一、钢结构可靠性鉴定的重要性

钢结构工程因其环保节能、设计灵活、制作方便、自重较轻、安装快捷、材料可循环使用等优点，在众多领域广泛应用。涵盖了医疗行业、食品企业、仓储物流、化工铸造、商场超市、工业厂房、办公大楼、市政设施以及民用建筑等众多领域。

然而，许多钢结构厂房由于各种原因存在极大的结构安全隐患。进行可靠性鉴定能确保使用安全，具有重要意义。钢结构建筑宜进行可靠性鉴定包括以下几种情况：

达到设计使用年限拟继续使用时。例如一些早期建设的钢结构厂房，在达到设计使用年限后，如果仍要继续使用，就需要进行可靠性鉴定，以确定其结构是否能够满足继续使用的要求。

使用用途或环境改变时。当钢结构厂房的使用用途发生改变，如从仓库改为生产车间，或者环境发生变化，如从干燥环境变为潮湿环境，都可能对钢结构的性能产生影响，此时需要进行可靠性鉴定。

进行结构改造或扩建时。在对钢结构厂房进行改造或扩建时，会对原结构产生影响，为了确保改造或扩建后的结构安全，需要进行可靠性鉴定。

遭受灾害或事故后。如遭受地震、火灾、洪水等灾害，或者发生碰撞等事故后，钢结构可能会出现损伤，需要进行可靠性鉴定，以确定其安全性。

存在较严重的质量缺陷或者出现较严重的腐蚀、损伤、变形时。如果钢结构厂房存在严重的质量问题，或者出现明显的腐蚀、损伤、变形等情况，必须进行可靠性鉴定，以便采取相应的措施进行修复或加固。

二、可靠性鉴定方法

（一）目视检查

目视检查是钢结构可靠性鉴定中Zui基本的检测方法。通过肉眼观察结构表面、连接部位、裂缝、锈迹、变形等情况，可以初步判断结构的安全性和可靠性。例如，在对某钢结构厂房进行目视检查时，发现部分连接部位有轻微锈迹，这可能是由于环境潮湿或者防护措施不到位引起的。此时，需要进一步评估锈迹对结构连接强度的影响。一般来说，如果锈迹只是表面现象，且没有明显的腐蚀深度，可以通过清理锈迹并重新进行防腐处理来保证结构的安全性。但如果锈迹已经深入到钢材内部，可能会降低钢材的强度和耐久性，需要采取更加严格的修复措施。

（二）超声波检测

超声波检测是利用超声波检测仪器检测钢材内部缺陷和断面尺寸的一种方法。超声波在钢材中传播时，如果遇到内部缺陷，如气孔、夹渣、裂纹等，会发生反射、折射和散射等现象。通过接收和分析这些反射信号，可以确定缺陷的位置、大小和形状。据统计，超声波检测能够发现直径为几毫米的内部缺陷，检测精度较高。在实际应用中，超声波检测通常需要专业的检测人员和设备，并且需要对检测结果进行准确的分析和判断。

（三）X 射线检测

X 射线检测是通过照射 X 射线，观察钢结构的内部缺陷、杂质等情况的一种方法。X 射线具有很强的穿透能力，能够穿透一定厚度的钢材，从而显示出内部的结构和缺陷。与超声波检测相比，X 射线检测能够更直观地显示出内部缺陷的形状和大小，但检测成本较高，且对人体有一定的辐射危害。在进行 X 射线检测时，需要严格遵守安全操作规程，确保检测人员和周围人员的安全。

（四）磁粉检测

磁粉检测是检测钢结构表面缺陷、裂纹的一种有效方法。在磁场作用下，钢材表面缺陷处会聚集磁粉，形成缺陷的显影效果。这种方法操作简单，检测灵敏度高，能够发现表面和近表面的微小缺陷。例如，在对某钢结构桥梁进行磁粉检测时，发现部分焊缝处有细微裂纹，及时进行了修复，避免了潜在的安全隐患。磁粉检测通常适用于铁磁性材料，对于非铁磁性材料则需要采用其他检测方法。

