【摘 要】被检测的工程为一新建的三层钢结构，由于缺少部分验收资料，不能正常验收。为检验其工程质量是否满足正常使用的要求，利用钢结构的常规检测和加载试验，对某其安全性进行了系统的检测，并深入研究了加载试验的过程和结果. 根据实际检测结果及分析，本文通过某新建三层钢结构商业办公楼的工程实例，利用常规检测和实际加载对其安全性进行了比较全面的检测分析研究，为同类钢结构安全性检测提供一定的参考。
【关键词】钢结构；安全性；检测；评定
1.工程概况
该工程为三层钢框架结构，建筑面积约为3500m2；结构设计使用年限50年；钢材采用Q345，连接方式为焊接和扭剪型高强度螺栓连接，钢构件对接焊缝等级为二级；楼面、屋面均采用现浇钢筋混凝土板。一层和二层部分投入适用，三层未装修。
由于施工过程不规范，验收资料不全（缺少部分材料进场验收报告以及连接质量试验报告等），最终无法正常验收。受甲方委托并根据质检单位的要求对该结构进行安全性检测和评定。结合实际情况，主要对涉及结构安全的钢材材质、焊接连接及螺栓连接、构件缺陷和损伤构件变形、构造以及结构构件使用性能等项目进行检测检验。
2.检测项目及结果
2.1材质检测
由于缺少钢材进场验收报告，且没有与结构同批的钢材，因此在三层受力较小构件上按照要求截取3个标准的试件进行试验，具体检验项目为力学性能指标：屈服强度、抗拉强度、伸长率试验；化学性能指标：碳、硅、锰、磷、硫五大元素的含量。检测结果表明现场取样检验的钢材材质，其力学性能指标和化学性能指标数符合Q345的要求，满足焊接结构钢材的要求。
2.2连接质量检测
（1）焊接连接质量检验
由于三层构件防火防腐涂料都已经涂刷，若全部检测，清除工作量大，且对焊缝有一定的损伤。本次检测在安全性和经济性兼顾的前提下，将焊缝检测重点定在主梁构件的对接焊缝上。检测主要包括外观检测（检测数量20%）、无损探伤检测（检测数量20%），以及焊缝强度检测（切割3处）。通过外观检查只有少量焊缝咬边缺陷；从超声波探伤结果来看，焊缝质量均满足文献4的要求；通过拉伸试验，对接焊缝的强度不低于母材强度的最低保证值。
（2）螺栓连接质量检测
按照相关规定：对扭剪型高强度螺栓的连接质量，可检查螺栓端部的梅花头是否拧掉，除因构造原因无法使用扳手拧掉梅花头者外，未在终拧中拧掉梅花头的螺栓个数不应大于该节点螺栓数的5%。经过对三层所有节点的螺栓检查，没有发现未拧掉梅花头的螺栓，表明螺栓连接质量满足其规定的要求。
2.3构件缺陷、损伤及变形检测
根据委托方提供的资料，并考虑到所有构件都已经涂刷完毕，经过各方商定只对构件缺陷和变形检测。经过对三层构件外观检查发现，除了两个局部位置存在高强度螺栓弯曲未拧紧、一个局部位置节点扩孔未处理、屋面两个局部面层开裂等缺陷，其它的检测均可以满足相关要求；对于构件挠度变形，根据抽样选择了4根梁构件，利用水准仪进行变形检测，检测的结果满足规定。
2.4构造检测
钢框架结构构件的构造检测主要是对构件长细比和截面的宽厚比、最大及最小焊缝尺寸、螺栓螺距的构造要求等项目的检测与核算，检测钢材厚度及螺距采用数显游标卡尺和超声测厚仪检测，焊脚尺寸用焊缝尺寸量规检测，根据检测的实际尺寸进行核算表明构件的构造要求满足设计图纸和相应设计规范。
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2.5结构构件使用性能检验
抽样的方法随机抽取了四根梁构件（四个测区）进行检测，其中包括三根主梁和一个楼梯梁，位置及参数。为了测定构件在检验荷载作用下的变形和断面的应力、应变情况，在测试构件上安装一定数量的位移计、粘贴一定数量的应变片，随时跟踪检验荷载对测试构件的影响，跨中四个测区断面应变片布置。
采用混凝土砌块模拟测试荷载，对该结构的局部构件采用分级分区均布加载、卸载的方式进行使用性能检验。
检验荷载=实际自重×1.0+其他恒载×1.15+可变荷载×1.25。
测试施加的荷载仅考虑未布置的恒荷载以及活荷载，共分六级，每级荷载均不超过最大荷载的20%；正式测试前施加第一级荷载进行预加载，使构件贴紧检验装置，荷载持荷30min后，卸载；卸载后静止30min，然后正式加载；加载完毕后，并持荷30min；直到施加到第六级荷载，此时应持荷至少1h；加载持荷结束后，按照测试方案要求进行卸载，在每一级卸载完毕后，持荷时间为30min并采集数据；当荷载全部卸掉后，持续采集数据，直至数据稳定为止。
（1）4个测试构件卸载后的残余变形与所记录到的最大变形值的比值的最大值的为19.4%，满足文献1中20%的规定；
（2）荷载—变形增量关系曲线、跨中断面应变增量关系曲线基本为线性关系表明构件处于弹性工作状态，亦满足文献1的要求；
（3）在测试荷载作用下，挠度的变化在加载和卸载的过程中两条曲线之间有一定的偏差，分析原因为：加载和卸载持荷时间不同以及变形的发展相对加载具有滞后性造成的。因此，在加载中应保持加载和卸载持时间同步性；
（4）测区四构件在测试荷载作用下产生的变形和应变增量较小，说明该构件对测试荷载的敏感度较小，在适用性能检验中应尽量避免选择此类构件；
（5）在规定荷载的作用下被检验的构件未出现过大的变形和损伤，满足正常使用性能的要求。
3.检测结论
通过对本钢结构五个项目的检测，构件材质符合现行标准规范的要求；按照文献2，对构件连接、构件缺陷、损伤及变形、构造、使用性能承载能力等四个子单元项进行评定，除构件缺陷、损伤及变形子项中有螺栓弯曲未拧紧、扩孔未处理、屋面开裂等缺陷，但数量较少，可评定为Bu级，其它子项目均评定为Au级；根据上述组合项目的评级结果，该钢结构可评级为Asu级。
在检测中存在局部位置螺栓弯曲未拧紧、扩孔未处理、屋面开裂等缺陷，数量较少，虽然不会对整个结构的安全性造成较大的影响。但为了消除局部缺陷对整个结构的长远安全隐患，应对上述缺陷进行相应的处理。
4.结语
在工程安全性检测中，将常规检测和加载试验相结合，经实践证明是可靠的，它既能很好的了解整体结构的施工安装质量，同时也能验证结构构件的受力性能。对存在施工安装不规范问题的实际工程有很好的借鉴作用，在验证结构安全性及减少因重复拆建造成资源浪费之间提供了新思路。
参考文献：
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[3] 杨晓东，刘 北，尚建丽等.关于GB50205—2001焊缝探伤探讨.建筑技术，2008（39）5：390--392.
论文作者:巩思锋
论文发表刊物:《低碳地产》2016年13期
论文发表时间:2016/11/9
标签：构件论文; 荷载论文; 螺栓论文; 加载论文; 钢结构论文; 缺陷论文; 结构论文; 《低碳地产》2016年13期论文;