浅析建筑钢结构材料检测

闻 敏

摘要:文章简要介绍了建筑钢结构材料特性与检测方法,重点对钢结构检测方法与质量检测方法阐述分析,以保证轻钢结构建筑质量,充分发挥钢结构材料性能。

关键词:钢结构检测;钢结构材料;质量检测;质量评定

中图分类号:TU528文献标识码:A文章编号:1009-2374(2009)22-0170-02

钢结构检测在提升单项检测技术的同时,注重发展和实现专业间的一体化,完善了成套的钢结构检测技术,包括钢材力学性能检测(拉伸、弯曲、冲击、硬度)、钢结构紧固件力学性能检测(抗滑移系数、轴力)、钢材金相检测分析(显微组织分析、显微硬度测试)、钢材化学成分分析、钢结构无损检测、钢结构应力测试和监控、涂料检测等成套检测技术。

一、钢结构材料

从使用角度讲,强度、塑性、冷脆破坏性和可焊性等是建筑钢材的基本性能。材质的单项指标不能代表其全部特征,必须依据常规试验的各项指标进行综合评定。评定中还应收集下述资料作参考数据:钢材生产的时间、钢材供应的技术条件及其产品说明书。必须查明钢材牌号、技术指标、极限强度、屈服强度、受拉时的延伸率、冷变、反复弯曲、冲击韧性与化学成分等。

材质检验包括钢材型材(包括焊接H型钢、焊管)、焊接球、螺栓球以及连接紧固件的检测,型材、焊接球、螺栓球是钢结构工程的基本元素,它的质量直接关系到工程的质量。

型材的做法是将材料铣成长宽一定的试件然后进行拉伸冷弯试验,对其物理性能进行检测;焊接球是按标准焊上一定直径的配管,然后进行抗拉抗压试验;螺栓球与焊接球差不多,只是没有抗压试验;连接紧固件,对我们来说主要是高强螺栓。高强螺栓的质量主要控制项目包括最小荷载检测、预拉力复验、扭距检测、扭距系数复验及抗滑移系数检测。钢材材质的力学试验和化学分析结果,都应符合相应规程的规定。

二、钢结构检测

(一)用测厚仪测定钢结构截面厚度

钢结构由于加工精确程度和断面锈蚀的影响,钢结构断面厚度往往有些变化。特别是锈蚀使截面减薄,承载能力下降,对结构安全度影响是很大的。因此,测定钢结构截面厚度是非常重要的一项任务。

目前,测定厚度一种是卡尺,一种是用测厚仪测定厚度。下面介绍用超声波数字测厚仪测定截面厚度的方法。

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,分界面上会发生声的反射,从探头发射的超声波,经过延迟块而进入被测件,超声波到达分界面时,而被反射回来,又通过延迟块被接收探头接收,测出发射脉冲到接收脉冲之间的时间,扣除延迟块时间,根据声速、时间、距离三者关系,求出被测件的厚度。即仪器显示的厚度值。如1.2～100mm的仪器显示值为20.88,即20.88mm,其精确度为0.01mm。

(二)钢结构涂层厚度的测定

在钢结构鉴定中,涂层好坏及涂层厚度是一个重要参数,因此测定涂层厚度是一项重要项目。

涂层厚度测定一般用磁性测厚仪测定,国内外均有产品。国产涂层磁性测厚仪用天津市材料试验机厂的产品,名称是QCC-A型磁性测厚仪。

用磁性测厚仪时,要调好仪器,使其具有正常工作性能。

首先要确定测量范围,第一档为0～50μm,第二档为0～500μm。

测量时,用探头接触被测涂层。测定时首先要清除涂层表面灰尘和油污,以防影响精度。

测试时根据涂层具体情况确定,首先通过仪器确定有无涂层,因在长期环境作用下涂层损伤直至消失涂层,涂层消失与否是涂层的重要参数。因为有无残留涂层是结构锈蚀程度一个重要界限,也是永久性评估的重要界限。