（五）红外线热像检测

红外线热像检测是通过红外线热像仪来检测结构的温度分布情况，从而了解结构的热传导性能、水分渗透情况等，判断结构的安全性和可靠性。当结构存在缺陷或损伤时，其热传导性能会发生变化，导致表面温度分布不均匀。通过分析热像图，可以发现这些异常区域，进而推断出可能存在的问题。例如，在对某钢结构建筑进行红外线热像检测时，发现部分区域温度明显高于周围区域，经进一步检查发现是由于隔热层损坏导致热量传递异常。红外线热像检测具有非接触、快速、直观等优点，但对检测环境和设备要求较高。

（六）负荷试验

负荷试验是钢结构鉴定检测中一种直接、准确的方法。通过给结构施加一定的荷载，观察结构的变形、位移等情况，可以判断结构的安全性和可靠性。负荷试验通常分为静载试验和动载试验两种。静载试验是在结构上施加恒定的荷载，观察结构在静态荷载下的响应；动载试验则是施加动态荷载，如冲击荷载、振动荷载等，观察结构在动态荷载下的响应。负荷试验能够真实地反映结构的实际受力情况，但试验过程较为复杂，需要专业的设备和技术人员，且可能对结构造成一定的损伤。

（七）声波检测

声波检测是通过检测钢结构中传播的声波信号来确定钢材内部缺陷、损伤等情况的一种方法。声波在钢材中的传播速度和衰减程度与钢材的质量和内部结构有关。当钢材内部存在缺陷时，声波的传播会受到影响，通过分析声波信号的变化，可以推断出缺陷的位置和大小。声波检测常用于检测焊接接头的质量和完整性，能够发现焊接缺陷，如未焊透、气孔、夹渣等。声波检测具有检测速度快、成本低等优点，但对检测人员的技术水平要求较高。

（八）激光测量

激光测量可以用于钢结构的几何尺寸测量和变形测量。通过激光测距仪、激光投影仪等仪器，可以快速、准确地测量钢结构的长度、宽度、高度等几何尺寸，以及结构在受力作用下的变形情况。激光测量具有精度高、非接触、快速等优点，适用于对钢结构进行实时监测和变形分析。例如，在对某大型钢结构厂房进行改造时，采用激光测量技术对结构的变形进行了实时监测，确保了改造过程的安全和顺利进行。

（九）水压试验

水压试验是一种全面、直接的钢结构鉴定检测方法，可以检测结构的密封性、抗漏性等情况。在水压试验中，将钢结构容器充满水，然后施加一定的压力，观察结构是否有漏水、渗水等现象。水压试验能够有效地检测出结构的密封性问题，但由于试验过程需要大量的水资源，可能会对环境造成一定的影响。此外，水压试验对结构的强度和稳定性也有一定的要求，试验前需要进行充分的准备和安全评估。

（十）热处理分析

热处理分析可以用于检测钢结构的热处理质量和热处理工艺是否符合标准要求。热处理是钢结构制造过程中的一个重要环节，通过对钢材进行加热、保温和冷却等处理，可以改善钢材的性能，提高其强度和韧性。热处理分析通常包括金相分析、硬度测试、拉伸试验等方法，通过对热处理后的钢材进行检测，可以评估热处理工艺的效果和钢材的质量。例如，在对某钢结构工程进行热处理分析时，发现部分钢材的硬度不符合要求，经过调查发现是热处理工艺参数设置不当导致的，及时进行了调整，保证了钢结构的质量。

（十一）红外线光谱分析

红外线光谱分析可以用于钢结构材料的成分分析和化学性质评估。通过对钢材进行红外线光谱分析，可以确定钢材的化学成分、杂质含量等信息，从而评估钢材的质量和品质。红外线光谱分析具有快速、准确、非破坏性等优点，适用于对钢结构材料进行质量检测和控制。例如，在对某钢结构工程的钢材进行红外线光谱分析时，发现部分钢材的化学成分与设计要求不符，及时进行了更换，避免了潜在的质量问题。

