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钢结构安全检测鉴定——钢结构材料检测

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。

1、结构用材料的检测

结构用材料是指结构承重用材料，主要包括结构用钢材、结构用铝合金及连接用材料等。结构材料检测的主要内容有：

1）结构材料的力学性能检验

结构材料的力学性能检验用以确定所用材料的力学性能指标是否符合相应的国家标准规定。力学性能主要包括：材料的强度性能(fy，fu)、塑性性能(δ、ψ)、冲击韧性(αk)、弹性模量(E)、冷弯性能(α、α/d)、硬度(Hp)等。

对于焊接结构用材料，同时应检验其焊接性能(包括施工上的可焊性及使用上的可焊性)是否符合相应的标准规定。

2）结构材料的物理分析

物理分析用以确定材料的密度、弹性模量、线膨胀系数、导数性、材料的内部缺陷等。

3）结构材料的表面质量

材料的表面质量是材料技术标准要求的内容之一，表面质量包括材料(型材)表面的裂纹、气孔、结疤、折叠及夹杂等，材料表面质量应符合相应的标准规定。

2、焊接用材料的检测

焊接用材料主要有焊条、焊丝、焊剂。

1）焊条的检测内容有：焊条尺寸、熔敷金属化学成分、焊缝熔敷金属力学性能、焊缝射线探伤、焊条药皮。对不锈钢焊条，尚应测定熔敷金属耐腐蚀性、熔敷金属铁素体含量。

2）焊丝的检测内容有：焊丝的化学成分、焊丝力学性能及射线探伤、焊丝直径及偏差、焊丝挺度、焊丝镀层、焊丝松弛直径、焊丝对接光滑程度、焊丝表面质量、熔敷金属力学性能及冲击试验、焊缝射线探伤。

3）焊剂的检测内容有：焊剂颗粒度、焊剂含水量、焊剂抗潮性、机械夹杂物、焊接工艺性能、熔敷金属拉伸性能、熔敷金属的V形缺口冲击吸收功、焊剂硫、磷含量、焊缝扩散氢含量等。所有检测项目均应符合相应的标准规定。

3、结构防护用材料的检测

结构防护材料指形成结构表面保护膜的材料，主要有防腐防锈涂料及防火涂料。检测内容包括涂料的化学成分、物理性能(黏度、干燥时间、盐水性等)、成膜表面光泽、机械性能、耐腐蚀性及涂层表面质量测定等。

钢结构工程检测鉴定内容：

  1、对房屋结构类型、建筑层数、房屋地址、建造年代、房屋朝向、房屋装修概况及房屋用途进行现场调查。
   2、根据委托方提供的图纸，对房屋钢结构布置、构件尺寸、层高等进行复核；未能提供设计图纸的对各栋房屋现有上部结构的布置、构件尺寸、层高等情况进行现场测量并绘制结构图。
   3、对房屋钢构件目前出现的裂缝、损坏、涂层脱落、钢材锈蚀、节点损伤、焊接外观缺陷、连接紧固状况等外观损坏进行检查鉴定。
   4、依据国家规范标准采用磁粉检测或渗透检测对钢构件表面质量进行检测鉴定。
   5、依照国家相关检测、验收规范选取部分钢屋架及钢结构构件，采用超声或磁粉探伤作焊缝检测，检测鉴定是否有气孔、夹渣、弧坑裂纹、电弧擦伤等缺陷。
   6、采用轴力计和扭矩扳手对钢结构螺栓连接部高强度螺栓的扭矩系数进行检测鉴定。
   7、采用电子经纬仪对房屋竖向构件进行垂直度测量，分析房屋是否出现倾斜、变形及不均匀沉降现象，具体检测数量根据现场实际情况及相关标准确定。
   8、采用全站仪或拉线法对屋架、桁架及其杆件的挠度变形进行检测鉴定。
   9、对型钢构件采用游标卡尺和千分尺对钢材的厚度进行检测鉴定。
   10、 对管材钢构件采用超声测厚仪对其管材的壁厚进行检测鉴定。
   11、采用表面硬度法对钢材的强度进行检测鉴定。
   12、采用涂层测厚仪对钢构件的防腐或防火涂层厚度进行检测鉴定。
   13、依据国家规范标准对网架结构螺栓球进行磁粉探伤。
   14、根据现场实际检测数据及设计要求，依据《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）及国家有关建筑结构设计规范，对房屋的上部结构承载力进行验算，评定房屋目前的承载能力是否满足国家规范要求、后期的安全使用要求。

