钢结构检测8-13课件

钢结构检测聂肃非、廖绍怀sufeinie@Tel:027—875424312013年4月版权所有：土木工程与力学学院钢结构的检测钢结构性能的静力荷载检测钢结构动力测试方法和要求231控制结构湖北省重点实验室45钢材强度检测防腐涂层检测防火涂层检测钢结构与网架结构性能检测6前言：钢结构应用的前景

我国1996年钢产量1亿吨，2003年钢产量达到2亿吨。钢材的使用经历了从“节约---合理使用---大力推广”的过程。建筑用的钢材约占总钢材的1/3,其中90%以上是线材，钢结构用量占建筑用钢的5%左右。

钢结构主要应用于以下几个方面：轻钢结构(单层工业厂房)---门式刚架体系用钢量指标30-

70kg／m2

网格结构(体育馆、体育场、航站楼)---网架结构、网壳结构用钢量指标20-40kg／m2

超高层结构---纯钢结构、钢管混凝土结构、钢框架-混凝土剪力墙(核心筒)

水立方游泳馆平面尺寸：170m×170m，高度30m多面体空间结构。(外立面为充气结构--0.03个大气压)屋盖有11种网格，屋盖厚7.2m；墙面有19种网格。节点采用焊接球节点

安徽某体育馆--屋盖采用空间网架结构

整个体育馆的主体结构由32榀框架组成，主框架外围直径为95.6m，一层、四层径向框架梁和五层C轴环向梁（直径为80m）施加预应力，二层、三层径向框架梁未施加预应力。浙江黄龙体育中心体育场为这国目前跨度较大的斜拉网壳,两塔柱间的距离达250米,每块月牙形网壳上弦面上巧妙地设置了九道稳定索。(用钢量80㎏/㎡)台北101：世界第一高楼

总高508m(建筑高420.5m)建筑面积28.9m2。总用钢量14000t。内钢筋混凝土核心筒，外钢框架。吉隆坡双子塔(88层)总高452m。

上海金茂大厦(88层)总高420m,内钢筋混凝土核心筒，外钢骨混凝土柱。台北101大厦

图1局部压的作用位置三、构件尺寸及平整度的检测

每个尺寸在构件的3个部位量测，取3处的平均值作为该尺寸的代表值。钢构件的尺寸偏差应以设计图纸规定的尺寸为基准计算尺寸偏差；偏差的允许值应符合其产品标准的要求。梁和桁架构件的变形有平面内的垂直变形和平面外的侧向变形，因此要检测两个方向的平直度。柱的变形主要有柱身倾斜与挠曲。检查时可先目测，发现有异常情况或疑点时,对梁、桁架可在构件支点间拉紧一根铁丝或细线，然后测量各点的垂度与偏差；对柱的倾斜可用经纬仪或铅垂测量。柱挠曲可在构件支点间拉紧一根铁丝或细线测量。Chapter8钢结构性能的静力荷载检测

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。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。试验前应制定详细的试验方案，包括试验目的、试件的选取或制作、加载装置、测点布置和测试仪器、加载步骤以及试验结果的评定方法等。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。

Chapter8钢结构性能的静力荷载检测

8.1钢结构性能的静力荷载检验本节方法适用于普通钢结构性能的静力荷载检验，不适用用冷弯型钢和压型钢板以及钢一混组合结构性能和普通钢结构疲劳性能的检验

钢结构性能的静力荷载检验可分为使用性能检验、承载力检验和破坏性检验；

检验的荷载，应分级加载，每级荷载不宜超过最大荷载的20％，在每级荷载后应保持足够的静止时间，并检查构件是否存在断裂、屈服、屈曲的迹象。Chapter8钢结构性能的静力荷载检测

8.1钢结构性能的静力荷载检验使用性能检验

不满足时，可重新检验，第二次检验中的荷载一变形应基本上呈现线性关系，新的残余变形不得超过第二次检验中所记录到最大变形的10％。；

使用性能检验以证实结构或构件在规定荷载的作用下不出现过大的变形和损伤，经过检验且满足要求的结构或构件应能正常使用。

荷载:实际自重×1．0+其他恒载×1．15+可变荷载×1．25。经检验的结构或构件应满足下列要求：荷载～变形曲线宜基本为线性关系；卸载后残余变形不应超过所记录到最大变形值的20％。Chapter8钢结构性能的静力荷载检测