三、可靠性评估方法

（一）极限状态可靠性分析

极限状态函数是描述结构或构件在特定载荷作用下是否达到极限状态的数学表达式。对于钢结构而言，结构极限状态函数可表示为，构件极限状态函数为，其中代表结构抗力，代表作用效应。

计算结构或构件的可靠度指标通常用可靠度指数表示，其计算公式为，这里的和分别为设计值（特征值）和极限值（特征值），为标准偏差。通过计算得到可靠度指数后，可以确定结构或构件的可靠性水平。一般来说，可靠度指数大于被认为是安全的。

（二）模糊可靠性分析

模糊随机变量和模糊数：模糊随机变量是其取值范围和概率分布都不确定的变量，模糊数则是取值范围和隶属函数都不确定的数。

模糊可靠性分析方法：

模糊概率法：将模糊变量转化为随机变量，然后使用概率方法进行分析。

模糊可能性法：将模糊变量转化为可能性变量，然后使用可能性方法进行分析。

模糊证据法：将模糊变量转化为证据变量，然后使用证据方法进行分析。

模糊可靠性分析的应用：模糊可靠性分析方法可广泛应用于钢结构的可靠性分析，比如钢结构的极限状态可靠性分析、钢结构构件的可靠性分析以及钢结构连接的可靠性分析。

（三）人工神经网络可靠性分析

人工神经网络：人工神经网络是一种受生物神经网络启发的计算模型，它可以从数据中学习并做出决策。

人工神经网络可靠性分析方法：

前馈神经网络：一种简单的人工神经网络，由输入层、隐藏层和输出层组成。在钢结构可靠性分析中，可以通过输入影响结构可靠性的因素，经过隐藏层的处理，Zui终输出结构的可靠性指标。

卷积神经网络：专门用于处理图像数据的人工神经网络。在钢结构检测中，可以利用卷积神经网络对钢结构的图像进行分析，识别出结构中的缺陷和损伤，从而评估结构的可靠性。

递归神经网络：专门用于处理序列数据的人工神经网络。对于钢结构在不同时间点的受力情况等序列数据，可以使用递归神经网络进行分析，预测结构的可靠性变化趋势。

（四）物理模型可靠性分析

物理模型是根据钢结构的实际行为建立的数学模型。通过对钢结构的受力情况、变形特点等进行分析，建立物理模型，然后利用该模型进行可靠性分析。例如，可以建立钢结构在不同荷载作用下的力学模型，通过计算结构的应力、应变等参数，评估结构的可靠性。物理模型的可靠性分析需要准确地反映钢结构的实际行为，因此在建立模型时需要考虑各种因素，如材料性能、几何形状、边界条件等。

四、可靠性鉴定标准

（一）构件安全性鉴定标准

钢结构构件的安全性鉴定，应按承载能力、构造以及不适于承载的位移或变形等三个检查项目，分别评定每一受检构件等级。对冷弯薄壁型钢结构、轻钢结构、钢桩以及地处有腐蚀性介质的工业区，或者是高湿、临海地区的钢结构，尚应以不适于承载的锈蚀作为检查项目评定其等级，然后取其中Zui低一级作为该构件的安全性等级。

按承载能力评定：当钢结构构件的安全性按承载能力评定时，应根据标准 GB 50292 - 2015《民用建筑可靠性鉴定标准》中的规定，主要构件及节点、连接 au 级≥1.00、bu 级≥0.95、cu≥0.90、du＜0.90；一般构件 au 级≥1.00、bu 级≥0.90、cu≥0.85、du＜0.95，分别评定每一验算项目的等级，然后取其中Zui低一级作为该构件承载能力的安全性等级。

