第一节、钢结构检测的一般规定
一、钢结构检测的目的和意义
为评定建筑结构工程的质量或鉴定既有建筑结构的性能等所实施的检测工作，称为建筑结构检测。
二、检测范围与分类
（1）当遇下列情况之一时，应进行建筑结构工程质量检测： ※涉及结构安全的试块、试件以及有关材料检验数量不足； ※施工质量的抽样检测结果达不到设计要求；
※对施工质量有怀疑或争议、需要通过检测进一步分析结构可靠性； ※发生工程事故，需要通过检测分析事故原因及对结构可靠性的影响。
（2）当遇下列情况之一时，应对既有建筑结构现状缺陷和损伤、结构构件承载力、结构变形等涉及结构性能的项目进行检测： ※建筑结构的安全鉴定； ※建筑结构的抗震设定； ※建筑大修前的可靠性鉴定；
※建筑改变用途、改造、加层或扩建前的鉴定； ※建筑物受到灾害、环境侵蚀等影响的鉴定； ※对既有建筑结构的工程质量有怀疑或争议。
（3）既有建筑除了上述情况下的检测外，宜在设计使用年限内对建筑结构进行常规检测。常规检测宜以下列部位为检测重点： ※出现渗、漏水部位的构件；
※收到较大反复荷载或动力荷载作用的构件； ※暴露在室外的构件； ※收到腐蚀性介质侵蚀的构件； ※与侵蚀性土壤直接接触的构件； ※受到冻融影响的构件；
※委托方年检怀疑有安全隐患的构件； ※容易受到磨损、冲撞损伤的构件。
三、检测程序及内容 （1）检测程序
※编制检测任务书，内容包括检测目的、范围、内容、对现场测试的特殊要求以及对被检测结构的使用要求； ※调查； ※拟定检测计划； ※检测；
※补充调查及结果汇总； （2）检测内容 ※钢构件材料的检测；
※连接（焊接连接、紧固件连接）等检测； ※构件尺寸与偏差的检测； ※构件缺陷和损伤的检测； ※结构构件和整体结构变形的检测； ※结构构造检测； ※涂装检测； ※地基基础的检测；
※还有其它一些如结构的布置形式、荷载、环境和振动等的检测； （3）检测报告内容 ※委托单位名称；
※建筑工程概括，包括工程名称、结构类型、规模、施工日期及现状等； ※检测原因、检测目的，以往检测情况概述； ※检测项目、检测方法及依据的标准； ※抽样方案及数量； ※检测日期、报告完成日期；
※检测项目的主要分类检测数据和汇总结果； ※检测结果、检测结论； ※主检、审核和批准人员的签名；
四、现场检测方法与要求 （1）检测方法选择的一般规定
※根据检测项目、检测目的、建筑结构状况、现场条件并结合已有检测手段和设备来选择合适的检测方法
※现场检测宜优先选用对结构构件无损伤或损伤较小的检测方法。
※当选用局部破损的取样检测方法或原位检测方法时，宜选择结构构件受力较小的部位，并不得损害结构的安全性。
※当对古建筑或有纪念性的建筑既有建筑结构进行检测时，应避免对建筑结构造成损伤。 ※对重要和大型公共建筑的结构动力测试，应根据结构的特点和检测目的，分别采用环境振动和激振等方法。
※对重要大型工程和新型结构体系的安全性监测，应根据结构的受力特点制定监测方案，并应对监测方案进行论证。
（2）选用检测技术标准的检测方法的规定：
※对于通用的检测项目，应选用国家标准或行业标准； ※对于有地方特点的检测项目，可选用地方标准；
※对同一种方法，地方标准与国家标准或行业标准不一致时，有地方特点的部分宜按地方标准执行，检测的基本原则和基本操作要求应按国家标准或行业标准执行；
※当国家标准、行业标准或地方标准的规定与实际情况确有差异或存在明显不适用问题时，可对相应规定做适当调整或修正，但调整与修正应有充分的依据，调整与修正的内容应在检测方案予以说明，必要时向委托方提供调整与修正的检测细则。 （3）采用扩大检测标准适用范围的检测方法时，应遵守下列规定： ※所检测项目的目的应与检测标准相同；
