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建筑鋼結構材料的特性與鋼結構檢測方法

更新時間：2021-04-10 17:51

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　【摘要】改革開放以來發(fā)展起來的高層鋼結構(包括鋼骨混凝土結構)，大量進入民用建筑領域，使得鋼結構建筑，在技術上更加成熟，在質量上更加穩(wěn)定。本文簡要介紹了建筑鋼結構材料特性與檢測方法，重點對鋼結構檢測方法與質量檢測方法闡分析，以保證輕鋼結構建筑質量，充分發(fā)揮鋼結構材料性能。
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　　【關鍵詞】鋼結構檢測；鋼結構材料；質量檢測；質量評定
　　前言
　　近年來，我國對基礎設施建設投入力度的不斷加大，建筑工程的質量越來越受到人們的重視，建筑材料的質量從根本上決定了建筑工程的質量，因此要想保證建筑工程的質量就必須做好建筑材料的檢測工作，近年來，檢測技術逐步發(fā)展，相關的檢測標準及法律法規(guī)也相繼實施，建筑材料檢測項目及建筑材料取樣均有了相應的規(guī)定，在建筑材料檢測過程中，往往會因外界或操作的一些因素影響而使得檢測結果出現(xiàn)偏差。鋼結構檢測在提升單項檢測技術的同時，注重發(fā)展和實現(xiàn)專業(yè)間的一體化，完善了成套的鋼結構檢測技術，包括鋼材力學性能檢測(拉伸、彎曲、沖擊、硬度)、鋼結構緊固件力學性能檢測(抗滑移系數(shù)、軸力)、鋼材金相檢測分析(顯微組織分析、顯微硬度測試)、鋼材化學成分分析、鋼結構無損檢測、鋼結構應力測試和監(jiān)控、涂料檢測等成套檢測技術。
　　1 鋼結構材料的特性分析
　　鋼結構材料從使用角度講，強度、塑性、冷脆破壞性和可焊性等是建筑鋼材的基本性能。材質的單項指標不能代表其全部特征，必須依據常規(guī)試驗的各項指標進行綜合評定。評定中還應收集下述資料作參考數(shù)據：鋼材生產的時間、鋼材供應的技術條件及其產品說明書。必須查明鋼材牌號、技術指標、極限強度、屈服強度、受拉時的延伸率、冷變、反復彎曲、沖擊韌性與化學成分等。材質檢驗包括鋼材型材(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，型材、焊接球、螺栓球是鋼結構工程的基本元素，它的質量直接關系到工程的質量。
　　2 鋼結構檢測內容
　　2.1 用測厚儀測定鋼結構截面厚度
　　鋼結構由于加工精確程度和斷面銹蝕的影響，鋼結構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，對結構安全度影響是很大的。因此，測定鋼結構截面厚度是非常重要的一項任務。目前，測定厚度一種是卡尺，一種是用測厚儀測定厚度。下面介紹用超聲波數(shù)字測厚儀測定截面厚度的方法。采用超聲波脈沖反射法。超聲波從一種均勻介質傳播到另一種均勻介質時，分界面上會發(fā)生聲的反射，從探頭發(fā)射的超聲波，經過延遲塊而進入被測件，超聲波到達分界面時，而被反射回來，又通過延遲塊被接收探頭接收，測出發(fā)射脈沖到接收脈沖之間的時間，扣除延遲塊時間，根據聲速、時間、距離三者關系，求出被測件的厚度。即儀器顯示的厚度值。如1.2～100ram的儀器顯示值為2O.88，即20.88mm，其精確度為0.01 rnm。
　　2.2 鋼結構涂層厚度的測定
　　在鋼結構鑒定中，涂層好壞及涂層厚度是一個重要參數(shù)，因此測定涂層厚度是一項重要項目。涂層厚度測定一般用磁性測厚儀測定，國內外均有產品。國產涂層磁性測厚儀用天津市材料試驗機廠的產品，名稱是Occ—A型磁性測厚儀。用磁性測厚儀時，要調好儀器，使其具有正常工作性能。首先要確定測量范圍，第一檔為0 501xm，第二檔為0～5001.~m。測量時，用探頭接觸被測涂層。測定時首先要清除涂層表面灰塵和油污，以防影響精度。測試時根據涂層具體情況確定，首先通過儀器確定有無涂層，因在長期環(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)。因為有無殘留涂層是結構銹蝕程度一個重要界限，也是永久性評估的重要界限。
　　2.3 鋼結構屋架撓度的測定