按不适于承载的位移或变形评定：对桁架（屋架、托架）的挠度，当其实测值大于桁架计算跨度的 1/400 时，应验算其承载能力。验算时，应考虑由于位移产生的附加应力的影响。若验算结果不低于 bu 级，仍定为 bu 级，但宜附加观察使用一段时间的限制；若验算结果低于 bu 级，应根据其实际严重程度定为 cu 级或 du 级。对桁架顶点的侧向位移，当其实测值大于桁架高度的 1/200，且有可能发展时，应定位 cu 级或 du 级。对于主要受弯构件，当实测值大于计算跨度的 1/200 时；对于一般受弯构件，计算跨度≤7m，实测值大于计算跨度的 1/120，或大于 47mm 时等情况，应根据规定评定为 cu 级或 du 级。

（二）构件使用性鉴定标准

钢结构构件的使用性鉴定，应按位移或变形、缺陷（含偏差）和锈蚀（腐蚀）等三个检查项目，分别评定每一受检构件等级，并以其中Zui低一级作为该构件的使用性等级。对钢结构受拉构件，尚应以长细比作为检测项目参与评级。

按挠度检测结果评定：若检测值小于计算值及现行设计规范限值时，可评为 as 级；若检测值大于或等于计算值，但不大于现行设计规范限值时，可评为 bs 级；若检测值大于现行设计规范限值时，可评为 cs 级。在一般构件的鉴定中，对检测值小于现行设计规范限值的情况，可直接根据其完好程度定为 as 级或 bs 级。

按柱顶水平位移（或倾斜）检测结果评定：若该位移的出现与整个结构有关，取与上部承重结构相同的级别作为该柱的水平位移等级；若该位移的出现只是孤立事件，可根据其检测结果直接评级。

按缺陷（含偏差）和损伤的检测结果评定：当钢结构构件的使用性按其缺陷（含偏差）和损伤的检测结果评定时，应按标准 GB 50292 - 2015《民用建筑可靠性鉴定标准》中 “钢结构构件的适用性按缺陷和损伤的检测结果” 进行评定。

（三）系统可靠性鉴定标准

钢结构系统的可靠性应按安全性、适用性和耐久性分别鉴定，并按下列规定评定等级。

安全性等级：Au 级在目标使用期内安全，不必采取措施；Bu 级在目标使用期内不显著影响结构系统安全，可能有少数构件（节点）应采取适当措施；Cu 级在目标使用期内显著影响结构系统安全，应采取措施；Du 级严重影响结构系统安全，必须及时采取措施。

适用性等级：As 级在目标使用期内能正常使用，不必采取措施；Bs 级在目标使用期内尚不影响结构系统安全，可能有少数构件（节点）应采取适当措施；Cs 级在目标使用期内影响结构系统正常使用，应采取措施；Ds 级在目标使用期内结构系统不能使用，必须及时采取措施。

耐久性等级：A 级在正常维护条件下，能满足耐久性要求，不必采取措施；B 级在正常维护条件下，尚能满足耐久性要求，可不采取措施；C 级在正常维护条件下，不能满足耐久性要求，应采取措施；D 级在正常维护条件下，严重不满足耐久性要求，必须及时采取措施。

五、可靠性鉴定案例

（一）炼钢厂钢结构厂房鉴定

某炼钢厂单层钢结构厂房经过近年的使用已出现不同程度的老化损伤。经检查发现部分排架柱吊车肢柱脚发生弯曲变形、吊车肢柱头加劲肋出现裂缝，影响厂房使用安全。

为进行可靠性鉴定，首先对厂房进行了全面的现场检查检测。在yongjiu荷载方面，结构构件、设备自重根据现场检测结果，参考原设计、变更设计图纸、《建筑结构荷载规范》及甲方提供资料计算确定。可变荷载中，屋面活荷载标准值取为，风荷载取为，雪荷载取为。厂房目前有台吊重的重级工作制吊车。

现场检查检测结果显示，钢排架柱吊车肢经扩大截面加固，原工字形翼缘外贴钢板，非吊车肢为焊接槽形截面，腹板yongjiu荷载结构构件、设备自重根据现场检测翼缘。扩建部分工字形截面翼缘为腹板，腹板厚，翼缘为焊制。