※检测对象的性质与相应检测标准检测对象的性质相近；
※应采取有效的措施，消除因检测对象性质差异而存在的检测误差；
※检测单位应有相应的检测细则，在检测方案总应予以说明，必要时应向委托方提供检测细则。
（4）采用检测单位自行开发或引进的检测仪器及检测方法时，应遵守下列规定： ※该仪器或方法必须通过技术鉴定，并具有一定的工程检测实践经验； ※该方法应事先与已有成熟方法进行比对试验； ※检测单位应有相应的检测细则；
※在检测方案中应予以说明，必要时应向委托方提供检测细则。
五、检测抽样方案
（1）建筑结构检测的抽样方案，可根据检测项目的特点按下列原则选择： ※外部缺陷的检测，宜选用全数检测方案；
※几何尺寸与尺寸偏差的检测，宜选用一次或二次计数抽样方案； ※结构连接构造的检测，应选择对结构安全影响大的部位进行抽样；
※构件结构性能的实荷检验，应选择同类构件中荷载效应相对较大和施工质量相对较差构件或受到灾害影响、环境侵蚀影响构件中有代表性的构件。
（1）按检测批检测的项目，应进行随机抽样，且最小样本容量宜符合《建筑结构检测技术标准》的规定。
（3）当为下列情况时，检测对象可以是单个构件或部分构件；但检测结论不得扩大到未检测的构件或范围：
※委托方指定检测对象或范围；
※因环境侵蚀或火灾、爆炸、高温以及人为因素等造成部分构件损伤时的检测；
（4）建筑结构检测中，检测批的最小样本容量不宜小于《建筑结构检测技术标准》GB/T50344-2004的限定值。
例题
1、什么情况下，应进行建筑结构工程质量的检测？
2、某化工厂请一家钢结构公司设计、安装一单层工业厂房，安装完毕后，甲方对该工程的质量持怀疑，所以委托你们单位去进行工程质量检测，问对该单层工业厂房你们需要检测哪些内容？
3、某建设单位委托你们单位对其一钢结构网架工程进行检测，需要检测哪些方面内容？？
4、假设你是你们检测单位的一位项目负责人，现在有一钢结构厂房需要检测，你进行该项目检测时有哪些程序？
5、一个检测任务结束后，你负责编制检测报告，那么你的报告中至少要包括哪些内容？
6、目前你负责衢州某钢结构建筑的检测工作，其中某项检测项目有地方标准，而且地方标准给出的检测方法与国家标准给出的检测方法不同，你需要选择哪个标准的检测方法？检测的基本原则和基本操作应按什么标准执行？
7、假设现在有一个钢结构人民英雄纪念碑需要进行加固，需要请你们单位对该结构进行检测，检测时应注意什么？
8、某单位委托你们单位对一钢结构建筑进行检测，单位领导让你拟定检测计划时，其中有关检测方法这部分，你可选用哪些检测方法？
9、你们单位有一项检测任务，领导派你到进行现场和关资料的调查，你应该调查哪些内容？
10、单位派你去给某单位的一钢结构建筑进行常规检测，作为一个检测人员，你应该重点检测哪些部位？
11、你用一未经计量鉴定机构鉴定，或鉴定证书已超过有效期的仪器去进行结构的检测，是否符合规范规定？
12、外部缺陷应该选择什么抽样方案？
13、几何尺寸和尺寸偏差检测应选择什么抽样方案？ 第二节、钢结构构件性能的检测
一、构件几何尺寸的检测的有关规定
※钢构件尺寸的检查应符合《建筑结构检测技术标准》GB/T 50344-2004的规定： ※抽样检查构件的数量，可根据具体情况确定，但不应少于《建筑结构检测技术标准》GB/T 50344-2004表3.3.13规定的相应检测类别的最小样本容量；
※尺寸检测的范围，应检测所抽样构件的全部尺寸，每个尺寸在构件的3个部位量测，取3处测试值的平均值作为该尺寸的代表值；