8.1钢结构性能的静力荷载检验承载力检验

检验荷载作用下，结构或构件的任何部分不应出现屈曲破坏或断裂破坏；卸载后结构或构件的变形应至少减少20％。

；

承载力检验用于证实结构或构件的设计承载力。在进行承载力检验前，宜先进行上面所述使用性能检验且检验结果满足相应的要求。应采用永久和可变荷载适当组合的承载力极限状态设计荷载Chapter8钢结构性能的静力荷载检测

8.1钢结构性能的静力荷载检验破坏性检验

破坏性检验的加载，应先分级加到设计承载力的检验荷载，根据荷载变形曲线确定随后的加载增量，然后加载到不能继续加载为止，此时的承载力即为结构的实际承载力破坏性检验用于确定结构或模型的实际承载力。进行破坏性检验前，宜先进行设计承载力的检验，并根据检验情况估算被检验结构的实际承载力。Chapter8钢结构性能的静力荷载检测

8.2简支刚桁架非破损检验测其各杆的强度及其变形与整体挠度值

Chapter9钢结构动力测试方法和要求对于大型、重要和新型钢结构体系，宜进行实际结构动力测试。动力法检测钢结构的目的在于获取测试结构动力输入处和响应处的应变、位移、速度或加速度等时程信号，获取结构的自振频率、模态振型、阻尼等结构动力性能参数。能够为结构的理论分析、结构损伤识别和采取减振措施提供依据

9.2动力测试方法选取

测试结构的基本振型时，宜选用环境随机振动激励法，在满足测试要求的前提下也可选用初位移等其他方法；

Chapter9钢结构动力测试方法和要求测试结构平面内多个振型时，宜选用稳态正弦波激振法；测试结构空间振型或扭转振型时，宜选用多振源相位控制同步的稳态正弦波激振法或初速度法；评估结构的抗震性能时，可选用随机激振法或人工爆破模拟地震法；

9.3动力测试设备仪器要求每种类型的传感器都有一定的使用特性，同一种类型的传感器有不同的测量范围，在选择传感器时应考虑被测参数的频率、幅值的要求，综合确定适合的位移计、速度计、加速度计和应变计，使被测频率落在传感器的频率响应范围内Chapter9钢结构动力测试方法和要求应根据被测试结构振动的强烈程度,测量前应预估测量参数的最大幅值，选择合适的传感器和动态信号测试仪的量程范围，在满足被测结构动态响应的同时，尽可能的提高输出信号的信噪比

9.4结构动力检测技术Chapter9钢结构动力测试方法和要求

9.4结构动力检测技术Chapter9钢结构动力测试方法和要求

9.5几种结构动力测试的具体要求Chapter9钢结构动力测试方法和要求脉动测试:测试记录时间，在测量振型和频率时不应少于5min，在测试阻尼时不应小于30min；当因测试仪器数量不足而做多次测试时，每次测试中应至少保留一个共同的参考点。机械激振振动测试:应正确选择激振器的位置，合理选择激振力，防止引起被测试结构的振型畸变；当激振器安装在楼板上时，应避免楼板的竖向自振频率和刚度的影响，激振力应具有传递途径；激振测试中宜采用扫频寻找共振频率，在共振频率附近进行测试时，应保证半功率带宽内有不少于5个频率的测点。

9.6结构动力测试的数据分析与评定Chapter9钢结构动力测试方法和要求

9.6结构动力测试的数据分析与评定Chapter9钢结构动力测试方法和要求

10.1一般要求Chapter10钢材强度的检测《钢及钢产品力学性能试验取样位置及试样制备》GB/T2975-1998;当对钢结构取样有困难时，可采用表面硬度法与光谱分析法推定钢材强度。钢材表面硬度的现场检测宜采用里氏硬度计进行，其试验方法应按《金属里氏硬度试验方法》GB/T17394的规定执行，钢材牌号分析可以现场钻取或刨取钢屑进行实验室分析，取样方法应按《钢的化学分析用试样取样法及成品化学成分允许偏差》GB222-2006的规定执行，

适合于用表面硬度法与光谱分析法检测钢结构中钢材抗拉强度的大致范围。

10.2检测设备Chapter10钢材强度的检测用表面硬度法与光谱分析法检测钢结构中钢材抗拉强度时，所用表面粗糙度测量仪、里氏硬度计、直读光谱仪应符合相应产品标准的要求。里氏硬度计的技术指标应符合《里氏硬度计技术条件》ZBN71010及《里氏硬度计》JJG747的要求。测试钢材表面硬度时，应采用里氏硬度计的D测头进行硬度检测