(三)钢结构屋架挠度的测定

钢屋架一般跨度都较大,如21、24、30m等,测量挠度较困难,必须用很大的力把钢丝拉紧,而且钢丝要求具有一定的抗拉强度。测量时关键要把握住钢丝拉直,使测量数值准确。同时,最好有竣工记录,原钢屋架在施工后有否反拱或挠度值。这两个值确定之后才能确定屋架在荷载作用下的应力挠度值。当然往往由于施工安装时就有反拱,使用后仍然有后拱,测出来的挠度值是负挠度,因此,测定数值一定标明正负值。

测定挠度时最好确定固定点,即一般在跨中确定测点。如倾仪果测定时拉钢丝中间遇有障碍。如角钢、电线等,此时必须在两端垫支点,以使钢丝拉直。垫支点时,测量出的挠度值必须减去两支点高度的平均值,才‘是实际挠度值。同时为了确保跨度端点的固定位置,两端要有专人掌握端点固定位置并标出端点与实际屋架端点的距离,以求出实际的测量挠度时的跨度值。

三、钢结构的质量检测与评定

几何尺寸的偏差,构件的非线性,结构焊接和铆接质量低劣,底漆和涂料质量不好,是钢结构在制造阶段的主要缺陷;结构位置的偏差,运输和安装时由于机械作用引起构件的扭曲和局部变形,连接节点处构件的装配不精确,安装连接质量差,漏装或少装某些扣件、缀板,焊缝尺寸偏差等,均属安装的缺陷;使用过程中实际产生的作用与原设计的偏离,材料的腐蚀和腐蚀引起构件横断面面积的减小,在交变荷载作用下金属内部结构强度发生变化和疲劳现象以及引起连接破坏等,均属使用中的缺陷。由于这些缺陷的存在和相互影响,使结构整体和局部受到不同程度的损坏。

钢结构的质量检验除按规程进行材质的力学性能检测与有关化学成分分析外,应进行承载能力、变形、锈蚀、损伤四个方面的检测及综合评定,以确定其质量等级。

(一)材质检验与测定

从使用角度讲,强度、塑性、冷脆破坏性和可焊性等是建筑钢材的基本性能。材质的单项指标不能代表其全部特征,必须依据常规试验的各项指标进行综合评定。评定中还应收集下述资料作参考数据:钢材生产的时间、钢材供应的技术条件及其产品说明书。必须查明钢材牌号、技术指标、极限强度、屈服强度、受拉时的延伸率、冷变、反复弯曲、冲击韧性与化学成分等。

钢材材质的力学试验和化学分析结果,都应符合相应规程的规定。

(二)钢结构构件变形检验与评定

钢结构的最后综合评定是由承载能力、变形、锈蚀、损伤四个方面进行综合考虑和分析,并以承载能力为主给出等级。

关于锈蚀和损伤的等级划分,执行中可参照施工验收规范和钢结构设计规范规定条文进行。但综合评定的最后确定“标准”规定:

1.当变形比承载能力低一级时,仍按承载能力等级确定。

2.当变形比承载能力低两级时,且锈蚀和损伤又较严重时,按承载能力降低一级确定。

(三)钢结构的强度、变形及缺陷检测

钢结构强度及形变的检测,常用的有电测法与机测法。电测法就是利用电学量(如电流、电阻、电容等)的变化及其电学变化量与力学量之关系来测定其力学量(如应变及其应力);其测定的范围有静态和动态两种。机测法主要是测定其形变(如挠度、倾角与伸缩形变恒等)。另外,还有表面硬度法,就是利用硬度与强度之间的关系来获得其强度值。

关于钢结构缺陷的检测,常用的有超声波法与电磁法。对已建钢结构鉴定时,检查钢结构材质是很重要的测定内容。最理想的方法是在结构非主要受力部位截取试样,由拉伸试验确定相应的强度指标。但这同样会损伤结构,影响它的正常工作,并需要进行补强。一般采用表面硬度法间接推断钢材强度。

在钢结构建筑物中,钢构件之间多采用焊接连接。所谓焊缝无损检测,就是为了判定焊接结构或焊件在成型后能否满足使用要求,在不进行大面积破坏性试验的情况下对焊缝进行检测的技术。

参考文献

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