工艺以及具有相同的表面状态，该钢板应平整，无油污，孔和板的边缘无飞边、毛刺，试板的尺寸可参考表2，其中L1=150mm，.f=4mm，如不能达到表中所推荐的厚度，希望能进行钢板强度校核，以保证钢板在试验中不发生塑性变形，确保试验顺利进行，得到准确的试验数据。
表2摩擦系数试件参考尺寸
性能等级
公称直径
孔径d
芯板厚度δl
盖板厚度δ2
板宽6
端距e
间距p
8.8
17.5
14
8
75
40
60
22
18
10
90
50
70
24
20
12
95
55
80
26
16
100
M27
29
25
110
65
M30
32.5
30
120
10.9
85
115
125
35
2.摩擦板试样的安装与制作
在用大六角头螺栓连接副或者扭剪型螺栓连接副作为摩擦板试件的连接件时，首先必须获得所用螺栓连接副的扭矩系数或者平均轴力。
当把装配好的摩擦板试件置于拉力机上时，切记在摩擦板试件的一侧画上记号（直线），以便在钢板一旦滑移后能清晰地发现。
3.抗滑移系数测试与数据处理
摩擦试件在拉力试验机上必须与试验机加载中心平行，并能重合，试验时加载速度为3~5kN/s，当加载到试件一侧的直线记号发生错位时，记录下试验机上的载荷，或者也可以根据钢结构工程施工质量验收规范（GB50205）中所描述的来判定这一滑移荷载。
对于抗滑移系数的计算：
式中：
μ——为抗滑移系数，建议保留三位小数（为无量纲值）；
N——拉力试验机测得的滑移载荷（kN）；
nf——摩擦试件摩擦面，取nf=2；
m——螺栓连接副参加计算数；
对于两个螺栓（四孔）m=2；
对于三个螺栓（六孔）m＝3；
P—一螺栓连接副的平均轴力（kN）。
这一数据可从摩擦板试样的安装与制作所述中得到，也可在螺栓的压力传感器或电阻应变片中获得。
4.钢网架螺栓球节点用高强度螺栓的检测
钢网架螺栓球节点用高强度螺栓简称“网架螺栓”，该螺栓在钢网架结构中已被广泛应用。
网架螺栓的检测较之螺栓连接副检测更为简单，它的检测依据相关国家标准规定，只进行：
（1）拉力试验；
（2）硬度试验；
（3）脱碳试验；
（4）试件抗拉试验。
2.2焊缝连接检测
检测内容包括四方面:
1.焊缝尺寸；
2.焊缝表面质量；
3.焊缝无损探伤；
4.焊缝熔敷金属的力学性能。
焊缝的表面质量可用肉眼观察或用放大镜观察；
焊缝的无损探伤需用无损检测技术，常用射线法、超声波法、磁粉法、渗透法等；
焊缝的力学性能应进行试验测定。
在焊缝的无损探伤中，超声波检测是应用最广、操作方便且经济的检测方法。
2.2.1焊缝的无损检测
无损检测是利用声、光、热、电、磁和射线等与物质的相互作用，在不损伤被检物使用性能的情况下，探测材料、构件或设备的各种宏观的内部或表面缺陷，并判断其位置、大小、形状和种类的方法。
常规无损检测方法包括超声、x和y射线照相、磁粉、渗透和电磁等五种。
它们从检测宏观缺陷方向都给焊缝质量控制提供了良好保证。
1.检测焊缝内部缺陷的无损探伤方法
（1）焊缝的超声波探伤方法
焊缝按其接头形式可以分为对接、角接、T形接头、搭接四种。
在钢结构焊缝探伤中，主要是对接。
对接焊缝超声波探伤有三个探伤等级。
1）A级。
采用一种角度的探头在焊缝的单面单侧进行探伤，不要求检验焊缝的横向缺陷。
当母材厚度大于50mm时，不得采用此种方法。
2）B级。
原则上采用一种角度的探头从焊缝的单面两侧进行焊缝全截面探伤，母材厚度大于100mm时，应从焊缝两面两侧进行探伤，条件允许时应作焊缝横向缺陷探伤。
3）C级。
至少要采用两种角度的探头，从焊缝的单面两侧进行探伤，并作两种探头角度和正、反两个方向的焊缝横向缺陷探伤.其他附加条件是：
a.焊缝余高要磨平，以便把探头放在焊缝上探伤；
b.斜探头扫查焊缝时，其两侧的母材，应事先用直探头进行探伤，避免因该区域母材夹层而导致误检；
c.母材厚度等于和大于l00mm时，还应增加串列式探伤。