※尺寸量测的方法，可按相关产品标准的规定量测，其中钢材的厚度可用超声测厚仪测定； ※构件尺寸的偏差的评定指标，应按相应的产品标准确定；
※对检测批构件的重要尺寸，应按《建筑结构检测技术标准》GB/T 50344-2004表3.3.14-1或表3.3.14-2进行检测批的合格判定；对检测批构件一般尺寸的判定，应按表3.3.14-3或3.3.14-4进行检测批的合格判定；
※特殊部位或特殊情况下，应选择对构件安全性影响较大的部位或损伤有代表性的部位进行检测；
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，应按《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205确定。
※钢构件安装偏差的检测项目和检测方法，应按《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205确定。
二、缺陷和损伤的检测
※钢构件的缺陷包括裂缝、钢板内部缺陷（夹层、非金属夹杂、明显的偏析、裂纹等）、构件中孔洞及缺口等。
※对钢结构损伤的检测可分为裂纹、局部变形、锈蚀等项目；
※钢构件裂缝大多出现在承受动力荷载的构件中。承受静力荷载的构件，在超载、温度变化较大、不均匀沉降及变形过大等情况下，也会出现裂缝。钢构件如发现裂缝，应记录裂缝位置，并用刻度放大镜测定裂缝宽度，做好记录报告，裂缝检查可采用如下方法： a .采用橡皮木锤敲击法
用包有橡皮的木锤轻敲构件的多个部位，若声音不清脆、传音不匀，则有裂缝损伤存在。 b .采用10倍以上放大镜观察法
在有裂缝的构件表面划出方格网，用10倍以上放大镜观察，如发现油漆表面有直线黑褐色锈痕、油漆表面有细直开裂、油漆条形小块起鼓里面有锈末，则就有可能开裂，应铲除油漆仔细检查。 c .滴油扩散法
在有裂缝处表面滴油剂，无裂缝处油绩呈圆弧状扩散。有裂缝处油渗入裂缝，油绩则呈线状伸展。
※构件钢板夹层缺陷测定
钢板夹层是刚才常见缺陷之一，是钢板内部的裂缝，在构件加工前不易发现，当气割、焊接等热加工后才显露出来。夹层缺陷影响构件的承载力。
钢板夹层的检测方法与焊缝内部缺陷的探测方法相同，可采用下列方法： a .超声波探伤仪法
采用金属超声波检测仪检测。 b .射线探伤仪法
分Χ射线探伤法和γ射线探伤法两种。 c .钻孔检测法
在板上钻一小孔，用酸腐蚀后再用放大镜观察。 ※构件中孔洞及缺口的检测
观察且记录构件中预留的施工孔洞及缺口周边是否为平滑曲线，用放大镜观察该部位周边是否为平滑曲线，用放大镜观察该部位周边是否有裂纹、表面熔渣、局部突曲等现象，重要受力构件的预留孔洞是否加盖补焊或用环板焊接加固。 ※钢构件损伤的检测
钢构件的损伤包括以下几个方面：碰撞、悬挂吊物、切割等引起的构件局部变形、屈曲、截面缺损（孔洞、切口、烧穿、磨损等）、松动和断裂等；高温施焊引起的变形、内部材质和应力状态的变化等；钢材锈蚀等。
一般可用目测或钢尺检测钢构件的损伤。
钢材表面锈蚀等级共分A、B、C、D四级，可以通过目视评定，评定时应在良好日光下或在照度相当的人工照明条件下进行。
对D级锈蚀，还应量测钢板厚度的削弱程度，以进一步判定钢材的锈蚀程度，检测厚度的仪器有超声波测厚仪和游标卡尺。
三、钢构件变形的检测
※钢构件变形检测主要包括内容：
（1）钢梁、桁架、吊车梁以及钢屋（托）架、檩条、天窗架等平面内垂直变形（挠度）和平面外侧向变形；
（2）钢柱柱身倾斜与挠曲； （3）板件凹凸局部变形；
（4）整个结构的整体垂直度（建筑物倾斜）和整体平面弯曲 （5）基础不均匀沉降等。 ※钢构件和结构变形检测的方法：
