钢结构在现代建筑中应用广泛。在高层建筑领域,其高强度和轻质特性可提高建筑的承重能力和抗震性能,许多高楼大厦采用钢结构作为主要结构。桥梁工程中,钢结构桥梁具有较长的使用寿命、良好的抗腐蚀性能和较高的承载能力。体育场馆、商业建筑、工业建筑以及文化建筑等也常采用钢结构,其强度和刚度能够满足大跨度建筑的要求,实现灵活的空间布局和快速建设。
然而,钢结构虽有诸多优势,但也不能忽视其检测鉴定工作的必要性。钢结构易受腐蚀等外界因素影响,随着使用时间的增加,房屋的安全系数逐渐下降,可能出现各种不良问题。如果不进行检测鉴定,许多潜在的病害和损坏问题难以被发现。例如,当专业设备对钢结构各处构造和组织检测鉴定后,可能会发现一些看似稳固的钢结构已经出现锈蚀、裂缝等问题。及时进行检测鉴定,能根据检测数据去分析计算,采用合适的加固方法,对有损坏的房屋进行维修,使房屋尽快得到处理并投入使用,提升房屋的使用性能。同时,钢结构安全检测工作也能确保人员安全,避免因钢结构质量问题导致建筑物发生倒塌等事故,造成人员伤害甚至生命危险。总之,钢结构安全检测鉴定对于保障钢结构建筑的安全使用和推动钢结构行业的发展至关重要。
二、钢结构安全检测鉴定案例(一)合肥钢结构连廊鉴定2019 年 3 月 25 日,受委托对安徽省合肥市经济技术开发区蓬莱路 2592 号某公司钢结构连廊进行安全性鉴定。该连廊建于 2017 年,平面呈矩形,钢框架结构,独立基础,长 21.93m,宽 8.25m,高 8.1m,轻钢屋面,主框架钢材牌号为 Q345B。
地基检测:连廊周边地面与上部主体结构未发现因基础不均匀沉降及变形等原因造成的结构损坏特征,连廊柱现状垂直度满足规范要求,地基基础处于正常工作状态,综合评定地基基础安全性等级为 B 级。
上部承重结构鉴定:
结构布置复核:采用测距仪、卷尺等测量工具对连廊结构空间布置进行复核,结果符合设计图纸。
钢材强度检测:用里氏硬度计对连廊主体结构钢材硬度进行检测,推定检验批钢材牌号为 Q345。
钢构件截面尺寸复核:使用游标卡尺、卷尺、金属测厚仪等对连廊结构主要构件尺寸进行复核,符合设计图纸。
漆膜厚度检测:采用涂层测厚仪检测,结果符合相关规范要求。
构造和连接检查:钢构件构造合理,连接方式正确,无构造缺陷,工作无异常。连接节点现状基本完好,表面轻微锈蚀,螺栓无滑移迹象,焊缝无开裂迹象。综合评定连廊上部承重结构承载功能安全性等级为 A 级。
围护结构系统鉴定:围护墙与屋面均无变形、破损等损伤情况,与结构之间连接可靠,评定围护结构系统安全性等级为 A 级。
综上,该连廊现状安全性等级为 B 级,可正常安全使用。建议不得擅自拆改连廊原有的承重结构,改变房屋使用功能,并加强日常维护检查,发现问题立即处理。
(二)安徽钢结构厂房鉴定2020 年 12 月 23 日,受安徽某建材公司委托,对六安市裕安区国华路 12 号一厂房进行安全鉴定。该厂房建于 2013 年,平面呈矩形,主立面朝西,单层门式刚架结构,独立基础,基础埋深 1.7m,建筑面积为 4264.24㎡,长 70m,宽 60m,总高度 8.4m,层高 8m,轻钢屋面,压型钢板屋盖,外立面为涂料粉刷,无改扩建历史。
地基检查:通过场地检查、地基基础检查及钢柱垂直度检测,未发现因基础不均匀沉降及变形造成的结构损坏特征,房屋钢架柱现状垂直度满足规范要求,地基基础处于正常状态。
上部承重结构检测:
结构空间布置复核及钢材硬度检测:采用测距仪、卷尺等测量工具对房屋结构空间布置进行复核,并用里氏硬度计对房屋主体结构钢材硬度进行检测,推定检验批钢材牌号为 Q345。
构件尺寸检测:使用游标卡尺、卷尺、金属测厚仪等对房屋结构主要构件尺寸进行检测。
漆膜厚度检测:采用涂层测厚仪检测,结果符合相关规范要求。
构造和连接检查:钢构件构造合理,连接方式正确,无构造缺陷,工作无异常。连接节点现状基本完好,表面存在轻微锈蚀,螺栓无滑移迹象,焊缝无开裂迹象。
围护结构系统安全性鉴定:厂房围护墙与屋面无变形、破损等损伤情况,与结构之间连接可靠。
综上,该建材有限公司厂房现状安全性等级为 B 级,可正常安全使用。
(三)其他详细案例分析钢结构安全性检测鉴定的案例充分展示了建筑钢结构的复杂性和可变性。在进行检测鉴定时,不仅要考虑结构的外观和尺寸,还要深入分析其力学性能和损伤情况。
