现代测试分析方法在钢结构检测的应用

摘要：近年来，我国经济快速发展，建筑行业呈现迅猛发展趋势。随之而来的就是建筑结构形式的多样化，尤其是钢结构技术的运用，使得建筑结构更具安全性、稳定性。因此，针对房屋建筑施工，尤其是大型建筑施工，建设企业需注重钢结构检测技术的运用，按照各类常见的问题，选择科学、合理的现代测试分析，保障钢结构的质量，提升房屋稳定性能，进而保证建筑质量，为业主创造更为安全、舒适的建筑工程。

关键词：现代测试分析方法；钢结构检测；修复

针对建筑工程，尤其是大型钢结构工程，必须通过科学检测方法，保证钢结构的质量，对钢结构问题进行有效修复，进而有效提升工程整体质量。笔者根据自身多年的建筑工程施工经验，主要分析钢结构的质量问题，探讨现代测试分析方法在钢结构检测与修复中的应用。

1建筑工程钢结构基本内涵及应用优势

钢筋混凝土结构在我国的现代化建设中得到了广泛的应用，其防火性能优良，造价低廉，可以承受大量的施工荷载，在现代化建设中得到了广泛的应用。然而，由于其自身重量大，在施工过程中所需的人力、物力费用也很高，而在施工过程中，由于受气候因素的影响，以及混凝土施工过程中出现的裂缝问题，使得修复工作变得更加复杂。近年来，随着钢铁行业的迅速发展，钢结构逐渐在建筑工程中得到了广泛的应用，其应用于现代化高层建筑、桥梁项目、跨度较大的场馆施工中具有较高的应用优势。钢结构的材料组织均匀度高，经多个精细分析，得到了与力学有关的计算值相近的钢材，是一种具有合理弹性的建筑材料。钢结构本身就是一种很好的塑性和韧性，当钢结构受到不同的外力负荷时，它可以有效地将峰值应力分布到最大值，从而保证了钢结构在使用过程中的平衡，而不会因为应力的改变而引起结构的断裂。另外，由于钢本身具有较好的塑性、韧性，可以承受各种不同的动态载荷，而且其本身也具有很好的塑性和弹性，可以有效地吸收振动的能量，从而增强建筑的抗震性能。而且，由于钢结构的横截面比混凝土的截面要小，所以从各种试验结果来看，自中向下的建筑结构在地震作用下的自振周期更短，这对于改善建筑物的多项性能有很大的实用价值。同时，由于钢结构具有更高的施工效率，因此，采用工厂制造的钢结构，在工地进行组装和焊接，可以方便地进行模板搬运，从而减少了工程造价，缩短了工程的工期。

2大型屋面钢结构检测的特点

2.1结构测量难

针对大型钢结构，应根据其结构特性，进行综合规划与测量。在超高层钢结构的施工中，钢件的两个方向都是向上的。由于超高层建筑结构的特殊性，各钢管柱的倾角也各不相同。因此，在工程测量中，既要从平面上测量建筑物的长、宽等，又要设置空间的空间坐标，以便更准确地进行测量。而且，还需要准确的计算出钢柱子的倾斜和扭曲的空间位置，这样才能保证钢柱子在承受重力的作用下不会发生变形。

2.2质量控制点较多

大型钢材的质量难以保证，在安装时，不仅要控制钢件的安装质量，还要注意安装顺序，对相邻钢件的安装有没有影响；对如何对高程进行补偿等问题进行严密的规划。因此，在质量管理中，需控制单一钢结构质量，还需控制好焊接质量以及安装顺序。

2.3外部环境影响较大

在建筑工程中，建筑材料受环境因素的影响。建筑结构在日照、温度、高风速的作用下，会对结构的材质造成一定的磨损和老化。在这样的环境负荷下，异型结构也会受到很大的影响。由于钢制建筑对环境有很高的要求。由于环境日益恶化，现在的建筑材料寿命越来越短。因此，在工程建设中，必须对轴线和标高的控制进行补偿与纠错，特别是对于超高层建筑来说，这一点的管理与控制尤为重要。只有确保异形钢结构的误差控制在合理的范围内，才能达到既能达到艺术效果又能满足实际需要的要求。

3建筑工程钢结构检测的技术的具体运用

3.1确定检测内容、方法及仪器

对被检房屋的基本构造布局进行检验，并对房屋的地基进行分析，检测主要构件的开裂和变形情况以及结构构件，在涂料基础厚度的检测中，有关技术人员必须按照现场钢结构的技术规范，对构件进行随机检测，以探索涂膜的厚度。在钢柱垂直度的检测中，必须按照建筑物的变形测量规范，随机选取钢柱，并用经纬仪对其进行综合测试。对于焊缝的检测，可以选择采用超声波探伤设备进行无损检测，并对缺陷进行有效的记录。

