岳雙令

（山西華筑天成土木工程檢測有限公司，山西 太原 030000）

0 引言

鋼結(jié)構(gòu)在建筑工程中取得廣泛應(yīng)用，鋼結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量在很大程度上影響建筑的安全性和穩(wěn)定性。加強(qiáng)對鋼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量檢測具有必要性，以便及時發(fā)現(xiàn)問題并妥善處理?，F(xiàn)階段，建筑鋼結(jié)構(gòu)檢測以無損檢測及其他配套檢測技術(shù)居多，力求在不損傷建筑鋼結(jié)構(gòu)的前提下獲得可準(zhǔn)確反映鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量的數(shù)據(jù)。鋼結(jié)構(gòu)檢測技術(shù)具有專業(yè)性，規(guī)范檢測和完善的數(shù)據(jù)處理尤為關(guān)鍵，圍繞鋼結(jié)構(gòu)檢測技術(shù)進(jìn)行探討是實現(xiàn)科學(xué)檢測目標(biāo)的必要前提。

1 工程概況

某建筑車間平面布置呈矩型，該車間東西方向總長為45.0m，南北方向總寬為36.0m，建筑總高度為67.0m。該車間標(biāo)高±0.000m 至標(biāo)高47.980m 結(jié)構(gòu)型式為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，標(biāo)高47.980m 至標(biāo)高67.000m部分為鋼結(jié)構(gòu)。樓板、屋面板采用疊合板（50mm 預(yù)應(yīng)力混凝土板+50mm 鋼筋混凝土現(xiàn)澆板）。

2 建筑鋼結(jié)構(gòu)檢測項目及方法

①地基基礎(chǔ)。深入現(xiàn)場調(diào)查，明確基礎(chǔ)形式、地基情況等。②結(jié)構(gòu)布置。深入現(xiàn)場調(diào)查，判斷鋼結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式以及布置方式。③結(jié)構(gòu)構(gòu)件檢查。重點考慮結(jié)構(gòu)構(gòu)件及節(jié)點損傷，判斷是否存在銹蝕、開裂、變形等問題，并檢查構(gòu)件及填充墻是否有裂縫。④鋼柱垂直度檢測。采用經(jīng)緯儀，隨機(jī)抽取鋼柱進(jìn)行垂直度測量。⑤涂膜厚度檢測。隨機(jī)抽取鋼構(gòu)件，按照《鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)場檢測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50621—2010）的相關(guān)規(guī)范進(jìn)行檢測，確定涂膜的厚度。⑥焊縫檢測。采取無損檢測的方法，采用超聲波探傷儀，判斷是否存在裂縫、夾渣等其他質(zhì)量缺陷。

3 鋼結(jié)構(gòu)檢測技術(shù)的應(yīng)用

從鋼結(jié)構(gòu)的材料、連接及構(gòu)件性能3 個方面切入，探討建筑鋼結(jié)構(gòu)檢測技術(shù)的應(yīng)用要點。

3.1 鋼結(jié)構(gòu)材料的檢測

3.1.1 結(jié)構(gòu)用材料的檢測

①力學(xué)性能檢測。強(qiáng)度性能（fy，fu）、硬度（Hp）、彈性模量（E）、塑性性能（δ、ψ）、冷彎性能（α、α/d）等均屬于建筑鋼結(jié)構(gòu)材料力學(xué)性能檢測的范疇，是金屬鋼結(jié)構(gòu)得以穩(wěn)定使用的基本前提。②物理分析?？紤]材料的密度、線膨脹系數(shù)等。③表觀質(zhì)量。經(jīng)過檢查后判斷是否存在裂紋、氣孔、折疊、受損等表觀質(zhì)量缺陷。

3.1.2 焊接用材料的檢測

（1）焊條的檢測：尺寸、焊縫射線探傷、焊縫熔敷金屬力學(xué)性能、焊條藥皮等均屬于焊條質(zhì)量檢測中的重要項目[1]。若采用不銹鋼焊條，還需考慮到熔敷金屬鐵素體含量和耐腐蝕性。

（2）焊劑的檢測：涉及焊劑含水量、焊劑顆粒度、焊接工藝、機(jī)械夾雜物、熔敷金屬V 形缺口沖擊吸收功、焊縫擴(kuò)散氫含量、焊劑的硫及磷元素的含量等，需進(jìn)行全面檢測，保證各項目的檢測結(jié)果均在國標(biāo)規(guī)定的范圍內(nèi)。