力学性能检测方面,包括对钢结构中钢筋、型钢及钢板强度、变形性能及其他必要力学性能的检测。常用的检测方法有切取试样法检测和表面硬度法检测(里氏硬度)等。例如,切取试样法属于破损检测方法,可直接试验结构中的材料;表面硬度法根据金属材料的极限强度与其硬度的相关性原理,属于非破损或微破损检测方法。
损伤检测包括裂缝检测、结构材料性能检测和结构变形检测三个方面。裂缝检测要确定裂缝的部位分布、走向、长度和宽度,可使用放大镜、裂缝对比卡及塞尺等工具测量,判断裂缝是否发展可用粘贴石膏法。结构材料性能检测主要针对钢材的外观损伤和焊缝、铆钉或螺栓的缺陷进行检测,常用的方法有外观检查、X 射线、超声波探伤、磁粉探伤和渗透探伤等。结构变形检测则要根据不同的测试对象采用不同的方法和仪器,如测量小跨度梁、屋架挠度可用拉铁丝或水准仪测量,屋架倾斜变位测量可在中部拉杆处吊锤测量。
这些详细的案例分析表明,钢结构安全性检测鉴定是一个综合性的工作,需要运用多种检测方法和技术,以确保钢结构建筑的安全可靠。
三、钢结构安全检测鉴定流程(一)标准要求和流程概述钢结构厂房安全鉴定有着严格的标准要求和特定的流程。当厂房出现变形或倾斜时,若因勘察、设计、施工、使用等原因,出现裂缝损伤或倾斜变形,除评估结构安全性、提出处理建议外,一般需要进行损伤原因分析,以明确是哪个环节造成现有损伤,为责任认定提供依据。比如住宅质量整治及仲裁鉴定多属此类项目。当厂房因相邻工程影响,出现裂缝损伤或倾斜变形时,重点是区分受检房屋的裂缝损伤或倾斜变形系房屋本身原因引起还是邻近基坑工程施工影响引起,评估结构安全性并提出合理的处理措施建议。此类项目多在损伤或变形发生后委托进行,且可能存在法院委托仲裁鉴定的情况。
若厂房因材料、环境等原因,在设计使用年限内出现影响安全或使用的劣化、老化迹象时,需进行材料和环境分析,查找造成劣化或老化的主要原因,预测继续劣化或老化的程度,并提出有效的处理措施建议。例如,钢结构的主要老化迹象是钢材锈蚀,混凝土结构可能因混凝土骨料中含有活性成分、水泥中碱含量过高等因素引起混凝土爆裂等劣化、老化迹象。
当厂房超过使用年限时,如同普通的居民住房和商业住房一样,在设计建造时都会有一个估计使用年限,在快要达到这个使用年限时就要关注房屋的使用情况,到达使用年限时,即使肉眼看上去没有问题,也不能忽视,必须进行厂房的安全鉴定,以确定厂房是否还能继续使用。
(二)检测项目详解结构主体倾斜检测:对于专业的钢结构厂房安全鉴定公司来说,钢结构建筑主体倾斜检测包括检测钢结构顶部观测点相对于底部固定点或上层相对于下层观测点的倾斜度以及倾斜速率。结构的倾斜可采用激光定位仪、经纬仪、三轴定位仪或吊锤的仪器设备检测。
挠度检测:钢结构构件的挠度检测,可采用激光测距仪、水准仪或拉线等仪器设备进行实地检测鉴定。如果观测条件允许,鉴定公司也可以通过挠度计、位移传感器等设备直接测定挠度值。
结构连接检测:如果在检测中钢结构还没有形成裂缝,可以增设保温隔热层,预防裂缝产生。如果检测到已经出现一些裂缝,则需要采取压力灌浆的方法进行加固处理。
螺栓检测:在房屋安全鉴定中,对于螺栓对结构适用性影响的检测主要依靠外观检查,看其是否存在螺杆剪断、弯曲,孔壁承压破坏,板件端部剪坏、拉坏等现象。
焊缝检测:对钢结构焊缝检测有两种方法。普通方法一般指外观检查、钻孔检查、测量尺寸等。jingque方法一般指在普通方法的基础上,用 X 射线、超声波等方法进行的补充检查。
裂缝,锈蚀检测:在房屋安全鉴定中对钢结构构件的裂纹或缺陷,可采用涡流、磁粉和渗透等无损检测技术检测。涡流检测根据被测构件内涡流流动的路径变化判断结构裂缝等情况;渗透检测将渗透液涂在被测构件表面,再涂上一层显像剂,将渗入并滞留在缺陷中的渗透液吸出来,就能得到被放大了的缺陷的清晰显示;磁粉检测利用的是磁粉被铁吸附形成裂缝带,从而显示裂缝痕迹。
钢结构厂房的危房鉴定等级划分为 A、B、C、D 级。
A 级:结构承载力能满足正常使用要求,未腐朽危险点,房屋结构安全。
B 级:结构承载力基本满足正常使用要求,个别结构构件处于危险状态,但不影响主体结构,基本满足正常使用要求。
C 级:部分承重结构承载力不能满足正常使用要求,局部出现险情,构成局部危房。
