钢结构的缺陷和损坏对结构构件的影响
钢结构的缺陷和损坏对不同的结构构件的影响不同,下面就钢结构厂房中几个常用的重要构件进行分析。
1、屋盖结构
屋盖结构按其自重及风雪荷载作用进行计算, 计算简图较**, 试验分析理论值和实测值相近。但由于采用了薄壁柔性杆件,复杂的断面外形使节点有较高的应力集中,从而使屋架结构对荷载变化或局部**载、温度和腐蚀作用变得复杂而敏感。因此屋盖结构是工业厂房中较易受损坏和破坏的构件之一,主要表现为压杆失稳和节点板出现裂缝或破坏。制造和安装的缺陷往往使屋架的性和耐久性降低。屋架杆件初弯曲、焊接缺陷(焊缝不足、咬边、焊口不良等)、节点偏心、檩条错位等都产生附加内力, 使节点板工作条件恶化, 形成过大的集中应力, 造成板件裂缝或脆断。所以,良好的制造和安装质量, 是保证屋架安全性和耐久性的重要条件之一。莫斯科建工学院调查了20个冶金厂房的66个车间的926个屋架,发现770个有损坏, 其损害百分率为: 构件弯曲者81.8%; 局部弯曲者7.7%; 螺栓垂直偏差者4.2%;螺栓连接破坏者5.8%;节点板弯曲者0.3%; 节点板开裂
者012%。这一调查反映了屋架结构在正常使用条件下破损情况, 对检查和鉴定具有指导意义。
2、柱 子
工业厂房的柱子比其它构件处于较有利的工作条件。柱子一般按多种荷载的总作用计算, 特别是有吊车时, 柱子的计算内力较大,其选择的截面也较大, 故正常使用条件下柱子的内力小于计算值。因为多种荷载同时作用的概率是很小的, 这样,柱子在工作应力不大而截面又有较大的安全储备以及较好的力学性能和较高的防腐性能的条件下,一般在静力和动力荷载作用下造成静力或疲劳破坏的概率较小。重级工作制吊车的厂房, 在柱子与吊车梁和制动梁的连接处, 若采用刚性连接,在循环应力作用下较易形成疲劳裂缝, 造成疲劳破坏。通过调查, 柱子的典型损坏表现在以下几个方面:
(1) 由于生产工艺中违反操作规程, 常引起运输货物、磁盘及吊钩撞击柱子, 使柱肢受扭曲和局部损坏,特别是柔性腹杆的双肢柱较易受损坏。此外, 还有在工艺管线安装中对柱子造成的损坏等。
(2) 柱子在刚架平面内或平面外, 由于设计和施工安装等原理造成的偏差,虽不会降低结构承载力而造成危险,但可导致维护构件的损坏和相邻连接节点的损坏。吊车轨道偏离则可导致厂房难于正常使用。
(3) 由于地基原因, 沿厂房长度或宽度有不均匀沉降给结构带来附加内力, 也会造成厂房难于正常使用。
(4) 由于长期性潮湿或腐蚀介质作用, 柱基和连接遭受腐蚀损坏。
3、吊车梁
吊车梁是工业厂房的重要构件。吊车梁结构包括吊车梁、制动梁或制动桁架, 以及它们与柱子间的连接节点。吊车梁结构工作条件复杂,根据使用经验和现场调查资料看, 重级工作制吊车梁结构工作3～4年后即出现**批损坏。主要表现为吊车梁和制动梁与柱子连接节点受到损坏;吊车梁上翼缘焊接以及附近腹板出现疲劳裂纹; 铆接吊车梁上翼缘铆钉产生松动和角钢呈现裂纹。调查还表明,吊车梁结构损坏程度又与吊车梁的轻重级有关, 重级和特重级工作制吊车梁结构破坏较**, 尤其是硬钩吊车;中级和轻级工作制吊车梁的损坏一般较轻。吊车梁结构损坏的主要原因主要是:
(1) 吊车轮压是移动集中荷载, 具有动力特征, 吊车梁在动荷载作用下, 其动力特征反应十分复杂,致使吊车梁长期在不稳定重复和交变应力状态下工作, 易引起应力集中和疲劳破坏。
(2) 钢轨的偏心。钢轨因安装公差与吊车梁中心无法一致;由于钢轨平行度和接头影响使吊车在行使时晃动,促使钢轨的偏心逐渐增大。试验证明,当钢轨偏心量大时,实腹吊车梁就会出现上翼缘与腹板的连接裂缝, 或加劲肋与上翼缘连接处的裂缝; 桁架式吊车梁, 就会出现节点板裂缝,辅助桁架就会出现节点板与铆钉(或螺栓) 的断裂以及上下水平支承的裂缝或断裂。