3.1.3 防護(hù)用材料的檢測

結(jié)構(gòu)保護(hù)膜是結(jié)構(gòu)防護(hù)材料檢測的重點對象，常見于防火涂料和防腐防銹涂料兩類，檢測項目包含涂料的物理性能、機(jī)械性能、涂層表面質(zhì)量、涂層表面光澤度等，其中物理性能涉及干燥時間、黏度等。

3.2 鋼結(jié)構(gòu)連接檢測

緊固件連接、焊接連接、鉚接是建筑鋼結(jié)構(gòu)連接的主要方式，現(xiàn)階段，鉚接的應(yīng)用頻率相對較低，此方法普遍被高強(qiáng)度螺栓連接替代。鋼結(jié)構(gòu)焊接屬于應(yīng)用效果較好的連接方式，在鋼結(jié)構(gòu)焊接連接過程中加強(qiáng)焊縫質(zhì)量檢測具有必要性。

3.2.1 螺栓連接副的檢測

以建筑工程鋼結(jié)構(gòu)中常見的抗剪型螺栓連接副為例進(jìn)行分析。鋼結(jié)構(gòu)施工采用連接副做連接處理時，連接性能的評價需綜合考慮緊固軸力的平均值及標(biāo)準(zhǔn)偏差。緊固軸力的測試采用螺栓軸力測試儀，向該儀器上安裝待檢測的螺栓連接副，搭配專用扭剪型螺栓電動扳手，讀取軸力儀在螺栓尾部梅花頭被扭斷時的軸力P，每套連接副分別對應(yīng)一個軸向力值。經(jīng)過對多套螺栓連接副的檢測后，根據(jù)數(shù)據(jù)判斷整批螺栓連接副的連接性能。需保證軸力的平均值及標(biāo)準(zhǔn)偏差均在許可范圍內(nèi)，具體要求如表1 所示。

表1 軸力的平均值及標(biāo)準(zhǔn)差控制要求

3.2.2 高強(qiáng)度螺栓抗滑移系數(shù)的檢測

（1）試驗用摩擦板試樣的配置。拉力構(gòu)件是抗滑移試驗中的重要裝置，由雙摩擦面、兩螺栓或三螺栓拼接成型；試件用鋼板需平整、完整、無油污、無毛刺，材質(zhì)與所選鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件保持一致，同時L1=150mm、f=4mm，若無法滿足厚度要求，需校核鋼板強(qiáng)度，按前述提及的思路準(zhǔn)備優(yōu)質(zhì)的鋼板材料，要確保在試驗過程中鋼板無塑性變形現(xiàn)象[2]。摩擦板試樣進(jìn)行檢測時，需高效推進(jìn)檢測進(jìn)程，獲得準(zhǔn)確可靠的檢測結(jié)果。

（2）抗滑移系數(shù)的測試及計算。測試儀器采用拉力試驗機(jī)，沿著與儀器加載中心平行的方向布置摩擦試件，按照3～5kN/s 的速度加載；加載過程中仔細(xì)觀察，若試件一側(cè)的直線記號出現(xiàn)錯位現(xiàn)象，需隨即記錄此時對應(yīng)的載荷。在獲取測試數(shù)據(jù)后，按照式（1）計算，確定抗滑移系數(shù)。

式中：μ——抗滑移系數(shù)；N——滑移載荷，kN；nf——摩擦面面數(shù)，取2；m——螺栓連接副參加計算數(shù)；P——螺栓連接副的平均軸力，kN。

3.2.3 焊縫連接檢測

（1）超聲波探傷檢測。

根據(jù)接頭形式的不同，焊縫主要有對接、交接、搭接、T 形接頭4 種方式。對接屬于鋼結(jié)構(gòu)焊縫探傷檢測的重點內(nèi)容，探傷等級有A、B、C 3 個等級，具體如下。

A 級：在焊縫的單面單側(cè)選用一種角度的探頭進(jìn)行探傷，此時的探傷檢測相對簡單，無須檢驗焊縫的橫向缺陷，但此方法在母材厚度超過50mm 時缺乏可行性。

B 級：在焊縫的單面兩側(cè)選用一種角度的探頭進(jìn)行檢測，采取的是全截面探傷的檢測方法；母材厚度超過100mm 時，要求焊縫兩面兩側(cè)同步進(jìn)行，必要時安排焊縫的橫向缺陷探傷，可獲取更加全面的探傷檢測結(jié)果[3]。