（1）钢构件挠度的检测可以采用拉线、激光测距仪、水准仪和钢尺等方法检测。 （2）对于斜向构件（如杆、梁），可用拉弦线的方法测量其跨中或最大挠曲度的挠度。 （3）钢构件或结构的倾斜，可采用经纬仪、激光定位仪、三轴定位仪、全站仪或吊锤的方法检测，而且要区分倾斜是施工偏差造成的倾斜、变形造成的倾斜、灾害造成的倾斜等。 （4）对于构件的扭转屈曲（如梁、柱、杆），可采用经纬仪或全站仪测算出构件的扭曲变形量。
（5）对于构件的局部屈曲测量，可采用拉线的方法测量局部屈曲（翘曲）或突曲处的变形量。对于精度要求较高的构件，也可采用光栅照片分析法测量并计算其屈服变形量。
四、构造的检测
※钢结构杆件的长细比的检测与核算，根据上面的方法测定杆件的尺寸，测得的实际尺寸应根据《钢结构设计规范》GB50017-2003表5.3.1和5.3.4的规定计算相应的计算长度，核算杆件的长细比。构件允许长细比应符合《钢结构设计规范》GB50017-2003中表5.3.8和5.3.9的规定。
※钢结构支撑体现的连接，可按《建筑结构检测技术标准》GB/T 50344-2004检测；支撑体系构件的尺寸，可按《建筑结构检测技术标准》GB/T 50344-2004的相关规定进行测定；应按设计图纸或相应设计规范进行核实或评定。
※钢结构构件截面的宽厚比，可按《建筑结构检测技术标准》GB/T 50344-2004规定测定构件截面的相关尺寸，并进行核算，应按设计规范和《钢结构设计规范》GB50017-2003以及《冷弯薄壁型钢结构技术规程》GB50018-2002进行评定。 第三节、钢结构静力荷载试验
一、结构试验概述 ※试验的任务
结构在外荷载作用下，可能产生各种反应。结构试验的任务就是在结构物或试验对象上，使用仪器设备和工具，采用各种试验技术手段，在荷载或其它因素作用下，通过量测与结构工作性能有关的各种参数，从强度、刚度、稳定性以及结构实际破坏形态来判明结构的实际工作性能，估计结构的承载力，确定结构对使用要求的符合程度，并用以检验和发展结构的计算理论
※结构试验的分类
目的划分：科研性试验和鉴定性试验
鉴定性试验以直接服务于生产目的，以真实结构为对象，通过试验检测是否符合规范或设计要求，并作出正确的技术结论。这类试验通常用来解决以下几方面的问题： （1）重大建设工程的施工工艺试验和交工验收试验
（2）对已建结构进行可靠性检验，以推断和估计结构的剩余寿命 （3）工程改建和加固，通过试验判断具体结构的实际承载能力 （4）处理受灾结构和工程质量事故，通过试验鉴定提供技术依据 （5）鉴定预制构件的产品质量
※结构试验的一般过程 （1）制定试验计划； （2）试验准备；
（3）试验加载；
（4）试验资料整理分析和提出试验结论。
二、钢结构静力荷载试验的一般规定
本方法适用于普通钢结构性能的静力荷载检验，不适用于冷弯型钢和压型钢板以及钢－混凝土组合结构性能和普通钢结构疲劳性能的检验。 ※检验装置和设置的规定
（1）应能模拟结构实际荷载的大小和分布； （2）应能反映结构或构件实际工作状态， （3）加荷点和支座处不得出现不正常得偏心，
（4）同时应保证构件的变形和破坏不影响测试数据的准确性和不造成检验设备的损坏和人身伤亡事故。
※检验检验的荷载的规定
（1）应分级加载，每级荷载不宜超过最大荷载的20%；
（2）在每级加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。 ※变形的测试
（1）应考虑支座的沉降变形的影响；
（2）正式检验前应施加一定的初试荷载，然后卸载，使构件贴紧检验装置。
