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四川省建筑科学研究院钢结构检测一、钢结构应用的前景二、钢结构各检测规范的适用范围三、钢结构检测的主要内容四、其它相关问题一、钢结构应用的前景我国1996年钢产量1亿吨，2010年钢产量达到6亿吨。钢材的使用经历了从“节约---合理使用---大力推广”的过程。建筑用的钢材约占总钢材的1/3,其中90%以上是线材，钢结构用量占建筑用钢的5%左右。钢结构主要应用于以下几个方面：•轻钢结构(单层工业厂房)---门式刚架体系用钢量指标30-70kg／m2（见照片）•网格结构(体育馆、体育场、航站楼)---网架结构、网壳结构用钢量指标20-40kg／m2（见照片）二、钢结构各检测规范的适用范围规范名称适用范围及相互关系《钢结构现场检测技术标准》GB/T50621-2010对钢结构在建建筑和既有建筑，具有指导性《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001施工质量验收(新建工程)，强调验收《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级》GB11345-89母材厚度不小于8mm的全熔透焊缝，有具体的操作程序。《钢结构超声波探伤及质量分级法》JG/T203-2007代替：JG/T3034.1-1996、JG/T3034.2-1996焊接空心球网架：母材厚度不小于4mm，球径不小于120mm，管径不小于60mm螺栓球网架:母材厚度不小于3.5mm，管径不小于48mm备注：建筑工程钢结构检测不宜采用“压力容器无损检测(JB4730-2005)”标准，其要求较高，如超声波探伤当量φ1×6平底孔。钢结构检测的分类《钢结构现场检测技术标准》GB/T50621-2010•钢结构的检测可分为在建钢结构的检测和既有钢结构的检测。在建钢结构的检测•当遇到下列情况之一时，应按在建钢结构进行检测：•1钢结构材料检查或施工验收过程中需要了解质量状况；•2对施工质量或材料质量有怀疑或争议；•3对工程事故,需要通过检测，分析事故原因以及对结构可靠性的影响。既有钢结构的检测•1钢结构安全鉴定；•2钢结构抗震鉴定；•3钢结构大修前的可靠性鉴定；•4建筑改变用途、改造、加层或扩建前的鉴定；•5受到灾害、环境侵蚀等影响的鉴定；•6对既有钢结构的可靠性有怀疑或争议。三、钢结构检测的主要内容•钢结构中所用的材料一般是由钢厂批量生产，并有合格证明或材质证明，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)原材料（钢材）复验（实验室）；•(2)连接(焊接、螺栓连接)的检测（实验室、现场）；•（3）钢材厚度的检测（现场、实验室）；•（4)钢材品种的检测(实验室）；•（5）构件尺寸及变形的检测（现场）；•(6)防火层及防腐涂层厚度检测（现场）；•（1）原材料（钢材）复验（GB50205-2001）•钢材抽样复验的规定：•1国外进口钢材；•2钢材混批；•3板厚等于或大于40mm，且设计有z向性能要求的厚板；•4建筑结构安全等级为一级，大跨度钢结构中主要受力构件所采用的钢材；•5设计有复验要求的钢材；•6对质量有疑义的钢材。钢材基础知识（A）•牌号表示方法：•1、碳素结构钢：钢的牌号由代表屈服强度的汉语拼音字母、屈服强度的数值、质量等级符号、脱氧方法等4个部分按顺序组成。例如：Q235B•符号：•Q——钢材屈服强度；•A、B、C、D——分别表示质量等级(A级钢不完全保证化学成分，可不做冲击试验；B级做常温冲击试验，V型缺口；C级、D级作为重要的焊接结构用）；•F——沸腾钢；•Z——镇静钢；•TZ——特殊镇静钢。钢材基础知识（B）•2、低合金结构钢•钢的牌号由代表屈服强度的汉语拼音字母、屈服强度的数值、质量等级符号3个部分按顺序组成。例如：Q345B钢材检验规则•钢材应成批验收，每批由同一牌号、同一炉号、同一质量等级、同一品种、同一尺寸、同一交货状态的钢材组成。每批重量应不大于60吨•公称容量比较小的炼钢炉冶炼的钢轧成的钢材，同一冶炼、浇注和脱氧方法、不同炉号、同一牌号的A级钢或B级钢，允许组成混合批，但每批个炉号含碳量之差不得大于0.02％，含锰量之差不得大于0.15％钢材力学性能检验项目和方法检验项目取样数量（个/批）取样方法试验方法评定标准屈服强度、抗拉强度、伸长率1（2）«金属拉伸实验试样方法»GB/T228冷弯1（2）«金属弯曲试验方法»GB232冲击功3«钢材力学性能及工艺性能试验取样规定»GB2975«金属夏比缺口冲击试验方法»GB/T229钢材产品相应国家标准补充试验•当被检验钢材的屈服强度或抗拉强度或伸长率不满足要求时，应补充取样进行拉伸试验。补充试验应将同类构件同一规格的钢材划为一批，每批抽样3个。钢板Z向性能钢板厚度方向性能级别Z15、Z25、Z35应进行含硫量、断面收缩率检测。其技术参数应符合下表要求。钢板厚度方向性能级别及其含硫量、断面收缩率值级别含硫量≤（％）断面收缩率（％）三个试样平均值不小于单个试样值不小于Z150.011510Z250.0072515Z350.0053525冲击试验•金属材料在使用过程中除应具有足够的强度和塑性，还要求具有一定的韧性，即具有在塑性变形和断裂过程中吸收足够能量的能力。在服役条件下韧性足够的金属材料构件及零件不至于突然发生脆性断裂，从而保证其安全性。冲击试验原理•用规定几何形状的缺口试样置于试验机两支座之间，缺口背面向打击面放置，用摆锤一次打击试样，测定试样的吸收能量。