　　鋼屋架一般跨度都較大，如21、24、30m等，測量撓度較困難，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度。測量時關鍵要把握住鋼絲拉直，使測量數(shù)值準確。同時，最好有竣工記錄，原鋼屋架在施工后有否反拱或撓度值。這兩個值確定之后才能確定屋架在荷載作用下的應力撓度值。當然往往由于施工安裝時就有反拱，使用后仍然有后拱，測出來的撓度值是負撓度，因此，測定數(shù)值一定標明正負值。測定撓度時最好確定固定點，即一般在跨中確定測點。如傾儀果測定時拉鋼絲中間遇有障礙。如角鋼、電線等，此時必須在兩端墊支點，以使鋼絲拉直。墊支點時，測量出的撓度值必須減去兩支點高度的平均值，才是實際撓度值。同時為了確?？缍榷它c的固定位置，兩端要有專人掌握端點固定位置并標出端點與實際屋架端點的距離，以求出實際的測量撓度時的跨度值。
　　3 鋼結構的質量檢測與評定
　　幾何尺寸的偏差，構件的非線性，結構焊接和鉚接質量低劣，底漆和涂料質量不好，是鋼結構在制造階段的主要缺陷：結構位置的偏差，運輸和安裝時由于機械作用引起構件的扭曲和局部變形，連接節(jié)點處構件的裝配不精確，安裝連接質量差，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；使用過程中實際產生的作用與原設計的偏離，材料的腐蝕和腐蝕引起構件橫斷面面積的減小，在交變荷載作用下金屬內部結構強度發(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，使結構整體和局部受到不同程度的損壞。鋼結構的質量檢驗除按規(guī)程進行材質的力學性能檢測與有關化學成分分析外，應進行承載能力、變形、銹蝕、損傷四個方面的檢測及綜合評定，以確定其質量等級。
　　3.1 材質檢驗與測定
　　從使用角度講，強度、塑性、冷脆破壞性和可焊性等是建筑鋼材的基本性能。材質的單項指標不能代表其全部特征，必須依據常規(guī)試驗的各項指標進行綜合評定。評定中還應收集下述資料作參考數(shù)據：鋼材生產的時間、鋼材供應的技術條件及其產品說明書。必須查明鋼材牌號、技術指標、極限強度、屈服強度、受拉時的延伸率、冷變、反復彎曲、沖擊韌性與化學成分等。鋼材材質的力學試驗和化學分析結果，都應符合相應規(guī)程的規(guī)定。
　　3.2 鋼結構構件變形檢驗與評定
　　鋼結構的最后綜合評定是由承載能力、變形、銹蝕、損傷四個方面進行綜合考慮和分析，并以承載能力為主給出等級。關于銹蝕和損傷的等級劃分，執(zhí)行中可參照施工驗收規(guī)范和鋼結構設計規(guī)范規(guī)定條文進行。但綜合評定的最后確定“標準”規(guī)定：
　　(1)當變形比承載能力低一級時，仍按承載能力等級確定。
　　(2)當變形比承載能力低兩級時，且銹蝕和損傷又較嚴重時，按承載能力降低一級確定。
　　3.3 鋼結構的強度、變形及缺陷檢測
　　在鋼結構建筑物中，鋼構件之間多采用焊接連接。所謂焊縫無損檢測，就是為了判定焊接結構或焊件在成型后能否滿足使用要求，在不進行大面積破壞性試驗的情況下對焊縫進行檢測的技術。
　　鋼結構強度及形變的檢測，常用的有電測法與機測法。電測法就是利用電學量(如電流、電阻、電容等)的變化及其電學變化量與力學量之關系來測定其力學量(如應變及其應力)：其測定的范圍有靜態(tài)和動態(tài)兩種。機測法主要是測定其形變(如撓度、傾角與伸縮形變恒等)。另外，還有表面硬度法，就是利用硬度與強度之間的關系來獲得其強度值。
　　關于鋼結構缺陷的檢測，常用的有超聲波法與電磁法。對已建鋼結構鑒定時，檢查鋼結構材質是很重要的測定內容。最理想的方法是在結構非主要受力部位截取試樣，由拉伸試驗確定相應的強度指標。但這同樣會損傷結構，影響它的正常工作，并需要進行補強。一般采用表面硬度法間接推斷鋼材強度。在鋼結構建筑物中，鋼構件之間多采用焊接連接。所謂焊縫無損檢測，就是為了判定焊接結構或焊件在成型后能否滿足使用要求，在不進行大面積破壞性試驗的情況下對焊縫進行檢測的技術。
　　4 結束語
　　總之，建筑材料的質量關乎到建筑工程的最終質量，必須嚴格把關。相關工作人員必須在檢測過程中從自身做起，仔細認真的檢測到每一個材料項目，以確保整個建筑工程的質量及安全。

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