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关 键 词：广安钢结构安全检测
行 业：生活服务 装修装饰 房屋检测
发布时间：2020-12-05
网架结构由于其刚度大、重量轻、抗震性好等特点，已经成为现代建筑中非常常见的结构形式，在屋顶、大型公共建筑、海洋平台等工程中被广泛采用。而近年来，随着一批大型空间金属网架结构建筑的顺利竣工，如体育场、首都机场T3航站楼等，网架结构也越来越收到人们的关注。
一、背景调研及现状分析：
随着网架结构的大型化、异形化和轻量化不断发展和进步，网架结构的健康状况检测和结构损伤识别的难度也日益增加，而对网架的检测也成为工程实践中人们日益关注的重要课题。因此，越来越多的学者对网架结构安全检测进行了研究，并提出了新的方法和技术，如李奉阁等人指出在初网架结构设计中就应注意相关问题 ，瞿伟廉等学者提出了建立智能健康监测系统的思路 ，而杨秋伟等人则从网架结构单元刚度矩阵的分解出发，对网架结构损伤进行有效识别和检测 。综合各个学者的观点不难发现，钢结构网架检测的基本内容主要包括网架结构形变检测及金属内部损伤探测两部分，而具体判定方法和技术手段则不一而同。
本文以首都机场T3航站楼金属网架结构检测为例，进行分析。T3航站楼主体为钢筋混凝土框架结构，屋顶为曲面钢网架结构， 采用变厚度双曲面三角锥网壳结构，大部分为抽空三角锥I型网壳，网壳结构为下弦支撑，支承屋顶悬臂结构的是锥形和梭形钢管柱。为了查找目前该钢屋盖结构是否出现损伤和存在影响正常使用的安全隐患，确保首都国际机场的正常、安全运行，需对其损伤情况进行现场检查和检测，评价其实际承载能力，根据评定结果提出相应的处理建议，为后续安全使用提供可靠、准确的技术依据。由于首都机场的特殊地位和保障意义，T3航站楼金属网架检测存在跨度大、悬空高、施工困难且检测时间受限等多重困难。
二、主要检测内容：
安全检测的主要包括以下内容：外观检查及巡视、材料及腐蚀状况检测、结构位移检测、应力检测等。
2.1外观检查及巡视
外观巡视检查的主要目的一是检查各网架主要结构有无明显异常迹象，各节点连接件是否完好，附属设施是否齐全有效，并判断各主要结构支持是否正常，有无明显改造或结构调整等工作。巡视检查是工程管理过程中主要的日常性工作，需做好记录。
外观检测以目测为主，并结合利用简单的检测工具，如水准仪等。在外观检测前，还应详细了解建筑日常维修保养情况，掌握其存在的问题、问题产生的原因及解决过程，并对今后的潜在风险加以识别和判断。
2.2 材料及腐蚀状况检测
由于结构复杂，系统庞大，原始数据收集必然存在材料不清或有误等情况，因此应当对有疑问的部件进行材料检测。检测一般不允许破坏性取样，一般检测过程中采用综合分析方法，在部件非受力部位钻取屑样分析其成分，并通过其硬度、抗拉性等数值，综合分析确定材料及其牌。
更重要的是对金属部件进行腐蚀检测。由于金属结构构件产生腐蚀后，应急截面积减小，导致切面应力提高，从而降低整个金属网架结构的刚度和强度，并终影响结构安全。腐蚀检测主要方法有超声波测厚仪直接检测法、特殊游标卡尺结合腐蚀曲线判断法等不同方法，应根据实际情况进行选择。
2.3 结构位移检测
由于建筑结构复杂，局部或整体的微量形变难以避免，但是如果位移持续发生或超过安全值，则需要进行加固等工作，否则会危害到整个建筑结构的安全。对于位移监测一般的手段包括预埋检测探头等，是比较常见的工程检测部分。而目前新型智能传感器的应用，也给结构位移检测方法提供了更多的选择。
2.4 应力检测
为检测整体结构的强度，需要对个别结构构件进行连接及吊挂荷载安全性检测，进行结构变形和沉降观测。
在综合以上检测过程后，需要综合各项结果进行整体结构验算分析。
公司具有建筑业建筑可靠性鉴定资质，专业承接钢结构、大型钢厂、框架结构等多种类型结构房屋建筑。