在测量缺陷指示长度的工作中，使用的测量方法有相对灵敏度测长法、端点相对灵敏度测长法和绝对灵敏度测长法三种。
当缺陷只有一个波高点时采用相对灵敏度测长法测量缺陷指示长度，沿焊缝长度方向左右平移探头，使缺陷回波以缺陷回波最高点为起始点，在缺陷两端分别降低到一个规定的dB值，则此时探头两点距离便视为缺陷的指示长度。
当缺陷有多个波高点时，采用端点相对灵敏度测长法测量缺陷指示长度。
在缺陷两端分别从最后一个波高点外移探头，分别使波高点降低一个规定的dB值，此时探头两点距离就是缺陷的指示长度。
绝对灵敏度测长法一般在缺陷回波较低、探伤者认为有必要测长时才使用。
角焊缝和T形焊缝的探伤，大多采用斜探头在腹板上进行，从探伤等级来说，应属于A级探伤。
对于T形焊缝，为了精确测定根部未焊透宽度，可在翼板上用直探头进行探伤。
对于翼板厚度小于20mm，也可以使用双晶直探头，尤其使隔声片与焊缝长度相平行时最佳。
（2）焊缝的射线探伤方法
1）射线拍片探伤的几何布置方式：
为了使射线拍片探伤取得成功，必须处理好射源工作和胶片三者之间几何布置。
射线拍片探伤的几何布置可分为单壁单透照、双壁单透照、双壁双透照和全向透照和全景周向透照四种。
a.单壁单透照
把工件的待探伤部位旋转到射源与胶片之间，射源与工作板部位之间保持一定距离，胶片则紧紧地与工件紧贴在一起。
能采用这种布置方式的首要条件是：
在作为工件正面使用上方必须能放置射源，并在射源与工件之间没有其他障碍物；
在工件的背面上能够贴上胶片。
b.双壁单透照
适用于密封的腔型工件以及外径大于89mm，内壁无贴片条件的筒形工件。
在这种探伤中，射线必须透过双层壁厚而对贴有底片的一侧进行拍片探伤。
c.双壁双透照
这种布置适合直径小于89mm的管子以及有相似情况的工件。
射线透过双层壁，对上壁和下壁同时进行拍片探伤。
d.全景周向透照
把胶片贴在圆形工件的整个外圆表面上，而射线源放置在内孔中心上的一种透照方法。
在这种透照方法中必须使用能进行周向辐射的射线源，而一次透照的范围则为整个周围表面。
2）射线拍片探伤原理：
在上述的布置状况下，由射源产生的射线透过工件，使胶片感光。
在工件有缺陷的部位，由于缺陷减小了工件的实际厚度，射线在这里的透过强度比无缺陷处大，对胶片感光作用大于无缺陷处。
把感光后的胶片经过暗室处理，就可在相当于缺陷位置的底片上看到其黑度比周围大，形成缺陷投影形状和影像，从而起到把工件内部缺陷显现出来的目的。
2.检测焊缝表面缺陷的无损探伤
（1）磁粉探伤法
磁粉探伤被广泛地应用于探测铁磁材料（例如建筑钢结构焊缝）的表面和近表面缺陷（例如裂纹、夹层、夹杂物、折叠和气孔）。
磁粉探伤的基本原理是：
当铁磁材料被磁场强烈磁化以后，如材料表面或近表面存在与磁化磁场方向垂直的缺陷，即会造成部分磁力线外溢形成漏磁场。
若在漏磁场处施加磁粉或磁悬液，漏磁场对磁粉产生吸引，显示缺陷的痕迹。
磁粉探伤检测材料表面的灵敏度最高，随着缺陷埋置深度的增加，其检测灵敏度迅速降低。
另外磁粉探伤仅适用于检测铁磁性材料的表面和近表面的缺陷，而不适用于奥氏体不锈钢、铝镁合金制件的表面和近表面缺陷的检测，这类材料中的表面缺陷只能使用其他探伤方法（如液体渗透探伤等）进行检测。
（2）渗透探伤方法
液体渗透探伤技术解决了磁粉探伤无法满足的探伤要求，它利用荧绿色的荧光渗透液或红色的着色渗透液，对狭窄缝隙（如裂缝），具有良好的渗透性的基本原理，经过渗透、清洗，显像等处理以后显示放大了的缺陷痕迹。
用目视法对缺陷的尺寸和性质作出适当的评价。
三、钢结构性能检测
钢结构性能的检测包括两个方面，即结构及构件的承载能力及正常使用的变形要求检测，主要检测内容有：
1）结构形体及构件几何尺寸的检测；
2）结构连接方式及构造的检测；
3）结构承受的荷载及效应核定（或测定）；
4）结构及构件的强度核算；
5）结构及构件的刚度测定及核算；
6）结构及构件的稳定性核算；
7）结构的变形（挠度等）测定；
8）结构的动力性能测定及核算；