由于大多数材料冲击值随温度变化，因此试验应在规定温度下进行。当不在室温下试验时，试样必须在规定条件下加热或冷却，以保持规定的温度。冲击试验的温度•对于实验温度有规定的，应在规定温度±2℃范围内进行。如果没有规定，室温冲击试验应在23℃±5℃范围内进行。夏比冲击试验（常用）•夏比冲击试验是用于评定金属材料韧性应用最广泛的一种传统力学性能试验，试验中通过一次施加过载力来显示试样的缺口特性。虽然试验中测定的冲击功值不能直接用于工程计算，但试验数据对于金属材料的组织结构、冶金缺口敏感性，特别是测定钢的缺口敏感性方面是重要的手段之一。冲击试验结果处理•冲击吸收功有效位数•读取每个试样的冲击吸收能量，应至少估读到0.5J或0.5个标度单位（取两者之间较小值）。过多保留有效位数则夸大了实验的测量精度，有效位数不够则增大了误差。标准试验方法规定，实验结果至少应保留两位有效数字，修约方法按GB/T8170执行。冲击试验中特殊情况的处理•对于试样试验后没有完全断裂，可以报出冲击吸收能量，或与完全断裂试样结果平均后报出；当由于试验机打击能量不足，试样未完全断开，吸收能量不能确定，试验报告应注明用×J的试验机试验，试样未断开。•试验后的冲击试样端口出现可见裂纹或缺陷时，要在试验报告中注明，试验委托者可根据端口情况了解产品质量。•试验中当发现操作不符合要求时，且试验打断时有卡锤现象时，由于得到的结果已经不准确，因此实验结果无效，应重新补做试验。金属的硬度试验•硬度是材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压入或刻划的能力，是衡量材料软硬程度的一种性能。•硬度试验方法可分为压入法和刻划法，在压入法中有分为静态力试验法和动态力试验方法，其中以静态硬度试验方法应用最为普遍。•根据压头材料、形状及尺寸和试验力大小不同，度量值不同。有洛氏硬度（HR）、布氏硬度（HBW）、维氏硬度（HV）（维氏硬度是作为仲裁试验的方法，精度最高）金属布氏硬度（HBW）•金属布氏硬度试验方法是应用较广泛的静载硬度试验方法，其特点是：用较大直径的球体压头，压出面积较大的压痕，适合于铸铁等晶粒粗大的金属材料硬度的测定。由于可以测定金属各组成部分的综合硬度值，因此很少受到个别组织的影响，用的直径球体测定的硬度值比较稳定，精度高，而且试验操作简单。对试样制备的要求，比起其他方法要宽些。金属洛氏硬度试验•金属材料洛氏硬度方法是采用测量压痕深度的方法，通过放大后，从指示盘或投影仪上直接显示试样的硬度。试验操作比较简单和迅速，工作效率高，对于成批生产中硬度的检验很适用。由于采用的试验力小，因此压痕较浅，对工件表面损伤很小，则可用于测定半成品或成品工件的硬度。试验中使用三种压头，配合不同的试验力，可测定较硬或较软材料的硬度，使用范围较广。由于采用测量压痕深度的方法表示试样的硬度，因而影响洛氏硬度准确性的因素较多，洛氏硬度测量结果准确性较维氏和布氏硬度测量结果差。（2）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。譬如，重庆綦江彩虹桥，于1996年建成投入使用，1999年1月4日垮塌，其主要原因是该桥的主要受力拱架钢管焊接质量不合格，存在严重缺陷，个别焊缝有陈旧性裂痕。•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)用直尺或靠尺检查其平整度；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。•焊缝的检测、螺栓连接副的检测连接方式一：焊接•焊接材料•焊条应符合现行国家标准«碳钢焊条»（GB/T5117）、«低合金钢焊条»（GB/T5118）的规定•焊接缺陷•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。焊缝的缺陷种类构件(焊缝)的无损检测方法金属探伤五种无损检测方法无损检测技术基本原理能检测出的缺陷磁粉检测(MT)*MagneticTesting磁场作用表面及近表面缺陷渗透检测(PT)PenetrantTesting毛细管作用表面开口缺陷涡流检测(ET)EddyTesting电磁感应作用表面及近表面缺陷，压力容器超声波检测(UT)*UltrasonicTesting超声波反射原理内部缺陷，对面积型缺陷(如裂纹、未熔合)较敏感射线照测(RT)RadiographyTesting射线衰减原理内部缺陷，对体积型缺陷(如气孔、夹渣)较敏感焊缝外观质量检查•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，采用磁粉或渗透探伤。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。焊缝外观质量检查(一)焊缝外观质量检查(二)磁粉探伤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，如下图。漏磁场的形成磁粉检测基本方法•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。磁粉检测相关知识介绍（一）•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，则只能采用干法。磁粉检测相关知识介绍（二）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