10.3检测步骤

Chapter10钢材强度的检测检测应按照打磨处理、表面粗糙度测定、四元素（C、Si、Mn、P）的含量测定、硬度测定、测试面修复等步骤进行

10.4钢材的抗拉强度推算

11、钢材锈蚀的检测

钢结构在潮湿、存水和酸碱盐腐蚀性环境中容易生锈，锈蚀导致钢材截面削弱，承载力下降。钢材的锈蚀程度可由其截面厚度的变化来反应。检测钢材厚度（必须先除锈)）的仪器有超声波测厚仪（声速设定、耦合剂）和游标卡尺。超声波测厚仪采用脉冲反射波法。超声波从一种均匀介质向另一种介质传播时，在界面会发生反射，测厚仪可测出探头自发出超声波至收到界面反射回波的时间。超声波在各种钢材中的传播速度已知，或通过实测确定，由波速和传播时间测算出钢材的厚度，对于数字超声波测厚仪，厚度值会直接显示在显示屏上。

11.1防腐涂料的性能检测

Chapter11防腐涂层检测主控项目一般项目

11.2防腐涂层涂装的检测

一般要求:按钢结构制作或钢结构安装工程检验批的划分原则划分成一个或若干个检验批;在钢结构构件组装预拼装或钢结构安装工程检验批的施工质量验收合格后进行;涂装时的环境温度和相对湿度应符合涂料产品说明书的要求，当产品说明书无要求时，环境温度宜在5～38℃之间，相对湿度不应大于85％。涂装时构件表面不应有结露；涂装后4h内应保护免受雨淋。Chapter11防腐涂层检测

11.2防腐涂层涂装的检测

取样要求:表11-1钢材表面除锈等级涂料品种除锈等级油性酚醛、醇酸等底漆或防锈漆St2高氯化聚乙烯、氯化橡胶、氯磺化聚乙烯、环氧树脂、聚氨酯等底漆或防锈漆性酚醛、醇酸等底漆或防锈漆Sa2无机富锌、有机硅、过氯乙烯等底漆Sa21/2Chapter11防腐涂层检测

11.2防腐涂层涂装的检测

检测方法:涂装前锈蚀检查:检查数量：按构件数抽查10%，且同类构件不少于3件。检验方法：表面除锈用铲刀检查和用现行国家标准《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》GB/T8923.1-2011规定的图片对照观察检查。

Chapter11防腐涂层检测

11.2防腐涂层涂装的检测

检测方法:涂装遍数与厚度检查:涂料、涂装遍数、涂层厚度均应符合设计要求。当设计对涂层厚度无要求时，涂层干漆膜总厚度：室外应为150μm，室内应为125μm，其允许偏差为-25μm。每遍涂层于漆膜厚度的允许偏差为-5μm。检查数量：按构件数抽查10%，且同类构件不少于3件。检验方法：用于漆膜测厚仪检查。每个构件检测5处，每处的数值为3个相距50mm测点涂层于漆厚度的平均值。Chapter11防腐涂层检测

11.2防腐涂层涂装的检测

检测方法:涂层附着力检查:当钢结构处在有腐蚀介质环境或外露且设计有要求时，应进行涂层附着力测试，在检测处范围内，当涂层完整程度达到70％以上时，涂层附着力达到合格质量标准的要求。检查数量：按构件数抽查10%，且同类构件不少于3件，每件测3处。检验方法：按《漆膜附着力测定法》GBI720-1979（1989）或《色漆和清漆、漆膜的划格试验》CB9286-1998进行检查。

Chapter11防腐涂层检测

11.2防腐涂层涂装的检测

检测方法:Chapter11防腐涂层检测

11.3防腐涂层厚度的检测

过厚与过薄的防腐涂层都不好防腐涂层厚度的检测应在涂层干燥后进行。检测时构件表面不应有结露。每个构件检测5处，每处以3个相距不小于50mm测点的平均值作为该处涂层厚度的代表值。以构件上所有测点的平均值作为该构件涂层厚度的代表值。测点部位的涂层应与钢材附着良好。

防腐涂层厚度检测，应经外观检查无明显缺陷后进行。涂层材料基本涂层和防护涂层厚度附加涂层厚度城镇大气工业大气化工大气海洋大气高温大气醇酸漆100~150125~17525~50沥青漆150~210180~24030~60环氯树脂漆150~200175~225150~20025~50过氯乙烯漆160~20020~40丙烯酸漆100~140120~160140~18020~40聚氨脂漆100~140120~160140~18020~40氯化橡胶漆120~160140~180160~20020~40氯磺化聚乙烯漆120~160140~180160~200120~16020~40有机硅漆100~14020~40Chapter11防腐涂层检测