3.2结构计算环节

有关技术人员应根据钢结构设计规范的要求，对该项目的主体结构进行全面的计算和分析。在进行计算时，每一种载荷的组合都要按照建筑物的荷载规范的有关规定来进行，而各种不同的承重材料的强度则要结合施工的要求和现场的实际测试结果来确定。实际受检房屋楼板采用压型钢板浇筑，经现场技术检验，可对楼板与构件的联接稳定进行抗裂；对漏水等问题进行了全面的检查。屋顶没有发生变形、漏水等问题，加之外墙没有出现开裂等情况。钢筋和钢筋的剪切应力，设计的强度比值和正应力均符合设计的要求。

3.3无损检测技术

焊接技术是钢构件连接工艺中的一项重要技术手段，焊接工艺的优劣直接关系到钢结构的安全。NDR技术是在保证焊接质量的前提下，对焊接质量进行有效的控制。非破坏性检测技术包括超声波探伤、射线探伤、渗透探伤等。射线探伤是指X射线和Y射线在探测时，穿透的结构会有一定的衰减，从而发现材料本身的问题。有些光线会被检测到的材料所吸收，根据检测到的基本厚度的变化，可以判断出焊接的缺陷。由于对象本身的内部构造有很大的差别，而且由于其传播特性的原因，可以对被测物质本身的问题进行分析。但在实际检验中，这种方法会受多种因素的制约，从而限制了检验的质量。渗透探伤是焊接中常用的一种无损检测技术，它主要是在零件的对应部位涂上颜料，如果渗油渗入裂纹。在使用白光和紫外线的情况下，可以看到渗透性的液体，但是在进行检查的时候，必须要进行清洗。

4现代测试分析方法在钢结构检测中的运用

4.1目视检测

目视检查是目前我国开展较少，但已成为世界各国普遍关注的一种第一步无损检测技术。根据国际惯例，首先要进行肉眼检查，确定不会对后续的检查造成影响，然后进行四项常规检查。比如BINDT的PCN认证，就有VT1,2;3级的测试，需要特殊的资格。通过国际水平的培训，其VT测试技术将更加专业化，受到国际组织的高度关注。VT经常被用来对焊缝进行肉眼检查，焊接本身也有一个技术指标，可以通过目测和测量来进行初步的检查，如果出现了咬边等不符合要求的外观缺陷，那么就需要进行进一步的测试。例如，在焊件的表面和铸件上，VT的数量较多，而锻件数量较少，其检验的标准也基本一致。在钢结构检测中，最直观、最简单的方法是采用表面检测，它既简单又经济。在进行检查时，通过目视和对钢结构的检查，来发现有没有明显的问题，这是一种从宏观上的检查。一般采用此方法对钢结构的焊接表面进行检验，以保证焊接表面达到规范要求，防止出现大的缺陷。虽然这种方法简单、经济，但是它的使用范围比较狭窄，因为它主要依赖于测试人员的经验。另外，该方法仅对结构的表面缺陷进行探测，不能对结构的内部进行检测。在常规的钢结构检测中，首先采用直接表面检查技术对其进行初步的检验，当表面无明显缺陷时，采用其他方法对其进行内部检查，以保证受检部件的内在质量。

4.2磁粉探伤检测技术

磁粉探测是指当磁体或工件被磁化后，由于非连续性，导致工件表面及近面上的磁力线出现局部变形，产生漏磁场，并通过对工件表面的磁粉进行吸附，在适当的光线下形成肉眼可见的磁迹，由此可以看出磁粉探测中断的部位、形状和尺寸。钢结构也是一种磁性物质，当它被磁化时，它的周围就会产生一个磁场，通过探测它的磁场，可以间接地判断出它的结构和变形，从而对钢结构进行无损检测。目前，磁粉探测技术主要应用于钢结构焊点的检测，该方法具有较高的速度；能够精确的检测出焊缝是否有裂纹、未熔化等缺陷，但该方法仅限于8mm厚的钢材构件是否有缺陷。

4.3射线探伤检测技术

射线探测是一种利用X射线或G射线对样品进行穿孔，并将其用作记录资料的设备。X光照相术的基本原理：一种可以透过肉眼看不见的物体而使薄膜感光的方法。用X光或G光照射薄膜时，可以像正常的光那样，使薄膜乳剂内的卤化银发生潜影，因为不同密度的物体对射线的吸收率不同，照射在薄膜上的光能也会有差别。