（3）加载过程中应记录荷载变形曲线，当这条曲线表现出明显非线性时，应减小荷载增量。 ※其它规定
（1）达到使用性能或承载力检验的最大荷载后，应持荷至少1h；每隔15min测取一次荷载和变形值，直到变形值在15min内不再明显增加为止。然后应分级卸载，在每一级荷载和卸载全部完成后测取变形值。
（2）当检验用模型材料与所模拟结构或构件的材料性能有差别时，应进行材料性能的检验。
三、试验荷载与加载方法
进行结构试验时，应根据不同的的试验目的，应在结构上再现要求的荷载，即试验荷载。
对于结构的强度、刚度、稳定等问题的研究性试验及鉴定性试验，通常只加短期作用的静荷载。在试验前除需要确定荷载类型、加载位置、使用荷载值与破坏荷载值以及是否加至破坏荷载等问题外，还需要确定加载方法。考虑到观察、测读仪表和分析数据的需要，常采用分级加载的方法对结构施加荷载。 ※常用静力加载方法
（1）重物加载法，利用物体本身的重量施加在结构上作为荷载，有重物直接加载比如钢锭、砖、砂石、袋装水泥等材料、水等。还有采用杠杆的间接加载。
（2）气压加载法，分为正压加载和负压加载，施加均布荷载特别有利，而且可以产生较大荷载。
（3）机械机具加载法，比如绞车、卷扬机、倒链葫芦、螺旋千斤顶和弹簧等。
（4）液压加载法，是目前最常用的加载方法，由油泵、油管系统、千斤顶组成的简单加载装置，还有大型加载试验机、有电液伺服加载系统。 ※力的测定
荷载及超静定结构支座反力是结构试验中经常需要测定的外力。当用油压千斤顶加载时，因千斤顶附带的压力表示值较粗糙，特别是卸载时，压力表示值不能正确反映实际荷载值，因此，需要在千斤顶和试件之间安装测力环或测力传感器。各种荷载量级的拉、压传感器都有定型产品可供选用。
四、应力（应变）量测
※应力量测的目的：利用所测应力资料还可直接了解结构的工作状态和强度储备
※应力量测的方法：直接测定应力比较困难，目前还没有较好的方法，而是借助于测定应变值，然后通过材料的应力－应变关系或方程换算为应力值。
※测定应变方法：一般是用应变计测出试件在一定长度范围l（称为标距）内的长度变化 ，再计算出应变值 ，测出的应变值实际是标距范围l内的平均应变。 ※应力量测方法：主要有电测和机测两类
（1）机测法的特点：指机械式仪表，例如双杆应变仪、手持应变仪。机械式应变仪适用于各种建筑结构在长时间过程中的变形，无论是构件制作过程中变形的测量，还是结构在试验过程中变形的观察，均可采用。特别适用于野外和现场作业条件下结构变形的测试。但是这种方法精度不高。
（2）电测法的特点：但它具有灵敏度高；适应性强：精度高：自动化程度高：可测多种力学量等优点。电测法的局限性是：只能测量构件表面有限点的应变，当测点多时，工作量大；所测应变是应变片敏感栅投影面积下构件应变的平均值，对于应力集中和应变梯度很大的部位，会引起较大的误差。
※电阻应变片的基本构造组成：敏感栅、基底、引线、粘结剂和表面覆盖层 敏感栅是应变片中把应变量转换成电阻变化量的关键部分
※几种常用的组桥方式
电阻应变片采用的惠斯顿电桥常用的组桥方式（或者接线方式）有：单臂测量、半桥测量、全桥测量、对臂测量
温度补偿
若测试过程中环境温度变化明显，则对测试结果影响是很大的。原因有二：一是温度变化将引起应变片电阻值改变；二是温度变化时，由于应变片敏感栅与被测构件材料线膨胀系数不同而将产生附加应变。为此应采取温度补偿措施。
※平面应力状态主应力测定原理
单向应力状态
知道主方向的双向应力状态
不知道主方向的双向应力状态
※不同受力构件贴片