11.3防腐涂层厚度的检测

检测设备涂层测厚仪的最大测量值不应小于1200μm，最小分辨率不应大于2μm，示值相对误差不应大于3%。测试构件的曲率半径应符合仪器的使用要求。在弯曲试件的表面上测量，应考虑其对测试准确度的影响。设备类型:磁性测厚法;涡流测厚法;超声测厚法;电解测厚法;放射测厚法

Chapter11防腐涂层检测

11.3防腐涂层厚度的检测

检测设备涂层测厚仪的最大测量值不应小于1200μm，最小分辨率不应大于2μm，示值相对误差不应大于3%。测试构件的曲率半径应符合仪器的使用要求。在弯曲试件的表面上测量，应考虑其对测试准确度的影响。设备类型:磁性测厚法;涡流测厚法;超声测厚法;电解测厚法;放射测厚法

Chapter11防腐涂层检测

11.3防腐涂层厚度的检测

检测步骤确定的检测位置应有代表性，在检测区域内分布宜均匀。检测前应清除测试点表面的防火涂层、灰尘、油污等;检测前对仪器进行校准;应使用与试件基体金属具有相同性质的标准片对仪器进行校准；亦可用待涂覆试件进行校准。检测期间关机再开机后，应对设备重新校准;测试时，将探头与测点表面垂直接触，探头距试件边缘不宜小于10mm,并保持1s～2s，读取仪器显示的测量值，对测试值进行打印或记录并依次进行测量。测点距试件边缘或内转角处的距离不宜小于20mm。

Chapter11防腐涂层检测

11.3防腐涂层厚度的检测

检测结果评价每处涂层厚度的代表值不应小于设计厚度的85%，构件涂层厚度的代表值不应小于设计厚度。当设计对涂层厚度无要求时，涂层干漆膜总厚度：室外应为150μm，室内应为125μm，其允许偏差为-25μm。

Chapter11防腐涂层检测

11.3防腐涂层厚度的检测

实例12、防火涂层厚度的检测

钢结构在高温条件下，材料强度显著降低。譬如2001年9月11日受恐怖袭击的美国纽约世贸中心就是典型的例子，世贸大厦采用筒中筒结构，为姊妹塔楼，地下6层，地上110层，高411m，标准层平面尺寸63.5m×63.5m，总面积125万平方米，整个大楼可容纳5万人办公，相当于5个深圳地王大厦。外筒为钢柱，建于1973年，每幢楼用钢量7800t。两座大楼受飞机撞击之后，一个在一小时倒塌，另一个在一小时四十倒塌。世贸大厦看上去非常坚固，为什么受撞击后会倒塌？

撞击在300-400m高处，对楼根部产生很大的力矩，这一力矩比正常情况增加了20%-30%，但这一增加的力矩应在设计的安全范围内，造成大厦倒塌的重要原因是撞击后引起的大火，燃烧引起的高温可达1000℃，传至下部的温度也有几百度，钢柱受热后失去强度，使上层荷载塌下，并后加到下一层。在设计上，楼板只承受本层的荷载，上层塌落后荷载全部加在下层，使下层超负荷，所以整个大厦是一层层垂直塌下的，后受撞击的先塌，是因为后受撞击的大厦撞击的部位更靠近下部，钢柱的荷载更大，所以先塌。可见，耐火性差是钢结构致命的缺点，应十分重视防火涂层的检测。

Chapter12防火涂层检测

12.1防火涂层材料性能的检测

主控项目一般项目防火涂料的粘结强度与抗压强度防火涂料的耐火性能试验Chapter12防火涂层检测

12.2防火涂层涂装的检测

防火涂料涂装前钢材表面除锈及防锈底漆涂装应符合设计要求和国家现行有关标准的规定。检查数量：按构件数抽查10%，且同类构件不少于3件。检验方法：表面除锈用铲刀检查和用现行国家标准《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》规定。底漆涂装用干漆膜测厚仪检查，每个构件检查5处，每处的数值为3个间距为50mm测点涂层干漆膜厚度的平均值。涂层表面质量应满足：构件表面普通涂层不应误涂、漏涂，涂层不应脱皮和返锈等。涂层应均匀、无明显皱皮、流坠、针眼和气泡等。防火漆料漆装基层不应有油污、灰尘和泥砂等污垢。防火漆料不应有误涂、漏涂、涂层应闭合无脱层、空鼓、明显凹陷、粉化松散和浮浆等外观缺陷，乳突已剔除。检查数量：全数检查检验方法：观察检查。防火涂层的质量要求

