常州市钢结构厂房质量安全检测鉴定评估中心

钢结构工程检测鉴定——钢结构的缺陷和损坏对结构构件的影响

钢结构的缺陷和损坏对不同的结构构件的影响不同,下面就钢结构厂房中几个常用的重要构件进行分析。
1、屋盖结构
屋盖结构按其自重及风雪荷载作用进行计算, 计算简图较jingque, 试验分析理论值和实测值相近。但由于采用了薄壁柔性杆件,复杂的断面外形使节点有较高的应力集中,从而使屋架结构对荷载变化或局部**载、温度和腐蚀作用变得复杂而敏感。因此屋盖结构是工业厂房中较易受损坏和破坏的构件之一,主要表现为压杆失稳和节点板出现裂缝或破坏。制造和安装的缺陷往往使屋架的性和耐久性降低。屋架杆件初弯曲、焊接缺陷(焊缝不足、咬边、焊口不良等)、节点偏心、檩条错位等都产生附加内力, 使节点板工作条件恶化, 形成过大的集中应力, 造成板件裂缝或脆断。所以,良好的制造和安装质量, 是保证屋架安全性和耐久性的重要条件之一。莫斯科建工学院调查了20个冶金厂房的66个车间的926个屋架,发现770个有损坏, 其损害百分率为: 构件弯曲者81.8%; 局部弯曲者7.7%; 螺栓垂直偏差者4.2%;螺栓连接破坏者5.8%;节点板弯曲者0.3%; 节点板开裂
者012%。这一调查反映了屋架结构在正常使用条件下破损情况, 对检查和鉴定具有指导意义。
2、柱　子
工业厂房的柱子比其它构件处于较有利的工作条件。柱子一般按多种荷载的总作用计算, 特别是有吊车时, 柱子的计算内力较大,其选择的截面也较大, 故正常使用条件下柱子的内力小于计算值。因为多种荷载同时作用的概率是很小的, 这样,柱子在工作应力不大而截面又有较大的安全储备以及较好的力学性能和较高的防腐性能的条件下,一般在静力和动力荷载作用下造成静力或疲劳破坏的概率较小。重级工作制吊车的厂房, 在柱子与吊车梁和制动梁的连接处, 若采用刚性连接,在循环应力作用下较易形成疲劳裂缝, 造成疲劳破坏。通过调查, 柱子的典型损坏表现在以下几个方面:
(1) 由于生产工艺中违反操作规程, 常引起运输货物、磁盘及吊钩撞击柱子, 使柱肢受扭曲和局部损坏,特别是柔性腹杆的双肢柱较易受损坏。此外, 还有在工艺管线安装中对柱子造成的损坏等。
(2) 柱子在刚架平面内或平面外, 由于设计和施工安装等原理造成的偏差,虽不会降低结构承载力而造成危险,但可导致维护构件的损坏和相邻连接节点的损坏。吊车轨道偏离则可导致厂房难于正常使用。
(3) 由于地基原因, 沿厂房长度或宽度有不均匀沉降给结构带来附加内力, 也会造成厂房难于正常使用。
(4) 由于长期性潮湿或腐蚀介质作用, 柱基和连接遭受腐蚀损坏。
3、吊车梁
吊车梁是工业厂房的重要构件。吊车梁结构包括吊车梁、制动梁或制动桁架, 以及它们与柱子间的连接节点。吊车梁结构工作条件复杂,根据使用经验和现场调查资料看, 重级工作制吊车梁结构工作3～4年后即出现**批损坏。主要表现为吊车梁和制动梁与柱子连接节点受到损坏;吊车梁上翼缘焊接以及附近腹板出现疲劳裂纹; 铆接吊车梁上翼缘铆钉产生松动和角钢呈现裂纹。调查还表明,吊车梁结构损坏程度又与吊车梁的轻重级有关, 重级和特重级工作制吊车梁结构破坏较**, 尤其是硬钩吊车;中级和轻级工作制吊车梁的损坏一般较轻。吊车梁结构损坏的主要原因主要是:
(1) 吊车轮压是移动集中荷载, 具有动力特征, 吊车梁在动荷载作用下, 其动力特征反应十分复杂,致使吊车梁长期在不稳定重复和交变应力状态下工作, 易引起应力集中和疲劳破坏。
(2) 钢轨的偏心。钢轨因安装公差与吊车梁中心无法一致;由于钢轨平行度和接头影响使吊车在行使时晃动,促使钢轨的偏心逐渐增大。试验证明,当钢轨偏心量大时,实腹吊车梁就会出现上翼缘与腹板的连接裂缝, 或加劲肋与上翼缘连接处的裂缝; 桁架式吊车梁, 就会出现节点板裂缝,辅助桁架就会出现节点板与铆钉(或螺栓) 的断裂以及上下水平支承的裂缝或断裂。
(3) 由于钢轨偏心、水平制动力和啃轨力的作用, 将涉及主梁弯曲和扭转,造成主梁节点和辅助桁架损伤。因此保证安装和维护吊车梁结构的质量,对改善吊车工作状况提高吊车梁结构的使用寿命具有重要意义。通过上述分析,知道钢结构缺陷会对钢结构厂房的屋盖系统、吊车梁系统和柱系统等造成破坏,因此在制作和安装钢结构构件时应严格按钢结构施工及验收规范进行,在使用过程中定期检查、鉴定和维护,保证钢结构厂房安全的运行。

