大跨度钢结构安全检测分析

大跨度钢结构安全检测分析

张璐

江苏城工建设科技有限公司，江苏 常州 213000

摘要：现阶段，大跨度钢结构开始广泛适用于各种领域。大跨度钢结构具有质量轻、塑性韧性较好、可回收、节约资源等优点，而且设计样式丰富，美观性好，在城市规划中有着重要地位。但是大跨度钢结构工程施工方案一般更为复杂，施工要求更高，面临着钢结构安装的安全性问题。基于此，本文就大跨度钢结构安全检测进行简要分析。

关键词：大跨度；钢结构；安全检测；

现阶段，将大跨度钢结构引入到建设项目中，既是我国推行“绿色建造”的需要，又是顺应了社会发展的需要。在我国，这种新型钢混体系的推广和使用，对于推动我国建设事业的迅速发展，保障我国建设项目的高品质和高空间大跨度的建设需求具有重要意义。同时，伴随着我国新一代建筑产业化进程的加快和钢铁构件的逐步普及，我国大跨度钢构件的损伤测试技术正面对着新形势、新需求和新挑战。在新的情况下，现有的方法已很难适应对钢材损伤的要求。相控阵超声波探伤是一项新兴的非破坏性探伤技术，在压力容器、石化、核电、铁路等领域有着广阔的发展前景。相对于常规的非破坏性探伤，相控阵超声波探伤具有可视化，可记录，高精度，高效率，大范围扫描等特点。将相控阵声波探测技术引入到钢结构检测中，不但可以从整体上提高焊接接头的无损探测的质量，而且符合我国工程建设产业化的发展趋势，是未来大跨度钢结构建筑无损检测行业的发展方向，具有广阔的应用前景。

1 大跨度钢结构安全检测的重要性

现今钢结构工程已经在建筑行业中有着重要地位，随着大跨度钢结构施工项目不断增加，人们开始重视大跨度钢结构的质量安全管理控制。大跨度钢结构工程质量问题是非常复杂的，影响工程质量问题的因素十分繁杂，而且造成的质量问题也是多种多样。在建设过程中构件安装不精确、焊接不当、操作不规范、检测不严格等问题，都可能会给钢结构工程带来隐患，导致结构损坏，对施工单位和社会产生不良影响。由此可见，在大跨度钢结构检测过程中出现的任何质量问题都不容忽视，必须认真检查，严格控制在正常范围内。在实际检测的过程中，对于质量控制管理方面的问题也要密切注意，搞好基层的管理工作，避免受到突发问题的干扰。我们必须全面考察在大跨度钢结构可能会发生的问题，探讨有效的方法，解决相关问题，降低在施工过程中各种有关因素的影响，尽量避免在大跨度钢结构中出现的安全风险问题，满足质量控制的要求。

2 钢结构建筑具体优势

2.1 可循环利用

不论是钢结构剩下的边角料，还是废弃钢材料，都能够循环再利用，这就能够减少对外界周边环境造成的污染，同时钢结构具有独特特质，能够在负荷较大的建筑结构中广泛应用钢材料。

2.2 有效降低成本

钢结构材料能够通过标准化与规范化规模生产技术开展生产，缩短施工时间以及降低施工成本，保障钢材料能够循环利用，将原先钢材料进行拆分后进行合理运用，这样能降低钢结构施工成本及费用。除此之外，由于钢结构重量较轻，在处理过程中具有便捷性与全面性。

3 项目概况

我市新城区境内某体育场看台挑篷采用预应力管桁架结构，钢结构挑篷采用斜交平面管桁架两向交叉体系，通过局部施加预应力提高结构刚度，管桁架下部主体结构为钢筋混凝土框架结构，看台有东西两部分，其中东侧主体结构随山体地形变化。