薄型防火涂层表面裂纹宽度不应大小0.5mm，涂层厚度应符合有关耐火极限的设计要求；厚型防火涂层表面裂纹宽度不应大小1mm，其涂层厚度应有80%以上的面积符合耐火极限的设计要求，且最薄处厚度不应低于设计要求的85%。防火涂料涂层厚度测定用测针(厚度测量仪)测定。全钢框架结构的梁和柱的防火层厚度测定，在构件长度内每隔3m取一截面，对于梁和柱在所选择的位置中，分别测出6个和8个点。分别计算出它们的平均值，精确到0.5mm。Chapter12防火涂层检测

12.3防火涂层厚度的检测

一般要求:防火涂层厚度的检测应在涂层干燥后方可进行。楼板和墙体的防火涂层厚度检测，可选两相邻纵、横轴线相交的面积为一个构件，在其对角线上，按每米长度选1个测点，每个构件不应少于5个测点。受施工工艺、涂层材料等影响，构件不同位置的防火涂层厚度可能不同，对水平向构件，测点应布置在构件顶面、侧面、底面；对竖向构件，测点应布置在不同高度处。梁、柱及桁架杆件的防火涂层厚度检测，在构件长度内每隔3m取一个截面，且每个构件不应少于两个截面进行检测。对梁、柱及桁架杆件的测试截面按图12-1所示布置测点

Chapter12防火涂层检测

12.3防火涂层厚度的检测

Chapter12防火涂层检测

12.3防火涂层厚度的检测

图12—2测厚度示意图1一标尺；2～刻度；3一测针4一防火涂层；5一钢基材检测设备检测步骤

结果评价耐火极限－－构件在标准耐火试验中，从受到火的作用起，到失去稳定性或完整性或绝热性为至，这段抵抗火作用的时间(小时)。国际标准升温曲线：

T=T0+345log（8t+1）式中Ｔ－火灾室内温度（℃）；

Ｔ０－常温（5-50℃）；

t－火灾时间(min)。构件的截面系数S/V－－构件单位长度内受火面积S与其体积V之比，表示构件的吸热能力，其值愈大，构件愈不耐火。各种典型构件的耐火极限

构件名称结构状况耐火极限(h)钢柱、钢梁无防火保护0.25*钢柱、钢梁20mm厚型防火涂层保护1.5*钢筋砼柱尺寸240×240mm300×300mm2.0*5.0钢筋砼简支梁保护层25mm2.0普通砖墙、砼墙墙厚240mm5.5整体现浇楼板板厚80mm，保护厚15mm1.45备注：二级耐火等级建筑物所需要的耐火极限楼板1.0h梁1.5h柱2.5h

2）≪钢结构工程施工质量验收规范≫中不合格的处理

主控项目----必须100%合格，不合格应处理。一般项目----a.是否80%合格；----b.其余的20%是否满足允许偏差的1.2倍。不合格项的处理办法：a.返工，重做；b.检测鉴定，满足设计要求，应予以验收；c.检测鉴定不满足设计要求，经设计人员重新核算，满足安全要求，可予以验收；d.设计人员认为不能满足安全要求，返修后二次验收可能引起结构尺寸改变和功能发生变化，制定新的设计文件(加固方案)，签订新的合同。施工单位按新的设计文件、合同进行验收。让步验收e.不予验收

5）从类结构发生事故的比例，考虑检测重点事故类型所占比例砖墙(柱)倒塌16.7%钢屋架倒塌15.7%木屋架、钢木屋架倒塌11.5%悬臂结构破坏倒塌9.6%钢筋混凝土屋架倒塌9.4%模板工程倒塌6.5%构筑物倒塌5.0%砖拱破坏倒塌4.2%应重视这三类结构：屋架、脆性材料的砖墙(柱)、悬臂结构Chapter13钢结构与钢网架性能检测要点

13.1普通钢结构性能的检测

第二部分主要规范标准介绍钢结构的检测

《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001）

基本规定（配套建筑工程施工质量验收统一标准）（GB50300）3．0．1钢结构工程施工单位应具备相应的钢结构工程施工资质，施工现场质量