D 级:房屋承重结构的承载力不满足正常使用的要求,房屋整体出现险情,构成整幢危房。
焊接质量差:焊接工艺不合理或焊工水平低下会导致结构强度不足。解决办法是加强焊工培训,提高焊接工艺水平,对焊接质量进行严格检测,如采用超声波探伤等jingque方法检测焊缝内部缺陷,确保焊缝质量符合要求。
构件尺寸不符:如门窗、外窗等小构件尺寸达不到规范标准,易被人为损坏甚至造成破坏性事故。在制作过程中,应严格按照设计要求进行加工,加强质量控制,对构件尺寸进行严格测量和检查,确保尺寸符合标准。
安装施工不佳:如果安装过程中操作不当,将产生螺栓松动或倾斜,从而影响整体性能。在安装过程中,要严格按照施工规范进行操作,采用合适的安装工具和方法,确保螺栓连接牢固,对安装质量进行严格检查和验收。
防火涂料选用不当:当遇到高温时,燃烧起来时会冒出大量浓烟,因此需要选择适当的防火涂料。在选择防火涂料时,应根据钢结构的使用环境和要求,选择符合标准的防火涂料,并确保施工质量,使其能够有效地起到防火作用。
材料检测:
钢材力学性能检测:对钢结构所使用的钢材力学性能进行检测,如拉伸、弯曲、冲击、硬度等。检测项目主要有抗拉强度、伸长率、屈服点、冷弯和冲击功等。若所需检测的构件还存在剩余钢材,可取该批次的剩余钢材加工成试件,然后再进行钢材力学性能检测;若无同批次的剩余钢材,需在确保已有构件的安全下,截取部分试样进行检测。钢材力学性能检验试件的取样数量、取样方法、试验方法和评定标准应符合相关规定。
化学成分分析:对既有钢结构钢材的抗拉强度检测,一般采取表面硬度法检测,检测操作需按相关标准规定进行,同时使用这种方法要有取样检验钢材抗拉强度的验证。对钢材进行化学成分分析,根据检测需要进行全成分分析或主要成分分析。此过程需要对每批钢材取一个试样,取样和试验应分别按《钢的化学分析用试样取样法及成品化学成分允许偏差》和《钢铁及合金化学分析方法》执行,并应按相应产品标准进行评定。
焊接质量检测:
外观检查:对焊缝进行外观检查,看是否存在气孔、夹渣、弧坑裂纹等缺陷。
jingque检测:采用超声波探伤、X 射线探伤等方法对焊缝内部质量进行检测,确保焊缝质量符合要求。
连接件检测:
螺栓检测:在房屋安全鉴定中,对于螺栓对结构适用性影响的检测主要依靠外观检查,看其是否存在螺杆剪断、弯曲,孔壁承压破坏,板件端部剪坏、拉坏等现象。当被检验钢材的屈服点或抗拉强度不满足要求时,应对该类构件的同批次钢材,按照每批抽样 3 个进行拉伸试验。
焊缝检测:对钢结构焊缝检测有两种方法。普通方法一般指外观检查、钻孔检查、测量尺寸等。jingque方法一般指在普通方法的基础上,用 X 射线、超声波等方法进行的补充检查。
荷载测试:
静态荷载检测:通过测量屋顶光伏钢结构的变形、应变、重量等参数,推断出其承载能力。在进行静态荷载检测时,需要先确定检测方案,包括选取合适的检测点、安装传感器、调试仪器等。在实施检测时,要保证所有检测仪器和设备都处于正常状态,同时做好现场记录和数据处理工作。最后,根据检测结果进行结构安全性和稳定性的评估。
动态荷载检测:通过激振设备激发屋顶光伏钢结构的振动,然后利用传感器测量结构的振动响应,从而推断出其动态特性和承载能力。在进行动态荷载检测时,需要选择合适的激振设备和方法,同时注意避免激振过度导致结构失稳。此外,要合理选取测量点和传感器类型,确保测量数据的准确性和可靠性。最后,根据测量结果进行结构安全性和稳定性的评估。
结构力学性能测试:
弹性极限荷载测试:利用试验得出的结构控制点的荷载 - 应变曲线以及包辛格效应可以确定钢结构的弹性极限荷载。钢结构的弹性极限荷载不仅与结构本身有关,而且也与荷载类型以及加载位置有关系。
实荷检验与动力测试:对于大型复杂钢结构体系可进行原位非破坏性实荷检验,直接检验结构性能。结构性能的实荷检验可按相关标准规定进行。加荷系数和判定原则可按规定确定,也可根据具体情况进行适当调整。对结构或构件的承载力有疑义时,可进行原型或足尺模型荷载试验。试验应委托具有足够设备能力的专门机构进行。对于大型重要和新型钢结构体系,宜进行实际结构动力测试,确定结构自振周期等动力参数。结构动力测试宜符合相关标准规定。钢结构杆件的应力,可根据实际条件选用电阻应变仪或其他有效的方法进行检测。