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(gāng)结(jié)构(gòu)建筑(zhù)质量,充分发挥钢结构材料性能(néng)。
关键词:钢结构检测;钢结构材料;质量检(jiǎn)测;质量评定
钢(gāng)结构(gòu)检(jiǎn)测在提升单项检测技术的同时,注重(chóng)发展和实现专业间的一体化(huà),完善了成套的(de)钢结构(gòu)检测技术,包括钢材力(lì)学性能检测(拉伸、弯曲、冲击、硬度)、钢结构紧固件(jiàn)力学性能检测(cè)(抗滑移(yí)系数、轴力)、钢材金相检测分析(显微组织分析、显微硬度(dù)测(cè)试)、钢材化学成分分析、钢结构无损检测、钢结构应力(lì)测试和监控、涂料检测等(děng)成(chéng)套检测技术。
一、钢结构材(cái)料
从使用角度讲,强(qiáng)度、塑性、冷脆破坏性和可焊性等是建筑钢材的基本性能。材(cái)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(hé)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(shù)条(tiáo)件(jiàn)及其(qí)产(chǎn)品说明书。必须查明钢(gāng)材牌号、技术指标、极限强度、屈服强度、受拉(lā)时(shí)的延伸率、冷变、反复弯曲、冲(chōng)击韧性与化学成分(fèn)等。
材质(zhì)检验包括钢材型材(包括焊(hàn)接H型钢、焊管)、焊接球、螺栓球以及连接紧固件(jiàn)的检测,型材、焊接球(qiú)、螺栓球是钢结构工(gōng)程的基本元素,它的质量直接关系到工程的质量。
型材的做(zuò)法(fǎ)是将材料铣成(chéng)长宽一定的试件然后进行拉伸冷弯试验,对(duì)其物理性能进行检测;焊接球是按标准焊上一定直径的(de)配管,然后进行抗拉抗压试验;螺(luó)栓球与焊接球差不多,只是没有抗压试验;连接紧固件(jiàn),对我们来说主要是高强螺栓。高强螺栓(shuān)的质量主(zhǔ)要控制项目(mù)包括最小荷载检测、预拉力(lì)复验、扭距检测、扭距系数复(fù)验及抗(kàng)滑移系数检测。钢材材质(zhì)的力(lì)学试验和化学分析结果,都应符合相应规程的(de)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(chéng)度和断面锈蚀的影响,钢结构断面厚(hòu)度往往有些变化。特别是锈蚀(shí)使截(jié)面减薄,承载能(néng)力下降,对结构安全度影响是很大(dà)的。因此,测定钢(gāng)结构(gòu)截面厚度是非常重要的(de)一项任(rèn)务。
目前,测定厚度一(yī)种是卡尺,一种是(shì)用测厚仪测定厚度。下面介绍用超(chāo)声波数字测厚仪测定(dìng)截面厚度的方(fāng)法。
采用超(chāo)声波脉冲反射法。超声波从一(yī)种均匀介质传播到另一种均匀介质时,分界(jiè)面上会发生声(shēng)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(shēng)波到达分界(jiè)面时,而被反射回来,又通过(guò)延迟块被接收(shōu)探头接收,测出(chū)发射脉冲到接收脉冲之间的时间,扣除(chú)延迟块时间,根(gēn)据声速、时间、距(jù)离三者关系,求出被测件的(de)厚(hòu)度。即仪器显示的厚度值。如1.2~100mm的(de)仪器显(xiǎn)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(gòu)鉴定中(zhōng),涂层好坏及涂层厚度是一(yī)个重要参数,因此测定涂层厚度是一项重要项目。
涂层(céng)厚度测定一般用(yòng)磁性(xìng)测厚仪测定,国(guó)内外均有产品。国产涂层磁性测厚仪用天津市材料(liào)试验机厂(chǎng)的产品(pǐn),名称是QCC-A型磁性(xìng)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(yào)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(cè)涂层。测定时首先要清除涂层(céng)表面灰尘和油污,以防影响精度。
测试(shì)时根据涂层(céng)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(sǔn)伤直至消失涂层,涂层消失与否是涂(tú)层的重要(yào)参数(shù)。因为有无残留涂层是结构锈蚀程度一个重要界限,也是永(yǒng)久性评(píng)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(rú)21、24、30m等,测量挠度较困难,必须用很大的力(lì)把钢丝拉紧,而(ér)且钢丝(sī)要求具有一定的抗拉强度(dù)。测量时(shí)关键要把握住钢丝拉直,使测量数值准(zhǔn)确。同时,最好有竣工(gōng)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(què)定屋架在荷载作用下的应力挠度值。当然往往(wǎng)由(yóu)于施工安装时就有反(fǎn)拱,使用后仍然有(yǒu)后拱,测出来的挠度值(zhí)是负挠度(dù),因此,测定数值一定标明(míng)正负值。