4 大跨度钢结构安全检测策略

对于建筑钢结构构件来说，材料之间完整的焊接工艺是保证其质量的关键，尤其是焊接质量的好坏直接决定着建筑钢结构构件的质量。因此，需要做好大跨度钢结构安全检测工作。

4.1 预应力管桁架挑篷结构现场检测情况

结构及构件外观检测表明，约 20%杆件涂层霉变，部分涂层存在脱落风化开裂等现象，10%焊缝节点区域锈蚀，天沟20%区域渗水。预应力索锚固端铸钢节点存在锈蚀，部分索夹涂层脱落严重，6根螺杆未全部拧入索夹。对钢柱的对接焊缝、桁架弦杆对接焊缝以及桁架腹杆与腹杆、腹杆与弦杆之间的相贯焊缝质量进行检测。由于工程节点大量采用钢管相贯焊接，部分节点采用焊接空心球连接，焊接工作量巨大。因此，焊缝质量十分重要，关系到整体结构的质量和安全。而应用超声检测技术由于其精度高，操作简便，对钢材损伤小等特点，被认为是一种极具发展潜力的非破坏性检验技术。而对于具有较强抗干扰性和较高精度的钢材焊接质量，超声检测技术恰好能够充分发挥钢材焊接质量的优势，从而更好的保障钢材焊接质量。现场对焊缝内部缺陷进行超声检测，对焊缝表面缺陷进行磁粉检测。经检测，约2%的焊缝内部质量不满足LJ203—2007ⅡB 级的验收要求，焊缝表面质量均满足GB/T 26952—2011中2级的验收要求。

4.2 预应力管桁架挑篷结构整体性能计算

根据现场检测和结构施工图建立结构计算模型，约束管桁架支座节点平动自由度。挑篷结构前16阶振型均为垂直上下振动振型，没有扭转振型。虽然挑篷钢结构几何不对称，但结构整体刚度均匀分布合理，没有出现对抗震不利的扭转振型。其中，东挑篷在恒载与活载标准值作用下最大变形为83.6mm，满足规范要求，最大变形位置在东挑篷悬挑端中部。东挑篷在恒载与活载设计组合作用下，最大应力为219.3MPa，满足规范要求。

4.3 问题分析及建议

通过3个典型大跨钢结构安全检测情况，发现以下问题：①既有钢结构由于屋面渗漏积水或表面涂装未及时维护，造成大量钢结构杆件及节点锈蚀；②由于结构施工管理不善，导致结构杆件以小换大、连接节点焊缝质量缺陷、构件加工变形过大、支座或构件安装偏差等；③在大跨度结构使用过程中，由于风荷载等各种因素，造成结构整体挠度超限、螺栓脱落、杆件变形等；④由于欠缺膜结构维护保养，导致膜面破损、裂缝，膜面杂物堆积，膜面应力损失；⑤钢索锚具锈蚀、索护套损伤导致索钢丝锈蚀、钢索预应力损失。相关工程建议：①由于钢结构防火、防腐能力差，应加强使用过程中的维护保养，避免既有钢结构节点或构件的锈蚀；②钢结构往往冗余度较低、稳定性较差，且节点构造与混凝土结构不同，因此某些关键支座、节点或构件的损坏，极有可能引起整个结构或某部分结构的破坏。因此，对易导致局部倒塌的重点部位和影响结构整体性能的关键部位的检测和鉴定，应比结构其他部位更加严格；③膜结构是一种具有非线性和粘弹性的高分子复合材料，膜材料性能受老化、温湿度、紫外线等因素影响比较大。膜材料老化后抗拉强度减小，同时膜材料将明显软化；随温度增加，膜材料抗拉强度和弹性模量减小。

结束语

（1） 既有结构安全检测计算模型应符合其实际受力与构造状况，尤其是大跨度钢结构经过多年使用及老化锈蚀，存在受力状态与结构刚建成时差别较大的情况。需要既重视整体宏观把握，又重视精细检测评定，不追求一次成型，通过似然性检验以及必要的补充检测、复算以及手算，提高检测评定质量。（2） 如既有大跨度钢结构存在损伤，需要对损伤原因进行分析，并对损伤是否造成构件或结构承载力影响作出分析，同时在计算模型中考虑结构损伤的影响。（3） 在既有大跨度钢结构安全检测时，应采用非破损检测与破损检测相结合的检测方法，以非破损检测为主，辅以微破损检测，尽力识别有效信息。同时，在既有大跨度钢结构安全评定时，尽量践行最小结构处理原则，结合结构目标使用年限内的荷载概率模型及既有结构的抗力特点，经过可靠性计算，重新调整荷载和抗力分项系数，对既有结构的可靠指标进行合理分析。

参考文献：

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