4.4超声波探伤检测技术

超声波是任何一种声波或振动，其频率高于人类耳所能听见的最高20kHz。超声波因其高频率的特点，在医学、塑料制品等诸多行业中得到了广泛的应用；电子产品的焊接，金属探伤，工件清洗等.超声探测的定义：利用超声与物体的交互作用，使其反射、透射。无损检测装置的射波和散射波，检测和表征宏观缺陷、几何特征、组织结构和机械性能的改变，从而评估其特殊适用性。声源会发出超声波，通过某种方法将超声波引入到样品中。经过修改的超声波由探测装置接收，可以进行处理和分析。通过检测到的超声信号，对样品自身和内部的缺陷和缺陷的性质进行评价。

4.5渗透探伤检测技术

液体渗透性测试的基本原理：将一种包含着荧光或着色的渗透剂涂于工件表面，在毛细管的作用下，一段时间后，渗透性会渗入到表面的孔洞中。通过除去部件表面过多的渗透性液体，然后在部件的表面上施加一种显象剂，在毛细管的作用下，它可以吸收残留在缺陷中的渗透性液体，然后渗入到显象剂中，在特定的光源（UV或白色）下（黄绿或亮红色），由此检测缺陷的形态和分布状况。

5目前我国常用的现代测试分析方法及其优缺点

5.1射线探伤

（1）采用X射线对焊缝进行无损检测是一种常见的检测手段，它是利用X射线等射线对焊点进行照射，使其在照相底板和荧光屏上直接显示出来。然后对显影效果进行细致的分析，对焊接质量进行细致的分级，以确定其是否合格。在目前，对高密封性能要求高的钢材制品，如压力锅等，都是采用射线探伤技术进行质量检验。（2）该方法的优势在于：能够精确地判断被测物体，并且具有很高的可靠性，并且能够长期保存。但它也有一个弊端，那就是它所探测到的辐射强度很大，对人体的伤害很大，所以它的检测费用很高，并且从检测开始到最后的判断都要花费很长的时间。

5.2超声波探伤

超声波探伤是一种通过超声波对物体内部进行非破坏性的探测。超声波是一种频率在20000Hz以上或接近20000Hz的机械波，超声波检测就是利用超声波探头发出超声波，然后分析和比对，从而得到相应的检测结果。在超声波的传输中，如果它的传播媒介是稳定的，它的结构是连续的，它的传播速率是固定的，在它的传播过程中，它会发生折射和反射。利用声波接收装置，将超声波反射到屏幕上，对所显示的波峰和波形进行分析，判断被测元件的内部情况。

6钢结构损坏的形式及原因分析

6.1锈蚀

施工机械的工作环境通常较差，经常在酸性和碱性的环境中工作，加之在使用过程中的冲撞和防锈涂料自然老化脱落，使其失去了防护。导致局部甚至多层面的侵蚀，使整体强度降低，并产生不同程度的锈蚀。

6.2裂缝

一般用常规方法所检测到的裂缝，统称为工程尺度裂缝，其范围在0.076~0.1毫米之间。建筑机械钢结构在焊接过程中产生裂缝是由焊接技术和工作环境所决定的。实践表明，裂缝虽不能完全引起裂缝，但常常发生在裂缝早期，特别是危险裂缝，特别是危险裂缝，应及早发现并处理。

6.3变形

包含了部分的弯曲变形和扭曲；按金属构造检查的规定，在整个场地的纵轴上，杆的直线公差是1/1000。在使用过程中，主弦杆的变形不超过3/1000-5/1000。腹杆的变形不超过2~4毫米。①钢结构的局部弯曲和变形是由撞击、撞击等引起的。②由于连接螺栓的松动，导致螺栓空耗入椭圆形，导致各节臂、杆件之间的偏心出现额外的弯矩；③失误导致钢结构发生意外碰撞和变形，比如操纵机构失灵就是由于起重机臂失去控制向后倾斜，与塔体发生了剧烈的碰撞。④超重或长时间的全载作业所致的屈服变形（永久性变形）

7结语

综上所述，近年来，随着经济社会快速发展，建筑工程建设数量、规模日益扩大，钢结构作为现代建筑的主要运用结构形式，在实际应用中，必须加强现代测试分析方法的运用，对钢结构质量、缺陷进行科学分析。同时，采取有效的修复措施，对钢结构进行加固，进而提升钢结构的施工质量，保证建筑工程的整体质量和效益。

参考文献

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[2]陈礼礼.现代测试分析方法在钢结构检测与修复中的应用[J].文摘版：工程技术,2016,0(1):258.

[3]张庆红,王燚,宁兴勇.基于支持向量机的钢结构焊接质量安全评价方法[J].电焊机,2011,41(8):69-72.

作者：左 鹏 单位：青海省建筑建材科学研究院有限责任公司 青海省高原绿色建筑与生态社区重点实验室 青海省高原绿色建筑与建材工程技术研究中心