9）结构的疲劳性能核算及测定。
结构性能的测定，既需要用专用设备，也需根据相应的国家规范、规程进行复核、计算。
对于一个具体的钢结构工程，检测内容一般应由检测单位依据有关检测标准、规范、检测管理法规及设计要求提出，对无明文规定的检测项目可以根据实际需要由检测单位和建设单位共同确定。
在现行《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205）中对原材料检测有明确规定，该规范指出：
钢结构工程所采用的钢材，应具有质量证明书，并应符合设计要求。
当对钢材的质量有疑义时，应按国家现行有关标准的规定进行抽样检验。
关于焊接连接检测在《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205）、《建筑钢结构焊接规程》（JGJ81）中均有规定。
此外，对螺栓连接及其他检测项目在相关的标准规范中都有不同程度的要求。
3.1结构实际荷载状态的测定
结构实际荷载状态的测定，是为了确定实际结构的实际受力状态。
结构的实际荷载状态应包括以下四项内容：
1.结构正常使用条件下的荷载及作用状态
测定荷载标准值，并按规范规定确定设计值。
2.结构破坏或倒塌时的荷载及作用状态
（1）《建筑结构荷载规范》（GB50009）、《建筑结构可靠度设计统一标准》（GB50068）及该类结构的专门规范或地方规范确定。
（2）在规范无规定的条件下，依据工程实际测定或模拟试验测定。
3.部分构件失效后的结构荷载及作用状态
（1）测定部分构件断裂或压曲失效后，产生的对已损伤结构的冲击作用以及对相邻或其他结构的影响。
冲击大小由结构破坏前时刻的失效构件所受内力确定。
（2）部分构件失效后，结构的荷载状态用以确定已损伤结构的安全可靠性。
4.荷载及作用的作用位置和方向
（1）测定荷载的实际作用位置和方向。
（2）测定作用的实际作用位置和方向。
3.2结构形体及构件损伤的测定
3.2.1结构体系几何形体的测定
应用仪器（如水准仪、经纬仪或全站仪）及相应的测量技术，测定受损伤结构节点的空间位置（即空间坐标），以确定受损伤结构的实际空间形体。
如果测量结果表明，受损伤结构的节点坐标与理论设计坐标的偏差在《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205）、《网架结构工程质量检验评定标准》（GBJ78）等规范要求范围之内，则该结构形体与原结构理论设计形体相同。
否则，该结构的空间几何形体应按节点变位后的形体确定。
3.2.2结构构件变形的测定
钢结构构件的变形主要指梁、柱、板及墙的变形测量。
1.对于竖向构件（如柱、墙），可采用经纬仪或全站仪测量其倾斜度或倾斜量，其侧屈挠度或不直程度可通过两端点间拉弦线的方法测跨中或最大挠曲点挠度或偏差。
2.对于水平构件（如梁、板），可用水平仪或拉弦线的方法测量其端点偏差及挠曲度。
3.对于斜向构件（如杆、梁），可用拉弦线的方法测量其跨中或最大挠曲点的挠度。
4.对于构件的扭转屈曲（如梁、柱、杆），可采用经纬仪或全站仪测量出构件的扭曲变形量。
5.对于构件的局部屈曲测量，可采用拉线的方法测量局部屈曲（翘曲）或凸曲处的变形量。
对于精度要求较高的构件，也可采用光栅照片分析方法测量并计算其屈曲变形量。
对于仍在继续发展的构件变形，应采取支撑维护，确保其不再继续变形，或待其变形稳定后，测量变形量，以防事故的恶化。
如果测量所得的构件变形量在《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205）、《网架结构工程质量检验评定标准》（GBJ78）等规范要求的范围之内，则该构件的几何尺寸及形式与原构件理论设计值相同。
否则，该构件为受损伤构件或带缺陷构件，缺陷值为测量所得的变形值。
3.2.3结构构件截面尺寸的测定
