淺析建筑鋼結(jié)構(gòu)材料檢測(cè)

聞 敏

摘要:文章簡(jiǎn)要介紹了建筑鋼結(jié)構(gòu)材料特性與檢測(cè)方法,重點(diǎn)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)檢測(cè)方法與質(zhì)量檢測(cè)方法闡述分析,以保證輕鋼結(jié)構(gòu)建筑質(zhì)量,充分發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)材料性能。

關(guān)鍵詞:鋼結(jié)構(gòu)檢測(cè);鋼結(jié)構(gòu)材料;質(zhì)量檢測(cè);質(zhì)量評(píng)定

中圖分類號(hào):TU528文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1009-2374(2009)22-0170-02

鋼結(jié)構(gòu)檢測(cè)在提升單項(xiàng)檢測(cè)技術(shù)的同時(shí),注重發(fā)展和實(shí)現(xiàn)專業(yè)間的一體化,完善了成套的鋼結(jié)構(gòu)檢測(cè)技術(shù),包括鋼材力學(xué)性能檢測(cè)(拉伸、彎曲、沖擊、硬度)、鋼結(jié)構(gòu)緊固件力學(xué)性能檢測(cè)(抗滑移系數(shù)、軸力)、鋼材金相檢測(cè)分析(顯微組織分析、顯微硬度測(cè)試)、鋼材化學(xué)成分分析、鋼結(jié)構(gòu)無損檢測(cè)、鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)力測(cè)試和監(jiān)控、涂料檢測(cè)等成套檢測(cè)技術(shù)。

一、鋼結(jié)構(gòu)材料

從使用角度講,強(qiáng)度、塑性、冷脆破壞性和可焊性等是建筑鋼材的基本性能。材質(zhì)的單項(xiàng)指標(biāo)不能代表其全部特征,必須依據(jù)常規(guī)試驗(yàn)的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)定。評(píng)定中還應(yīng)收集下述資料作參考數(shù)據(jù):鋼材生產(chǎn)的時(shí)間、鋼材供應(yīng)的技術(shù)條件及其產(chǎn)品說明書。必須查明鋼材牌號(hào)、技術(shù)指標(biāo)、極限強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、受拉時(shí)的延伸率、冷變、反復(fù)彎曲、沖擊韌性與化學(xué)成分等。

材質(zhì)檢驗(yàn)包括鋼材型材(包括焊接H型鋼、焊管)、焊接球、螺栓球以及連接緊固件的檢測(cè),型材、焊接球、螺栓球是鋼結(jié)構(gòu)工程的基本元素,它的質(zhì)量直接關(guān)系到工程的質(zhì)量。

型材的做法是將材料銑成長(zhǎng)寬一定的試件然后進(jìn)行拉伸冷彎試驗(yàn),對(duì)其物理性能進(jìn)行檢測(cè);焊接球是按標(biāo)準(zhǔn)焊上一定直徑的配管,然后進(jìn)行抗拉抗壓試驗(yàn);螺栓球與焊接球差不多,只是沒有抗壓試驗(yàn);連接緊固件,對(duì)我們來說主要是高強(qiáng)螺栓。高強(qiáng)螺栓的質(zhì)量主要控制項(xiàng)目包括最小荷載檢測(cè)、預(yù)拉力復(fù)驗(yàn)、扭距檢測(cè)、扭距系數(shù)復(fù)驗(yàn)及抗滑移系數(shù)檢測(cè)。鋼材材質(zhì)的力學(xué)試驗(yàn)和化學(xué)分析結(jié)果,都應(yīng)符合相應(yīng)規(guī)程的規(guī)定。

二、鋼結(jié)構(gòu)檢測(cè)

(一)用測(cè)厚儀測(cè)定鋼結(jié)構(gòu)截面厚度

鋼結(jié)構(gòu)由于加工精確程度和斷面銹蝕的影響,鋼結(jié)構(gòu)斷面厚度往往有些變化。特別是銹蝕使截面減薄,承載能力下降,對(duì)結(jié)構(gòu)安全度影響是很大的。因此,測(cè)定鋼結(jié)構(gòu)截面厚度是非常重要的一項(xiàng)任務(wù)。

