钢结构的检测

钢结构的检测•优点：强度高、刚度大、延性好、受力可靠•缺点：连接构造复杂、耐火、耐腐蚀差以及受压容易失稳。•钢结构的检测重点有：•（１）结构尺寸及平整度检查；•（２）构件表面缺陷的检测；•（３）连接（主要为焊接和螺栓连接）；•（４）钢材锈蚀检测；•（５）防火涂层的检测。结构尺寸及平整度检查•组装连接，构件尺寸稍有偏差就会带来很大的次应力，因此需要检测构件的尺寸，检测尺寸时在构件的三个部位量测，取三处的平均值作为该尺寸的代表值。•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；偏差的允许值应符合产品标准的要求。•梁和桁架构件的变形有平面内的垂直变形和平面外的侧向变形，因此要检测两个方向的平直度。对梁、桁架可在构件支点间拉紧一根铁丝或细线，然后测量各点的垂度与偏差；•柱的变形主要有柱身倾斜与挠曲。检查时可先目测，发现有异常情况或疑点时，对柱的倾斜可用经纬仪或自柱顶吊铅垂的方法测量，绘制柱的轴线倾斜变形图。柱挠曲可在构件支点间拉紧一根铁丝或细线测量。构件表面缺陷的检测•磁粉探伤的工作原理：外加磁场对钢结构构件（铁磁性材料）进行磁化，被磁化后的构件上若不存在缺陷，则各部位的磁特性基本一致，磁力线均匀，而如果存在裂纹、气孔或非金属夹渣等缺陷时，由于它们会在构件上造成不导磁的间隙，缺陷部位的磁阻大大增加，根据磁连续性原理，构件内磁力线的传播遭到阻隔，磁力线被迫改变路径而逸出构件，并在构件表面形成漏磁场。漏磁场的强度主要取决于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，从而分析判断出构件缺陷的存在与否以及缺陷的位置和大小。•将铁磁性材料的粉末撒在构件上，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痕迹，可直观地检出缺陷。这种方法是应用最早、最广的一种构件表面缺陷的无损检测方法。•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，主要的作用是便于观察。•磁粉检测又分干法和湿法两种：•（１）干法。将磁粉直接撒在被测构件表面。通常干法检测所用的磁粉颗粒较大，所以检测灵敏度较低。但是在被测构件不允许与水或油接触时，则只能采用干法。•（２）湿法。在被测构件的表面喷上将磁粉悬浮于载液（水或煤油等）之中所形成的磁悬液，此时磁粉在液体中的移动阻力较小，因此可以较容易地向微弱的漏磁场移动，因此湿法比干法的检测灵敏度更高。连接的检测•钢结构的质量事故往往发生在连接上，故应将连接作为重点检查对象。钢构件的连接检查通常包括：•（１）检测连接板尺寸是否符合要求；•（２）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。•连接检测主要针对焊接和螺栓连接。•对于螺栓连接，可用目测与用橡胶皮包裹的锤轻敲相结合的方法检查。•正常工作的螺栓、螺母不应有松动现象，用电子扭力扳手复查螺栓的紧固扭矩是否达到设计要求。•对于承受较大振动荷载而且特别重要的螺栓，应定期卸开用放大镜检查螺栓上是否有裂纹，必要时采用超声探伤、磁力探伤等物理方法检测。•对高强螺栓的连接更应仔细检查。此外，对螺栓的直径、个数、排列方式也要一一检查核对。•钢结构的焊接是目前应用最广泛的连接方式，焊缝事故也较多，检查其缺陷有很重要的。焊缝的缺陷种类很多，有裂纹、气孔、夹渣、未熔合、虚焊、咬边、弧坑等。焊缝外观质量检查将焊缝表面清理后目测或用放大镜检查焊缝的外观质量，如表面气孔、夹渣、咬边、弧坑、焊瘤和裂纹等。目测无法确定的焊缝可采用钻孔检查、超声探伤仪或射线探测仪等方法检测。焊缝的外形尺寸一般用焊缝检验尺测量。焊缝检验尺可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等。外观检查可疑的焊缝可采用钻孔方法检查焊缝是否有气孔、夹渣、未焊透和裂纹等，检查完成后应将钻孔补满。超声波探伤•利用在弹性介质内部传播时遇到不同介质界面时发生的反射、折射、绕射和波形的振幅、相位的变化特性，可探测出尺寸约为超声波波长一半的内部微小缺陷，测量精度较高。•采用脉冲反射法的超声波探伤根据检测时采用波的不同而分为纵波探伤和横波探伤。•横波探伤采用斜探头，斜探头使声束斜向入射，根据在始脉冲与底脉冲之间是否存在探伤脉冲来判断焊缝中的缺陷。•超声波探伤不能对缺陷做出判断时，应采取射线探伤。钢材锈蚀的检测•钢材的锈蚀程度可用其截面厚度的变化来反映。检测钢材厚度前应先将钢构件表面的锈迹清除，所用仪器有超声波测厚仪和游标卡尺。•超声波测厚仪采用脉冲反射波法。•测厚仪可测出探头自发出超声波到收到底面反射波的时间差，超声波在各种钢材中的传播速度可查表或通过实测确定，根据波速和传播时间即可算出钢材的厚度。对于数字超声波测厚仪，厚度值会直接显示在显示屏上。钢材防火涂层的检测•钢结构在高温下材料强度显著降低是其一个显著的弱点，为避免钢结构在火灾中发生迅速垮塌，延长钢结构的耐火时间为火灾扑救及内部人员的逃生争取时间，钢结构构件在表面均涂有防火涂层，因此在钢结构的检测中防火涂层厚度的检测是一个重要组成。•薄型防火涂层表面裂纹宽度不应大于０．５ｍｍ，涂层厚度应符合有关耐火极限的设计要求；厚型防火涂层表面裂纹宽度不应大于１ｍｍ，防火涂料涂层厚度测定用测针测定。•测量时将探针垂直插入涂层直至钢材表面，其显示的读数即为涂层厚度。如探针不易垂直插入涂层中，可以用其他方法检测。全钢框架结构的梁和柱的防火层厚度测定，在构件长度内每隔３ｍ取一截面，对于梁和柱在所选择的位置，分别测出６个和８个点。分别计算出它们的平均值，精确０．５ｍｍ。防腐涂层厚度检测线型缺陷：缺陷的长度与宽度之比大于3.圆型缺陷：缺陷的长度与宽度之比小于或等于3.焊缝裂纹：焊缝中原子结合遭到破坏，而导致在新界面上产生缝隙。钢材品种检测钢结构动力特性检测•通过测试结构动力输入出和响应处的应变、位移、速度或加速度等时程信号，可获取结构的自振频率、模态振型、阻尼等结构动力性能参数。•符合下列情况之一的钢结构，宜对结构动力特性进行检测：•1需要进行抗震、抗风、工作环境或其他激励下的动力响应计算的结构•2需要通过动力参数进行结构损伤识别和故障诊断的结构•3在某种动力作用下，局部动力响应过大的结构。