用卡尺、测厚仪等仪器测量并记录构件横截面的实际有效尺寸，测量并记录构件的腐蚀（锈蚀）深度，确定构件横截面的有效尺寸及面积。
如果测量所得的构件几何尺寸在《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205）、《网架结构工程质量检验评定标准》（GBJ78）等规范要求的范围之内，则该构件的几何尺寸及形式与原构件理论设计值相同。
否则，该构件为受损伤构件或带缺陷构件，其几何尺寸及有效截面积按实测值确定。
3.2.4结构构件裂缝及节点连接损伤的测定
钢结构裂缝及连接接头部位的损伤，是钢结构中常见的工程事故，直接影响结构的承载性能和安全使用。
1.钢结构构件裂缝及缺陷的测定
（1）钢构件裂缝
钢构件裂缝大多出现在承受动力荷载的构件中。
承受静力荷载构件，在超载、温度变化较大、不均匀沉降及变形过大等情况下，也会出现裂缝。
钢构件如发现裂缝，就应对同批构件进行全面细致检查。
裂缝检查可采用如下方法：
1）采用橡皮木锤敲击法
用包有橡皮的木锤敲击构件的多个部位，若声音不清脆、传音不匀则有裂缝损伤存在。
2）采用10倍以上放大镜观察法
在有裂缝的构件表面划出方格网，用10倍以上放大镜观察，如发现油漆表面有直线黑褐色锈痕，油漆表面有细直开裂，油漆条形小块起鼓里面有锈末，则就可能有开裂，应铲除油漆仔细检查。
3）滴油扩散法
在有裂缝表面滴油剂，无裂缝处油渍呈圆弧状扩散。
有裂缝处油渗入裂缝，油渍则呈线状伸展。
对发现有裂缝的构件，应记录裂缝位置，并用刻度放大镜测定裂缝宽度，做好记录报告。
4）超声波探伤法
对有裂缝的构件采用金属超声波探伤仪检测。
（2）钢板夹层缺陷测定
钢板夹层是钢材常见的缺陷之一，是钢板内部的裂缝，在构件加工前不易发现，当气割、焊接等热加工后才显露出来。
夹层缺陷影响构件的承载力。
钢板夹层的检测方法与焊缝内部缺陷的探测方法相同，可采用下列方法：
1）超声波探伤仪法
采用金属超声波检测仪检测。
2）射线探伤仪法
分x射线探伤法和7射线探伤法两种。
3）钻孔检测法
在板上钻一小孔，用酸腐蚀后再用放大镜观察。
4）构件中孔洞及缺口的检测
观察且记录构件中预留的施工孔洞及缺口周边是否为平滑曲线，用放大镜观察该部位周边是否有裂纹、表面熔渣、局部凸曲等现象，重要受力构件的预留孔洞是否加盖补焊或用环板焊接加固。
2.节点连接损伤的测定
（1）焊缝连接的检测
应按设计要求的焊缝等级进行各等级所规定的项目检测。
可根据具体情况，增加检测项目。
焊缝的缺陷及损伤包括焊缝尺寸不足、裂缝、气孔、夹渣、烧穿、焊瘤、未焊透、咬边及弧坑等，除裂缝有可能在使用过程中产生并扩展外，其他均为制作时的缺陷。
焊缝尺寸检测，应测定焊缝的实际有效长度及焊脚尺寸是否满足设计要求。
对咬边、弧坑、烧穿这些外部缺陷，应进行外观检查，记录其缺陷。
（2）铆钉、螺栓连接检测
铆钉和螺栓连接接头的检测主要是检测铆钉和螺栓的直径（和有效截面积）及其在使用阶段是否切断、松动、掉头和被连接件损伤。
铆钉和螺栓的直径采用卡尺测定的方法，测量并记录直径的实测数据。
铆钉连接检查采用外观目视或敲击的方法，用手锤敲击检查铆钉是否松动、切断或掉头，也可用塞尺、弦线或放大镜（10倍以上），测量及观察铆钉头与构件的接触是否密实紧贴或是松动，钉头是否开裂，正确判断铆钉是否断裂。
螺栓连接检测，需用扳手测试（对于高强螺栓要用特殊显示扳手），反复仔细检查扳手力矩，判断螺栓是否松动或断裂。
紧固件检查判断需一定的经验，故对重要结构，应采取不同人员检查两次的方法，作出详实的记录及正确的判断结论。
连接接头处被连接件的损伤检测，需用l0倍以上放大镜观察并记录被连接件及拼接板是否有张拉裂纹，以及裂纹的位置、尺寸、孔壁剪切及挤压损伤。
3.3结构构件及连接的强度检测
结构构件及连接的承载能力验算，应符合下式的规定：
（14-2）
R——按实测几何数据计
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