(3) 由于钢轨偏心、水平制动力和啃轨力的作用, 将涉及主梁弯曲和扭转,造成主梁节点和辅助桁架损伤。因此保证安装和维护吊车梁结构的质量,对改善吊车工作状况提高吊车梁结构的使用寿命具有重要意义。通过上述分析,知道钢结构缺陷会对钢结构厂房的屋盖系统、吊车梁系统和柱系统等造成破坏,因此在制作和安装钢结构构件时应严格按钢结构施工及验收规范进行,在使用过程中定期检查、鉴定和维护,保证钢结构厂房安全的运行。
建筑钢结构焊缝无损探伤检验具体要求
1)设计要求全焊透的焊缝,其内部缺陷的检验应符合下列要求: ①一级焊缝应进行的检验,其合格等级应为《钢焊缝手工超声探伤方法及质量分级法》GB11345289 中B 级检验的Ⅱ级及Ⅱ级以上;②二级焊缝应进行抽检,抽检比例20 % ,其合格等级应为《钢焊缝手工超声波探伤方法及质量分级法》GB11345289 中B级检验的Ⅲ级及Ⅲ级以上; ③全焊透的三级焊缝可不进行无损检测。
2) 焊接球节点网架焊缝的超声探伤及缺陷分级应符合《焊接球节点钢网架焊缝超声波探伤及质量分级法》JGPT30341121996的规定。
3) 螺栓球节点网架焊缝的超声波探伤方法及缺陷分级应符合《螺栓球节点钢网架焊缝超声波探伤及质量分级法》JGPT30341221996的规定。
4) 圆管T、K、Y节点焊缝的超声波探伤方法及缺陷分级应符合《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ8122002的规定。
5) 箱形构件隔板电渣焊焊缝无损检测结果除应符合有关规定外,还应按《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ8122002进行焊缝熔透宽度、焊缝偏移检测。
6)设计文件*进行射线探伤或超声波探伤不能对缺陷性质作出判断时,可采用射线探伤进行检测。射线探伤应符合《钢熔化焊对接接头射线照相和质量分级》GB3323287的规定,射线照相的质量等级应符合AB级的要求。一级焊缝评定合格等级应为Ⅱ级及Ⅱ级以上,二级焊缝评定合格等级应为Ⅲ级及Ⅲ级以上。
7) 下列情况之一应进行表面检测: ①外观检查发现裂纹时,应对该批中同类焊缝进行100 %的表面检测;②外观检查怀疑有裂纹时,应对怀疑的部位进行表面探伤; ③设计图纸规定进行表面探伤时; ④检查员认为有必要时。
8)铁磁性材料应采用磁粉探伤进行表面缺陷检测。确因结构原因或材料原因不能使用磁粉探伤时,方可采用渗透探伤。磁粉探伤应符合《焊缝磁粉检验方法和缺陷磁痕的分级》JBPT606121992的规定,渗透探伤应符合《焊缝渗透检验方法和缺陷迹痕的分级》JBPT606221992 的规定。
10 焊缝检测的计数规则及合格评定
1) 焊缝内部缺陷无损检测计数规则
一级焊缝探伤比例100 % , 即全数探伤; 二级焊缝探伤比例20%。对于工厂制作焊缝,应按每条焊缝长度计算比例,且探伤长度≥200mm,当焊缝长度≤200mm时,应对整条焊缝进行探伤;对于现场安装焊缝,应按同一类型、同一施焊条件的焊缝条数计算比例,探伤长度应≥200mm,并应不少于1条焊缝;三级焊缝不要求进行内部缺陷的无损探伤。
2)焊缝处数的计数方法
工厂制作焊缝长度≤1 000mm时,每条焊缝为1 处;长度> 1000mm时,将其划分为每300mm为1 处;现场安装焊缝每条焊缝为1 处。
3) 抽样检验的合格判定
抽样检查的焊缝数如不合格率< 2 %时,该批验收应定为合格;不合格率> 5%时,该批验收应定为不合格;不合格率为2 %～5 %时,应加倍抽检,且必须在原不合格部位两侧的焊缝延长线各增加1处,如在所有抽检焊缝中不合格率≤3 %时,该批验收应定为合格, > 3%时,该批验收应定为不合格。当批量验收不合格时,应对该批余下焊缝的全数进行检查。当检查出1处裂纹缺陷时,应加倍抽查,如在加倍抽检焊缝中未检查出其它裂纹缺陷时,该批验收应定为合格,当检查出多处裂纹缺陷或加倍抽查又发现裂纹缺陷时,应对该批余下焊缝的全数进行检查。
4) 所有检验出的不合格焊缝都应100 %予以补修至检验合格。同一部位返修不宜**过2 次。