目前,測(cè)定厚度一種是卡尺,一種是用測(cè)厚儀測(cè)定厚度。下面介紹用超聲波數(shù)字測(cè)厚儀測(cè)定截面厚度的方法。

采用超聲波脈沖反射法。超聲波從一種均勻介質(zhì)傳播到另一種均勻介質(zhì)時(shí),分界面上會(huì)發(fā)生聲的反射,從探頭發(fā)射的超聲波,經(jīng)過延遲塊而進(jìn)入被測(cè)件,超聲波到達(dá)分界面時(shí),而被反射回來,又通過延遲塊被接收探頭接收,測(cè)出發(fā)射脈沖到接收脈沖之間的時(shí)間,扣除延遲塊時(shí)間,根據(jù)聲速、時(shí)間、距離三者關(guān)系,求出被測(cè)件的厚度。即儀器顯示的厚度值。如1.2～100mm的儀器顯示值為20.88,即20.88mm,其精確度為0.01mm。

(二)鋼結(jié)構(gòu)涂層厚度的測(cè)定

在鋼結(jié)構(gòu)鑒定中,涂層好壞及涂層厚度是一個(gè)重要參數(shù),因此測(cè)定涂層厚度是一項(xiàng)重要項(xiàng)目。

涂層厚度測(cè)定一般用磁性測(cè)厚儀測(cè)定,國(guó)內(nèi)外均有產(chǎn)品。國(guó)產(chǎn)涂層磁性測(cè)厚儀用天津市材料試驗(yàn)機(jī)廠的產(chǎn)品,名稱是QCC-A型磁性測(cè)厚儀。

用磁性測(cè)厚儀時(shí),要調(diào)好儀器,使其具有正常工作性能。

首先要確定測(cè)量范圍,第一檔為0～50μm,第二檔為0～500μm。

測(cè)量時(shí),用探頭接觸被測(cè)涂層。測(cè)定時(shí)首先要清除涂層表面灰塵和油污,以防影響精度。

測(cè)試時(shí)根據(jù)涂層具體情況確定,首先通過儀器確定有無涂層,因在長(zhǎng)期環(huán)境作用下涂層損傷直至消失涂層,涂層消失與否是涂層的重要參數(shù)。因?yàn)橛袩o殘留涂層是結(jié)構(gòu)銹蝕程度一個(gè)重要界限,也是永久性評(píng)估的重要界限。

(三)鋼結(jié)構(gòu)屋架撓度的測(cè)定

鋼屋架一般跨度都較大,如21、24、30m等,測(cè)量撓度較困難,必須用很大的力把鋼絲拉緊,而且鋼絲要求具有一定的抗拉強(qiáng)度。測(cè)量時(shí)關(guān)鍵要把握住鋼絲拉直,使測(cè)量數(shù)值準(zhǔn)確。同時(shí),最好有竣工記錄,原鋼屋架在施工后有否反拱或撓度值。這兩個(gè)值確定之后才能確定屋架在荷載作用下的應(yīng)力撓度值。當(dāng)然往往由于施工安裝時(shí)就有反拱,使用后仍然有后拱,測(cè)出來的撓度值是負(fù)撓度,因此,測(cè)定數(shù)值一定標(biāo)明正負(fù)值。

測(cè)定撓度時(shí)最好確定固定點(diǎn),即一般在跨中確定測(cè)點(diǎn)。如傾儀果測(cè)定時(shí)拉鋼絲中間遇有障礙。如角鋼、電線等,此時(shí)必須在兩端墊支點(diǎn),以使鋼絲拉直。墊支點(diǎn)時(shí),測(cè)量出的撓度值必須減去兩支點(diǎn)高度的平均值,才‘是實(shí)際撓度值。同時(shí)為了確?？缍榷它c(diǎn)的固定位置,兩端要有專人掌握端點(diǎn)固定位置并標(biāo)出端點(diǎn)與實(shí)際屋架端點(diǎn)的距離,以求出實(shí)際的測(cè)量撓度時(shí)的跨度值。

三、鋼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量檢測(cè)與評(píng)定

幾何尺寸的偏差,構(gòu)件的非線性,結(jié)構(gòu)焊接和鉚接質(zhì)量低劣,底漆和涂料質(zhì)量不好,是鋼結(jié)構(gòu)在制造階段的主要缺陷;結(jié)構(gòu)位置的偏差,運(yùn)輸和安裝時(shí)由于機(jī)械作用引起構(gòu)件的扭曲和局部變形,連接節(jié)點(diǎn)處構(gòu)件的裝配不精確,安裝連接質(zhì)量差,漏裝或少裝某些扣件、綴板,焊縫尺寸偏差等,均屬安裝的缺陷;使用過程中實(shí)際產(chǎn)生的作用與原設(shè)計(jì)的偏離,材料的腐蝕和腐蝕引起構(gòu)件橫斷面面積的減小,在交變荷載作用下金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)強(qiáng)度發(fā)生變化和疲勞現(xiàn)象以及引起連接破壞等,均屬使用中的缺陷。由于這些缺陷的存在和相互影響,使結(jié)構(gòu)整體和局部受到不同程度的損壞。