C 級：從焊縫的單面兩側(cè)以兩種或更多種角度的探頭進(jìn)行檢測，且必須進(jìn)行焊縫橫向缺陷探傷（正、反方向的檢測缺一不可）。

（2）射線探傷。

射源向被測件發(fā)出射線，膠片感光，若被測件存在缺陷，工件的實際厚度較之于正常結(jié)構(gòu)狀態(tài)有所減小，射線到達(dá)缺陷部位時由于遮擋不足可具有更高的透過強(qiáng)度，膠片感光作用強(qiáng)于無缺陷的部位。經(jīng)過射線探傷后，將產(chǎn)生的膠片做暗室處理，觀察底片可明顯發(fā)現(xiàn)缺陷部位的黑度比周邊其他區(qū)域更加明顯，即存在缺陷投影形狀和影像，根據(jù)膠片的圖像呈現(xiàn)情況可確定工件的內(nèi)部缺陷。

3.2.4 焊縫表面缺陷的無損探傷

鐵磁材料的表面及近表面缺陷的探傷可采用磁粉探傷的方法，其中建筑鋼結(jié)構(gòu)焊縫屬于常見的鐵磁材料，經(jīng)過探傷后判斷是否存在裂紋、夾層、氣孔等質(zhì)量缺陷。磁粉探傷過程中，由磁場會磁化鐵磁材料，若被測材料的表面或近表面有缺陷并且垂直于磁場方向，會引起磁力線的外溢出現(xiàn)漏磁場；試驗期間，若將磁懸液或磁粉施加至漏磁的區(qū)域，可存在漏磁場吸引磁粉的現(xiàn)象，從而顯現(xiàn)出缺陷痕跡，以便判斷被測結(jié)構(gòu)的缺陷。

3.3 鋼結(jié)構(gòu)性能檢測

3.3.1 結(jié)構(gòu)變形的檢測

（1）墻、柱等豎向構(gòu)件：傾斜度或傾斜量是重點檢測項目，儀器可采用經(jīng)緯儀或全站儀；在兩端點間拉弦線后，進(jìn)行跨中或最大撓曲點撓度的測量，根據(jù)實測結(jié)果判斷側(cè)屈撓度。

（2）梁、板等水平構(gòu)件：端點偏差及撓曲度是重點檢測項目，拉弦線檢測或用水平儀檢測均是可行的方法。

（3）梁、桿等斜向構(gòu)件：跨中或最大撓曲點的撓度是重點檢測項目，常采取拉弦線測量的方法。

（4）柱、桿等構(gòu)件的扭轉(zhuǎn)屈曲：用全站儀或經(jīng)緯儀測量。

（5）構(gòu)件的局部屈曲：拉線測量，部分構(gòu)件的檢測精度要求高，采取光柵照片分析的方法進(jìn)行測量，在獲得測量結(jié)果的基礎(chǔ)上，計算屈曲變形量。

3.3.2 節(jié)點連接損傷的檢測

（1）焊縫連接質(zhì)量的檢測。

首先明確工程對于焊縫等級的要求，經(jīng)過查閱相關(guān)規(guī)范，按照規(guī)范中對特定焊縫等級的檢測規(guī)定進(jìn)行檢測，不遺漏檢測規(guī)定中必須進(jìn)行檢測的項目，必要時根據(jù)實際條件增加檢測項目。焊縫尺寸、裂縫、氣孔、未焊透、咬邊等均屬于重要的焊縫檢測項目。對于焊縫尺寸的檢測，需重點考慮焊縫有效長度和焊腳尺寸，判斷兩項指標(biāo)的檢測結(jié)果是否都滿足要求[4]。

（2）螺栓、鉚釘連接的檢測。

根據(jù)螺栓、鉚釘?shù)闹睆郊霸谑褂秒A段的表現(xiàn)（是否存在松動、損傷、切斷等問題）判斷連接質(zhì)量。在螺栓和鉚釘?shù)闹睆綑z測中，測量工具可采用卡尺。以外觀目視或敲擊的方法檢測鉚釘連接效果，以手錘敲擊的方法判斷連接部位是否有松動，或采用塞尺、10 倍以上的放大鏡進(jìn)行檢測，判斷鉚釘頭與構(gòu)件的接觸狀態(tài)，即是否保持緊貼的狀態(tài)或存在松動現(xiàn)象。連接接頭的損傷檢測是一項相對細(xì)致的工作，需用10 倍以上放大鏡檢測，同時確定被連接件是否存在張拉裂紋，若有需進(jìn)一步明確裂紋的發(fā)生位置及具體尺寸。螺栓、錨釘連接的細(xì)節(jié)多，檢測人員必須全面進(jìn)行，完整記錄檢測數(shù)據(jù)。