测(cè)定挠度时最好确定固定点(diǎn),即(jí)一般在跨中确定测点。如倾仪果(guǒ)测定时拉钢丝中间遇有障碍。如角钢、电线等,此时必须在(zài)两端垫支点,以(yǐ)使钢丝拉直。垫支点时,测量出的挠度值必须减去(qù)两支点(diǎn)高度(dù)的平(píng)均值,才‘是实际挠度值。同时为(wéi)了确保跨(kuà)度(dù)端点的固定位置,两端要有专人掌握端点固(gù)定位置并标出端点与(yǔ)实际屋(wū)架(jià)端点的(de)距离,以求出实际(jì)的测(cè)量挠度时的跨度值。
三、钢结构的(de)质量检测与评定
几何尺寸的偏差,构(gòu)件的非线性,结构焊接和铆接(jiē)质量低劣(liè),底漆和涂料质量不好(hǎo),是钢结构在制造阶段的主要缺陷;结构位置的偏差,运(yùn)输和安装时由于机械作用引起构(gòu)件的(de)扭曲和局部(bù)变形,连接节点处构件的装配不精确,安装连(lián)接质量差,漏装或少装某些扣件、缀板(bǎn),焊缝(féng)尺(chǐ)寸偏差等,均属安装的缺陷;使用过程中实(shí)际(jì)产生的作用与原设计的偏(piān)离,材料的腐蚀和腐蚀引起构件横断面面(miàn)积的(de)减小,在交变荷载作用下金属内部结构强度(dù)发生变化和疲劳现象以及引起连接破(pò)坏等(děng),均属使(shǐ)用中的缺陷。由于这些缺陷的存(cún)在和相互影响,使结构整体和局部受(shòu)到不同程度(dù)的损坏。
钢结构的质量检验除按规程进(jìn)行材质的力学性能检测与(yǔ)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(de)检测及(jí)综合评定,以确定其质(zhì)量(liàng)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(hé)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(biǎo)其全部特征,必须(xū)依据常规试验的各(gè)项(xiàng)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(chǎn)的时(shí)间、钢材供应的技术条(tiáo)件(jiàn)及其产品说明书。必须查明钢材牌号、技术指标、极限(xiàn)强度、屈服强度、受拉时的延伸率、冷变、反复弯曲、冲击(jī)韧性与化学成分等。
钢材材质的力学试验(yàn)和化(huà)学分(fèn)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(yǔ)评定(dìng)
钢结构的最后综合评定是由承载能力、变形、锈蚀(shí)、损伤四个方面进行综(zōng)合(hé)考虑和分析(xī),并以承载能(néng)力为主给出等级。
关于锈蚀和损伤的等级划分,执行(háng)中可参照施(shī)工验收规范和钢结(jié)构设计规范规定条文进行。但综合评(píng)定(dìng)的(de)最后确定(dìng)“标准”规定:
1.当变形比承载能力低一级(jí)时,仍按承载能力等级确定。
2.当变形(xíng)比承载能力低两级时,且(qiě)锈(xiù)蚀和损伤又较严重时,按(àn)承载能力降(jiàng)低一级(jí)确定。
(三)钢结(jié)构的强度、变形及缺陷检测
钢结构强度(dù)及形变的检测,常用的有电测法与机测法。电测法(fǎ)就是利用电学量(如电流、电阻、电容等)的(de)变(biàn)化及其电学变化(huà)量与力学量之关系来测(cè)定其力学(xué)量(如应变(biàn)及其应力);其测定的范围有静态和动态(tài)两种(zhǒng)。机测法主要是测定其形变(如挠度、倾(qīng)角与伸缩形变恒等)。另外,还有表面硬度法(fǎ),就是利用硬度(dù)与强度之间的关系来获(huò)得其强度值。
关于钢结构缺陷的检测,常用的有(yǒu)超声波法(fǎ)与电磁法。对已建钢(gāng)结(jié)构鉴定时,检查钢结构材质是很重要的测定(dìng)内容。最理想的方法是在结构非主要受力部位(wèi)截取试样,由拉(lā)伸试验确定相应的强度指标。但这同(tóng)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(duàn)钢材强度。
在钢结构建筑物中,钢构件之间多(duō)采用焊接连接。所谓焊缝无损检测,就是为了判(pàn)定焊接结构或焊件在成型后能否满足使用要求(qiú),在不进行大面积破坏性试验的情况下对(duì)焊缝进(jìn)行检测的技(jì)术。