鋼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量檢驗(yàn)除按規(guī)程進(jìn)行材質(zhì)的力學(xué)性能檢測(cè)與有關(guān)化學(xué)成分分析外,應(yīng)進(jìn)行承載能力、變形、銹蝕、損傷四個(gè)方面的檢測(cè)及綜合評(píng)定,以確定其質(zhì)量等級(jí)。

(一)材質(zhì)檢驗(yàn)與測(cè)定

從使用角度講,強(qiáng)度、塑性、冷脆破壞性和可焊性等是建筑鋼材的基本性能。材質(zhì)的單項(xiàng)指標(biāo)不能代表其全部特征,必須依據(jù)常規(guī)試驗(yàn)的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)定。評(píng)定中還應(yīng)收集下述資料作參考數(shù)據(jù):鋼材生產(chǎn)的時(shí)間、鋼材供應(yīng)的技術(shù)條件及其產(chǎn)品說明書。必須查明鋼材牌號(hào)、技術(shù)指標(biāo)、極限強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、受拉時(shí)的延伸率、冷變、反復(fù)彎曲、沖擊韌性與化學(xué)成分等。

鋼材材質(zhì)的力學(xué)試驗(yàn)和化學(xué)分析結(jié)果,都應(yīng)符合相應(yīng)規(guī)程的規(guī)定。

(二)鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件變形檢驗(yàn)與評(píng)定

鋼結(jié)構(gòu)的最后綜合評(píng)定是由承載能力、變形、銹蝕、損傷四個(gè)方面進(jìn)行綜合考慮和分析,并以承載能力為主給出等級(jí)。

關(guān)于銹蝕和損傷的等級(jí)劃分,執(zhí)行中可參照施工驗(yàn)收規(guī)范和鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定條文進(jìn)行。但綜合評(píng)定的最后確定“標(biāo)準(zhǔn)”規(guī)定:

1.當(dāng)變形比承載能力低一級(jí)時(shí),仍按承載能力等級(jí)確定。

2.當(dāng)變形比承載能力低兩級(jí)時(shí),且銹蝕和損傷又較嚴(yán)重時(shí),按承載能力降低一級(jí)確定。

(三)鋼結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、變形及缺陷檢測(cè)

鋼結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及形變的檢測(cè),常用的有電測(cè)法與機(jī)測(cè)法。電測(cè)法就是利用電學(xué)量(如電流、電阻、電容等)的變化及其電學(xué)變化量與力學(xué)量之關(guān)系來測(cè)定其力學(xué)量(如應(yīng)變及其應(yīng)力);其測(cè)定的范圍有靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種。機(jī)測(cè)法主要是測(cè)定其形變(如撓度、傾角與伸縮形變恒等)。另外,還有表面硬度法,就是利用硬度與強(qiáng)度之間的關(guān)系來獲得其強(qiáng)度值。

關(guān)于鋼結(jié)構(gòu)缺陷的檢測(cè),常用的有超聲波法與電磁法。對(duì)已建鋼結(jié)構(gòu)鑒定時(shí),檢查鋼結(jié)構(gòu)材質(zhì)是很重要的測(cè)定內(nèi)容。最理想的方法是在結(jié)構(gòu)非主要受力部位截取試樣,由拉伸試驗(yàn)確定相應(yīng)的強(qiáng)度指標(biāo)。但這同樣會(huì)損傷結(jié)構(gòu),影響它的正常工作,并需要進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。一般采用表面硬度法間接推斷鋼材強(qiáng)度。

在鋼結(jié)構(gòu)建筑物中,鋼構(gòu)件之間多采用焊接連接。所謂焊縫無損檢測(cè),就是為了判定焊接結(jié)構(gòu)或焊件在成型后能否滿足使用要求,在不進(jìn)行大面積破壞性試驗(yàn)的情況下對(duì)焊縫進(jìn)行檢測(cè)的技術(shù)。

參考文獻(xiàn)

[1]姚南,張?zhí)焐?王元清,石永久.北京某景觀橋鋼結(jié)構(gòu)的檢測(cè)鑒定與加固設(shè)計(jì)[J].工程抗震與加固改造,2009,(1).

[2]陳昌劍.鋼結(jié)構(gòu)檢測(cè)及加固措施[J].商品與質(zhì)量,2009,(S2).

[3]宋嵩岳,邵華榮.小型工程檢測(cè)技術(shù)與管理[J].河南科技,2005,(8).

[4]艾思平.結(jié)構(gòu)檢測(cè)與加固技術(shù)的研究及其工程實(shí)踐[D].合肥工業(yè)大學(xué),2006.