工业建筑物的可靠性鉴定评级，应划分为构件、结构系统、鉴定单元三个层次；其中结构系 统和构件两个层次的鉴定评级，应包括安全性等级和使用性等级评定，需要时楞由此综合评定其可靠性等 级；安全性分四个等级，使用性分三个等级，各层次的可靠性分四个等级，并应按规定的评定项目分层次进行评定。当不要求评定可靠性等级时，可直接给出安全性和正常使用性评定结果。
可靠性分析与验算，应根据详细调查与检测结果，对建、构筑物的整体和各个组成部分的可靠度水平进行分析与验算，包括结构分析、结构或构件安全性和正常使用性校核分析、所存在问题的原因分析等。在工业建筑可靠性鉴定中，若发现调查检测资料不足或不准确时，应及时进行补充调查、检测。
一、在下列情况下，应进行可靠性鉴定
1）达到设计使用年限拟继续使用时；
2）用途或使用环境改变时；
3）进行改造或增容、改建或扩建时；
4）遭受灾害或事故时；
5）存在较严重的质量缺陷或者出现较严重的腐蚀、损伤、变形时。
二、下列情况下，宜进行可靠性鉴定
1）使用维护中需要进行常规检测鉴定时；
2）需要进行全面、大规模维修时；
3）其他需要掌握结构可靠性水平时。
三、当结构存在下列问题且仅为局部的不影响建、构筑物整体时，可根据需要进行专项鉴定
1）结构进行维修改造有专门要求时；
2）结构存在耐久性损伤影响其耐久年限时；
3）结构存在疲劳问题影响其疲劳寿命时；
4）结构存在明显振动影响时；
5）结构需要长期监测时；
6）结构受到一般腐蚀或存在其他问题时。
四、工业建筑可靠性鉴定初步调查应包括下列基本工作内容
1、查阅图纸资料，包括工程地质勘察报告、设计图、竣工资料、检查观测记录、历次加固和改造图 纸和资料、事故处理报告等。 2、调查工业建筑的历史情况，包括施工、维修、加固、改造、用途变更、使用条件改变以及受灾害 等情况。
3、考察现场，调查工业建筑的实际状况、使用条件、内外环境，以及目前存在的问题。
4、确定详细调查与检测的工作大纲，拟定鉴定方案。 可靠性鉴定方案应根据鉴定对象的特点和初步调查结果、鉴定目的和要求制订。内容应包括检测鉴 定的依据、详细调查与检测的工作内容、检测方案和主要检测方法、工作进度计划及需由委托方完成的准备工作等。
五、实际工程案例中详细调查与检测宜根据实际需要选择下列工作内容
1、详细研究相关文件资料。
2、详细调查结构上的作用和环境中的不利因素，以及它们在目标使用年限内可能发生的变化，必要时测试结构上的作用或作用效应。
3、检查结构布置和构造、支撑系统、结构构件及连接情况，详细检测结构存在的缺陷和损伤，包括承重结构或构件、支撑杆件及其连接节点存在的缺陷和损伤。
4、检查或测量承重结构或构件的裂缝、位移或变形，当有较大动荷载时测试结构或构件的动力反应和动力特性。
5、调查和测量地基的变形，检测地基变形对上部承重结构、围护结构系统及吊车运行等的影响。必 要时可开挖基础检查，也可补充勘察或进行现场荷载试验。
6、检测结构材料的实际性能和构件的几何参数，必要时通过荷载试验检验结构或构件的实际性能。
7、检查围护结构系统的安全状况和使用功能。
随着通信设备的越来越普及，全国在用通信钢结构钢结构架设越来越多。由于环境气候、施工质量、后期维护等方面的原因，近几年钢结构安全事故频发。因材料质量问题，钢结构经受不住强对流天气影响，会发生断裂；因长期缺乏维护，钢结构常锈蚀严重，出现螺栓脱落等现象，导致天线掉落、扭转倒伏等事故。这些事故造成了重大的财产损失，和极其恶劣的社会影响。
尤其是现在高铁四通八达，高铁沿线的通信钢结构，更应加以重视，时常进行安全检测，及时消除各种隐患，避免安全事故的发生。
而在沿海地区，因土质原因，钢结构基础常有不均匀沉降现象发生。台风季来临时前，需对塔体进行加固，确保狂风下的塔体安全。
在市区人口密集区，钢结构的质量影响到附近居民和过往行人的人身安全，需通过对塔体的安全检测来消除隐患。
说了半天，对钢结构的安全检测有哪些项目呢？
1. 塔桅地基基础检测，检测塔体基础情况，混凝土强度及外观缺陷