钢结构探伤检测鉴定——焊缝质量等级一级、二级、三级
1.1焊缝质量等级的两重含义
从焊缝本身来说决定焊缝质量的因素主要有3方面,分别是焊缝内部缺陷、焊缝外观表面缺陷以及焊缝尺寸。因此,焊缝质量等级就存在着两重含义,其一是针对焊缝内部缺陷检验,其二是针对焊缝外观表面缺陷检验。对于设计者来说,正确的图纸标注应该是将两重含义分别标明。但目前绝大部分情况是设计者只进行笼统地规定,如“该焊缝质量等级为二级”,此时正确地理解是“焊缝内部缺陷按二级检验,外观缺陷也按二级检验”。对于需要进行疲劳验算的构件如吊车梁,其中某些部位的角焊缝,虽然不进行内部缺陷的超声波探伤(三级焊缝),但其外观表面质量等级应为二级,所以笼统地说“角焊缝都是三级焊缝”就有失全面。
1.2焊缝质量等级确定原则
1)焊缝质量等级主要与其受力情况有关,受拉焊缝的质量等级要求**受压或受剪的焊缝;受动力荷载的焊缝质量等级要**受静力荷载的焊缝。
2)凡对接焊缝,除非作为角焊缝考虑部分熔透的焊缝外,一般都要求熔透并与母材等强,故需要进行无损探伤。因此,对接焊缝的质量等级不宜**二级。
3)在建筑钢结构中,角焊缝一般不进行无损探伤检验,但对外观缺陷的等级(见现行国家标准《钢结构工程施工质量验收规范》gb5020522001附录a) 可按实际需要选用二级或三级。
1.3焊缝质量等级设计原则
焊缝应根据结构的重要性、荷载特性、焊缝形式、工作环境以及应力状态等情况,按下述原则分别选用不同的质量等级:
1) 在需要进行疲劳计算的构件中,凡对接焊缝均应焊透,其质量等级为: ①作用力垂直于焊缝长度方向的横向对接焊缝或t形对接与角接组合焊缝,受拉时应为一级,受压时应为二级; ②作用力平行于焊缝长度方向的纵向对接焊缝应为二级。
2) 不需要计算疲劳的构件中,凡要求与母材等强的对接焊缝应予焊透,其质量等级当受拉时应不**二级,受压时宜为二级。
3) 重级工作制(a6～a8) 和起重量q ≥50t 的中级工作制(a4 、a5)吊车梁的腹板与上翼缘之间以及吊车桁架上弦杆与节点板之间的t形接头焊缝均要求焊透,焊缝形式一般为对接与角接的组合焊缝,其质量等级不应**二级。
4) 不要求焊透的t 形接头采用的角焊缝或部分焊透的对接与角接组合焊缝,以及搭接连接采用的角焊缝,其质量等级为:①对直接承受动力荷载且需要验算疲劳的结构和吊车起重量≥50t 的中级工作制吊车梁,焊缝的外观质量标准应符合二级;②对其他结构,焊缝的外观质量标准可为三级。
1.4焊缝无损检测的检验等级
超声波检验等级分为a、b、c 三个级别
1)a级检验采用一种角度的探头在焊缝的单面单侧进行检验,只对允许扫查到的焊缝截面进行探测。一般不要求作横向缺陷的检验。母材厚度>50mm 时,不得采用a 级检验。
2)b 级检验原则上采用一种角度探头在焊缝的单面双侧进行检验,对整个焊缝截面进行探测。母材厚度> 100mm时,采用双面双侧检验。受几何条件的限制可在焊缝的双面单侧采用两种角度探头进行探伤。条件允许时应作横向缺陷的检验。
3) c 级检验至少要采用两种角度探头在焊缝的单面双侧进行检验。同时要作两个扫查方向和两种探头角度的横向缺陷检验。母材厚度>100mm 时,采用双面双侧检验。其它附加要求是: ①对接焊缝余高要磨平,以便探头在焊缝上作平行扫查;②焊缝两侧斜探头扫查经过的母材部分要用直探头作检查; ③焊缝母材厚度≥100mm,窄间隙焊缝母材厚度≥40mm时,一般要增加串列式扫查。

1钢结构焊缝无损质量检测技术的应用状况
《钢结构设计规范》中要求，可以根据工作环境的变化、焊缝形式、应力状况、结构重要性以及荷载能力等，将焊缝焊接质量划分为若干个等级。在施工中，根据钢结构施工质量、质量验收标准和实际要求等，将钢结构焊缝分为外观质量检测和内部质量检测。根据施工设计要求，一般采用超声波对构件内部的状况进行检测，检查焊缝内部是否存在缺陷。当超声波检测无法确定内部是否存在缺陷时，可以使用射线探伤技术进行检测。除此之外，对于曲率半径较小或则厚度大于等于8mm的板材，通常使用超声波探伤方法检测钢结构焊缝的质量；曲率半径较大的管材或厚度小于8ram的板材，一般使用渗透探伤或磁粉探伤方法进行检测。

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。