钢结构荷载安全性检测鉴定的过程如下：
1、鉴定的目的
钢结构鉴定的目的主要有下列几点：检测结构的质量，说明结构的性；判断旧结构的实际承载能力，为改建扩建工程提供依据；找出事故的原因，作为今后的教训和借鉴；处理工程事故，提供技术依据。
2、鉴定前的准备工作
鉴定前的准备工作包括资料的调查和检测方案的编制，至少应包含下列内容：查看原设计图和竣工图、工程地质报告、历次加固和改造设计图、事故处理报告、竣工验收文件和检查观测记录等；调查原始施工情况；向使用方询问建筑物的使用情况；根据已有资料与实物进行初步核对、检查和分析；填写初步调查表；制定检测方案，确定必要的实测、试验和分析等的工作大纲。实际工作中对于一些早期的钢结构工程，由于当时设计规范的不配套，所以基本上没有任何的设计资料，此时图纸的绘制就是鉴定前较重要的工作，直接关系到承载力的运算和危险点的定位。
3、鉴定检查
鉴定检查是鉴定过程的开始，是对结构的普查。此过程主要采用目视的方法，辅助一些简单的仪器操作，目的是将结构或构件划分为：明显有问题，不需要进一步检测；怀疑，需要进一步检测；不存在问题或问题轻微，不需要进一步检测等三种类型并对一些明显的不符合规范的构造连接和危险点进行记录。
4、鉴定检测
鉴定检测的重点是鉴定检查中结果怀疑，需要进一步检测的结构或构件，当然，对另外两种结构或构件也应有一定的抽测数量以保证结果的准确性，特别是当要考虑危险构件对结构整体承载力的影响时，对明显有问题的构件必须做到全数检测。鉴定检测的数量可参照GB/T 50344-2004《建筑结构检测技术标准》中的要求，构件数量少或结构简单时应尽量做到全数检测。鉴定检测的内容应包括钢结构材料检测、钢结构构件的检测、钢结构连接与节点的检测等。
4.1 钢结构材料检测
钢结构材料检测直接关系到结构承载力的验算，包括钢结构钢材、紧固件等的检测。对于钢结构钢材的检测，较准确的方法是直接从结构上取样进行力学性能测试，而实际工作中，委托方出于安全的考虑，基本上都不能接受这种破坏性的检测方式，此时只能考虑无损或局部破损的检测方法，目前比较成熟的方法有表面硬度法、化学分析法等，其中表面硬度法又包括布氏硬度法、里氏硬度法等，硬度法对钢材基本无损伤而且操作简单，是目前应用较普遍的方法，化学分析法仅需要在钢材上钻取一定量试样，属于局部破损方法，不过化学分析法对检测人员的能力要求较高，过程复杂，应用的较少。当然，各种方法都有一定的局限性，要**准确的结果常常需要两种方法综合应用。紧固件的检测通常采用取样检测的方法。
4.2 钢结构构件的检测
钢结构构件的检测包括构件的几何尺寸、构造、连接、偏差与变形、缺陷与损伤、材料性能等，构件的检测通常采用目测、现场测量或常规无损方法，必要时可取样检测。构件的检测在相关标准中都有明确的方法，需要强调的是构件腐蚀的检测，构件的腐蚀是钢结构鉴定中比较常见的问题，检测时，标准规定采用钢丝刷、砂轮等方法去除表面的锈蚀层，用测厚仪检测构件厚度，和构件原始厚度比较进而判断锈蚀的程度。这种方法的缺陷在于，一方面，仅考虑了外表面的锈蚀，对于处于高湿度环境（如游泳馆）的薄壁杆件来说，如果由于焊接质量或其它原因造成杆件内部暴露在外部环境中时，杆件内部的锈蚀通常比外壁较严重，因为外壁有防锈处理而内壁没有，所以，杆件锈蚀的测定要根据其它项目的检测结果综合来考虑，必要时，应采用在杆件表面钻孔的方法进行检测。另一方面，没有考虑锈蚀的发展情况。钢结构的锈蚀是一个动态的过程，锈蚀既然存在就必然会继续发展，仅靠一个当前值并不能说明问题，正确的做法应该是从锈蚀较严重的区域向边沿测量，结合环境变动时间，锈蚀可能出现的时间，锈蚀程度，锈蚀的发展等因素给出构件破坏或变化为危险点的时间，为客户提供参考，而不能仅凭当前的结果就认为构件是安全的。
4.3 钢结构连接与节点检测
钢结构连接与节点检测包括焊接的检测、紧固件连接的检测和螺栓球（焊接球）节点的检测等，焊接的检测通常采用目测加无损探伤的方法，包括表面焊接的缺陷和内部的超声射线探伤等。紧固件连接采用目测锤击等方法检测，仅在对材料强度有怀疑时才采用取样检测的方法。螺栓球（焊接球）节点的检测采用目测加无损探伤的方法，探伤的部位为连接的套筒和封板焊缝等，必要时可取样进行节点承载力检测。
5、鉴定结果
钢结构的鉴定结果按GB 50292-1999 规定，采用安全性（承载能力、构造、位移或变形、锈蚀）等级、正常使用性（位移、锈蚀、长细比）等级并按构件、子单元、鉴定单元三个层次进行评定，应该说这种评价方法是比较全面的，但笔者认为也存在不足之处，首先，安全性和正常使用性存在很多共同之处，如位移、锈蚀等，未免繁琐而且体现不出重点，影响结构安全的构造连接、位移变形、锈蚀等，已经参与了承载能力的验算，在安全性评价中就不应该再考虑。