常见单向应力状态构件：如轴向拉压、纯弯曲、横力弯曲上下边缘点，可沿主应力方向贴一应变片，测出主应变后，由胡克定律求得该点的主应力。
常见已知主方向的双向应力状态构件：如扭转、均匀内压的薄壁圆筒、以及横力弯曲的中性轴上，沿已知主应力方向贴片，测出相应的主应变，根据广义虎克定律求得主应力。 不知主方向的双向应力状态构件：除上面提到的构件外，若欲测点为末知主应力方向的二向应力状态，则采用应变花进行测量。 在常温下粘贴应变片步骤及注意事项：
（1）检查应变片外观，测量阻值保证使用公共温度补偿片的一组应变片的组阻值相差不超过0.2Ω。 （2）测点表面处理 （3）贴片 （4）固化 （5）检查粘贴质量 （6）接线 （7）防护
五、位移量测
位移量测的作用：结构的位移反应了结构的整体变形，它概括了结构总的工作性能。通过位移测定，不仅可了解结构的刚度及其变化、还可区分结构的弹性和非弹性性质。结构任何部位的异常变形或局部损坏都会在位移上得到反映。因此，在确定测试项目时，首先应考虑结构构件的整体变形，即位移的量测。
位移量测的内容：位移量测的主要内容为某一特征点（一般为跨中或集中荷载下位移最大处）的荷载－位移曲线，以及各特征值下构件纵轴线的挠度曲线。
位移量测的仪器：表分表、电子百分表（又称应变式位移传感器）及线性差动电感式位移计等。当位移值较大时，可用多圈电位器。水准仪、经纬仪和全站仪也是量测大位移的方便工具，它们便于作多点和远距离量测。分度值1mm的标尺和磁尺等也可用于大位移的量测。 位移量测的注意事项：量测结构位移时需特别注意支座沉降的影响。
六、使用性能检验
检验的荷载：应取下列荷载之和：实际自重×1.0＋其它恒载×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%。
当上述要求不满足时，可重新进行检验，第二次检验中的荷载－变形曲线应基本上呈线性关系，新的残余变形不得超过第二次检验中所记录最大变形的10%。
七、承载力检验
检验的荷载：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。
承载力检验结果评定：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至少减少20%。
八、数据处理
十、实验室模型试验举例 背景：
国家游泳中心“水立方”新型多面体空间刚架结构的杆件形式包括圆钢管、方钢管和矩形钢管三类，节点则主要采用国内在网格结构中已得到广泛应用的焊接空心球节点。
“水立方”结构的杆件除承受轴力还承受相当大的弯矩，因此对焊接球节点承载力及实用计算方法的研究，除了常规承受轴力作用的节点，还必须考虑承受弯矩作用以及轴力与弯矩共同作用的节点。
为直观了解方钢管焊接球节点在轴力和弯矩共同作用下的受力性能和破坏机理，验证有限元分析模型的正确性，同时为实用设计方法提供最直接的验证，本研究选取6个典型节点进行1：1足尺模型试验。 试验目的：
本试验主要通过测定焊接空心球在偏压荷载作用下的荷载—位移曲线，从而得其在压弯荷载下的极限承载力；
另外，通过对一些测点应变的测量来了解空心球节点在不同荷载阶段的应力分布及发展过程。
试验主要仪器：
主要加载仪器为500吨长柱液压式压力试验机、测位移的千分表、测应变的应变仪
测点布置及测试项目：
钢管上采用胶基电阻应变片，规格为BX120－5AA，灵敏系数为2.08％；球上采用胶基应变花BX120－5BA和BX120－5CA，灵敏系数也是2.08％。每个试件上布有8个应变片，8个双向应变花和12个三向应变花。
测试和记录的项目：x、y、45度三个方向的应变，荷载位移曲线、极限载荷