3.3.3 結(jié)構(gòu)構(gòu)件及連接的強(qiáng)度檢測

承載能力驗算屬于強(qiáng)度檢測的重點內(nèi)容，需具有如式（2）所示的關(guān)系。

式中：R——結(jié)構(gòu)構(gòu)件或連接的抗力；S——實測荷載時結(jié)構(gòu)構(gòu)件或連接的作用效應(yīng)；ro——結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)。

在部分結(jié)構(gòu)構(gòu)件及連接的強(qiáng)度檢測中存在理論計算結(jié)果準(zhǔn)確度偏低的情況，或計算難度偏高[5]。針對此特殊性，應(yīng)安排承載能力試驗，以便準(zhǔn)確確定被測件的承載性能。被測件與相鄰構(gòu)件保持獨立，為承載性能測試搭建安全支撐，確保在檢測期間出現(xiàn)意外狀況時不會對周邊人員及設(shè)備造成不良影響。

3.3.4 鋼結(jié)構(gòu)截面厚度的檢測

受加工精度、局部銹蝕多項因素的作用，鋼結(jié)構(gòu)斷面厚度易發(fā)生改變，使用效果受到影響。以鋼結(jié)構(gòu)銹蝕為例，截面厚度若發(fā)生減薄的變化，使材料變薄從而導(dǎo)致承載性能減弱，不利于結(jié)構(gòu)的安全使用。因此，準(zhǔn)確檢測鋼結(jié)構(gòu)截面厚度尤為重要，可采用超聲波脈沖反射法，其應(yīng)用的原理是超聲波在均勻介質(zhì)中進(jìn)行傳播，沿途遇到其他性質(zhì)的介質(zhì)時將產(chǎn)生反射，接收探頭接收反射回波，經(jīng)過儀器的檢測確定脈沖發(fā)射至接收的時間，根據(jù)聲速、時間、距離的關(guān)系進(jìn)行計算，確定被測件的厚度。為獲得準(zhǔn)確的檢測結(jié)果，在測定脈沖發(fā)射至接收這一階段的持續(xù)時間后，需扣除延遲時間，再根據(jù)此時間進(jìn)行計算[6]。

4 建筑鋼結(jié)構(gòu)檢測效果的評價

根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB 50017—2003），在建筑主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件的計算分析中采用PK-PM（2010）軟件；根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB 50009—2012）的規(guī)定進(jìn)行驗算，視建筑工程實際情況進(jìn)行樓屋面恒載的取值，視現(xiàn)場檢測結(jié)果確定房屋承重構(gòu)件的強(qiáng)度。建筑結(jié)構(gòu)計算控制數(shù)據(jù)豐富，考慮荷載取值、材料自重、地震作用取值、材料強(qiáng)度取值等方面，具體如表2 所示。

表2 建筑結(jié)構(gòu)計算控制數(shù)據(jù)

現(xiàn)場檢測結(jié)果顯示，樓板結(jié)構(gòu)形態(tài)完整，無裂縫、滲水、變形等質(zhì)量缺陷，滿足工程要求；樓板與周邊構(gòu)件連接位置準(zhǔn)確且穩(wěn)定可靠，未見松動；外圍護(hù)墻體結(jié)構(gòu)形態(tài)合理、穩(wěn)定性好，無偏斜、裂縫、受損等問題；屋面無裂縫、變形、滲漏水等異常狀況。總體上，房屋各部位結(jié)構(gòu)的質(zhì)量均達(dá)標(biāo)，完整性、穩(wěn)定性各方面均達(dá)到要求。同時，檢測結(jié)果的全面性和準(zhǔn)確性均良好，可有效反映結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。

5 結(jié)語

綜上所述，鋼結(jié)構(gòu)是建筑工程中的常見結(jié)構(gòu)形式，切實提高鋼結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量有利于打造高品質(zhì)的建筑工程。為評價建筑鋼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，在工程建設(shè)階段采用鋼結(jié)構(gòu)檢測技術(shù)，經(jīng)過檢測后及時發(fā)現(xiàn)建筑鋼結(jié)構(gòu)存在的變形、裂縫、傾斜等問題，結(jié)合建筑工程施工條件采取控制措施，消除質(zhì)量缺陷，憑借質(zhì)量可靠的建筑鋼結(jié)構(gòu)提高建筑的整體施工質(zhì)量。經(jīng)過本文的分析，提出建筑鋼結(jié)構(gòu)檢測技術(shù)及其應(yīng)用要點，希望對同仁有參考意義。