2. 螺栓紧固件状况检测，检查基座螺栓有无弯曲和裂缝，防腐、防盗、防松（丝扣外露、穿入方向等安装质量），塔基主体部分是否完整，塔脚包封状况等
3. 检测塔脚基础是否有不均匀沉降发生，基础周边环境情况对钢结构安全的影响
4. 检测钢结构钢材的机械性能、化学成分
5. 钢结构检测钢结构构件的规格尺寸
6. 检测爬梯安装的可靠性，护栏的连接情况
7. 检测塔身扭转变形及垂直度
8. 检测塔体法兰连接处连接状况，法兰贴合率，缝隙宽度
9. 检测钢结构构件的镀锌层厚度，锈蚀状况
10. 检测钢结构构件连接螺栓扭矩力
11. 钢结构检测塔高、塔段节高、节宽
12. 检测平台高度、平台构件连接情况，平台与塔体的连接，平台是否存在工程遗留物或安全隐患
13、检测天线数量及安装高度，天线支架连接，塔体馈线安装情况
14、检测拉线锚固及拉线节点质量
15、检测构件缺失、弯曲、开裂等情况
16、检测塔体接地电阻、等电连接、避雷引下扁铁的焊接连接状况和固定情况以及引下线根数、规格
17、检测塔脚跨距、对角线尺寸偏差
18、钢结构检测焊脚尺寸
19、检测焊缝质量
20、检测角钢端面斜度、角钢顶端及边缘剪切拉角
21、承重验算
22、塔桅技术状况评估
通过钢结构基础外观缺陷、混凝土构件完整性检测、基础根开测量、基础沉降及支撑面检测、混凝土强度检测、塔高、结构体系测量、构件规格尺寸测量、构件缺损、变形检测、焊缝检测、塔体防腐检测、 紧固件情况检测、防雷接地检测、可靠性评估等内容的钢结构检测项目，可对塔体的安装质量状况（包括塔身、平台、紧固件、整体连接松紧程度）、维护状况（包括各钢结构桅杆构件缺陷、部件缺陷）等有详细的了解，并能对影响钢结构可靠性的安全隐患问题提出合理的整改建议。
无损检测方法在钢结构工程中的应用
当前建筑钢结构工程无损检测的对象是钢结构材料本身以及焊缝，主要问题就是缺陷，分为表面和内部缺陷两种。常见的表面缺陷有：烧穿、表面有气孔、焊缝不完全、咬边等等；而内部缺陷有：裂纹、未熔合、未焊透、杂质嵌入等等，针对这两种类型的缺陷，常用的无损检测技术主要有如下几种。
01 射线探伤检测技术
射线探伤检测技术是射线在通过被检测物体时的强度衰减，来检测出结构的缺陷。常用的射线是x射线和γ射线。该方法的具体点来讲就是射线在穿过被检物体后，受到不同程度的衰减，被投射到x或γ射线的胶片上，通过显影技术，得到物体厚度的变化和内部缺陷情况的图像，然后就可以根据图像上的缺陷尺寸大小、形状以及数量，对结果进行评价。射线探伤检测技术随着电子成像技术的发展，在钢结构质量检测中的应用优势非常明显。通过成像技术，能够直截了当的反映出钢结构材料、焊缝缺陷的物理性质，形状、大小、数量，还可以直接获得性记录，供日后检查。但是该方法的缺点就是危害人体健康，射线具有放射性，设备投入较大，携带不方便。
02 超声无损探测技术
超声无损探测技术是利用超声波在钢结构焊缝缺陷中的传播受到不同程度的影响而使得声时、振幅、波形等参数改变，来检测材料和焊缝缺陷的性质，超声检测的常用频率是0.5-5MHz，常用的超声检测是A型脉冲反射法。超声检测技术的优点是对平面型缺陷的检测敏感，能够非常迅速的检测出未焊透、未熔合等缺陷。检测速度快，超声检测仪器方便携带、价格优势使得成本低廉。该检测对材料焊缝表面的粗糙程度有一定的要求，且只适合厚度在8mm以上的板材、管材对接焊缝，缺陷的表达没有射线探伤直观，同时受到检测人员的操作水平和熟练程度影响，对焊缝根部的缺陷检测比较困难，主要受表面焊缝的形状影响。
03 磁粉探伤检测技术
磁粉探伤检测技术是根据被检铁磁性材料在磁化后内部产生强烈的磁感应强度，当钢结构材料中有缺陷或者材质、形状造成非连续性时，磁力线会发生变化，而透出材料本身的范围，形成漏磁场，此时磁粉受到磁力线的作用在材料表面或近表面进行重新堆积，可以宏观现实出缺陷的情况。该方法的优点是检测速度迅速、稍微有点缺陷或者裂缝就能检测出来，灵敏度高，检测的投资成本较低。该技术只能对表面或者近表面缺陷进行检测，要求被检测材料为铁磁性，对一些材料的内部或者较深的缺陷无法检测出来。只适合8mm以下的板材和管材对接焊缝的外观检测。另外，对某些要求严格的钢结构材料还需要进行检测后消磁。
04 渗透探伤检测技术
渗透探伤检测技术是在一些零部件表面进行涂抹含有荧光材料或者染色材料的渗透液体，待一段时间就能渗透到表面具有开口的缺陷中，一直渗满整个缺陷。待去除材料表面的渗透液后，再利用涂抹的显像剂的吸引作用，将缺陷内的渗透液反吸回显像剂中。通过光源的照射，可以是紫外线也可用白光，显示出缺陷的形状和大小尺寸。该渗透探伤检测技术的优点是检测设备简单、方便携带，在没有电源的情况下就可以进行探伤检测，适合于各种金属和非金属材料，材料作用范围比较广泛，对缺陷的显示比较直观。但是，对于比较微小的缺陷，渗透液难以渗入和吸出，缺陷的深度就难以检测出来，所以只适合表面缺陷的检测以及近表面的缺陷检测。检测后的清洁工作也是必须进行的，然而有相当的部分的检测人员忽略此操作步骤。
三、无损检测方法在砌体结构中的应用
砌体结构是我国工业与民用建筑中普遍常用的结构形式之一，具有造价低、建筑性能良好、施工简便等优点。但气体结构的强度较低，对基础不均匀沉降以及温度应力非常敏感，结构性能受施工质量的影响较大，结构的耐久性和抗震性能不如混凝土结构和钢结构。新建砌体结构的施工质量和已建砌体结构的可靠性鉴定是工程结构检测鉴定的主要任务之一。砌体的现场非破损检测或微破损检测方法很多，有直接对砌体施加荷载的原位压力方法试验，有检测块体与砂浆之间的抗剪性能的剪切试验，还有对砂浆进行检测试验的各种方法。通常，可用回弹法检测块体的强度，现场检检测得到砂浆强度后即可推定砌体抗压强度。但这种检测方法不能反映组砌方式、灰缝饱满度等因素对砌体抗压强度的影响，因此，现场直接检测砌体强度的微破损检测方法仍大量应用于砌体工程。
01 原位轴压法
在墙体的原位轴压法检测中，直接对局部墙体施加轴向压力荷载，并使这部分局部墙体的手里达到极限状态，通过实测的破坏荷载和变形，得到墙体的抗压强度。采用原位轴压法对于墙体进行检测时，为避免对墙体造成太大的损伤，在同一墙体上，测点不宜多于1个，测试的部位对于墙体受力性能应具有代表性。可选相邻墙体的测点为同一测区测点，也可以在同一楼层选择同一测区测点。测点数不宜太多。
02 扁顶法
扁顶法可用来推定普通砖砌体的受压工作应力、弹性模量和抗压强度。通过测量开槽前后的位移变化，并用扁顶压力恢复因开槽而卸载的应变，根据扁顶压力推定砌体的工作应力。推定砌体的工作应力，可以只开凿一条水平槽。在完成工作应力测试后，再开凿第二条水平槽，并在第二条水平槽内安装第二个扁顶。
03 原位单剪法
对砌体的承载能力进行现场检测时，出抗压试验外，另一类试验就是砌体的原位抗剪试验，原位单剪法就是其中一种。砌体的原位单剪法的试验装置一般取窗洞口或其他洞口下墙体为试验对象，第三皮砖下的水平灰缝为剪切破坏面。试验前，先清理出安装钢筋混凝土传力方和加载装置的空间；在剪切破坏面的端部加工切口，保证水平灰缝剪切破坏时，该水平灰缝以上的墙体能够在水平方向上发生位移；现浇钢筋混凝土传力方到达足够强度后，安装千斤顶和测试仪表进行加载试验，当出现水平灰缝剪切破坏时，记录破坏荷载，并将剪切破坏后的墙体翻转，记录破坏特征以及水平灰缝饱满度等与砌体质量有关的数据。原位单剪法所得到试验结构为砌体沿通缝抗剪强度。将同一测区个测点所得到结果取平均值，得到砌体沿通缝抗剪强度平均值。
04 原位单砖双剪法：原位单剪法造成较大区域的墙体破损。对于已建造的并投入使用的房屋建筑，原位单剪法试验往往难以实施。原位单砖双剪法造成的墙体破损较小。
05 推出法：推出法是将240mm厚的砖墙中的丁砖推出，通过鉴定单块丁砖推出力与砂浆饱满度来推断砌体砂浆的抗压强度。一般取单片墙为一个测区，每个测区的测点数不少于5个。