对于该炼钢厂钢结构厂房的可靠性鉴定，主要从以下几个方面进行：

主体结构：对钢柱、钢梁系统检测实际截面尺寸及材料强度，钢柱垂直偏差、钢梁侧向弯曲，节点连接状况并对外观质量进行普查。同时检查柱、梁间支撑系统的布置合理性、支撑位置、形状、截面尺寸、支撑节点连接状态及外观质量。还对吊车梁系统的构件实际截面尺寸、材料强度、吊车梁跨中垂直度、侧向弯曲、与钢柱和牛腿的连接状况等进行检测。

维护系统：通过钢结构屋面板、采光屋顶两侧彩钢板的锈蚀、损伤的程度和部位判定墙体维护系统。对屋面系统检测钢结构屋面构成及其状况，天沟、隅撑、系杆、檩条外观质量等。

地基基础：检查上部结构有无因地基基础不均匀沉降引起的裂缝或变形，周围散水有无裂缝且与主体结构有无脱开或者错位现象，建筑物门窗部位有无变形现象。

结构承载力与稳定性验算：进行荷载的确定及钢架结构承载力与稳定性验算。

根据鉴定结果，提出满足下一目标使用年限的处理建议办法，如对出现弯曲变形和裂缝的部位进行加固处理，对锈蚀部位进行除锈和防腐处理等，以确保厂房的使用安全。

（二）钢结构厂房安全性鉴定

该工程为某工业厂房原结构，无设计图纸，现委托方准备对其进行改造，在原吊车梁基础上安装吊车进行使用。委托方为排除安全隐患，确保结构在使用年限内的可靠性，委托专业机构对该结构进行可靠性鉴定。

此次鉴定范围包括厂房主体结构、围护结构、屋面系统三大部分内容。在委托方未提供相关技术资料的情况下，鉴定机构通过专业的检测技术以及对钢结构建筑可靠性鉴定的长期检测经验，同时结合国家相关检测标准，根据被鉴定钢结构厂房的结构体系、构造特点等不同，将钢结构体系分为相对简单的若干层次，然后分层分项的从多方面综合性的进行检测。

主体结构检测：主要对钢柱、钢梁系统、柱、梁间的支撑系统以及吊车梁系统进行检测。包括实际截面尺寸及材料强度、钢柱垂直偏差、钢梁侧向弯曲、节点连接状况及外观质量普查。对于柱、梁间支撑系统，检查其布置合理性、支撑位置、形状、截面尺寸、支撑节点连接状态及外观质量。对于吊车梁系统，检测其构件实际截面尺寸、材料强度、跨中垂直度、侧向弯曲、与钢柱和牛腿的连接状况等。

维护系统检测：维护系统主要包括墙体系统和屋面系统。对于墙体维护系统，通过判定钢结构屋面板、采光屋顶两侧彩钢板的锈蚀、损伤程度和部位进行检测。屋面系统主要检测钢结构屋面构成及其状况，天沟、隅撑、系杆、檩条外观质量等。

地基基础检测：主要检查上部结构有无因地基基础不均匀沉降引起的裂缝或变形，周围散水有无裂缝且与主体结构有无脱开或者错位现象，建筑物门窗部位有无变形现象。

结构承载力与稳定性验算：进行荷载的确定及钢架结构承载力与稳定性验算。

凭借专业的技术，在规定的周期内顺利地完成检测，经过多层的检测结果综合对该厂房进行安全性、使用性、可靠性鉴定评级，获得委托方的高度认可。

（三）门式刚架厂房可靠性鉴定

某门式刚架厂房建于 2001 年 8 月，为门式刚架钢结构厂房，厂房主体钢结构采用焊接 H 型钢，10.9 级高强度摩擦型螺栓连接，钢板牌号为 Q235 - B，屋面采用 C 型钢檩条，50 厚 EPS 夹芯板，墙面采用 C 型钢墙梁，V - 840 彩钢板。设有工字型钢吊车梁，5 吨电动单梁起重机一台。

受甲方委托，对该工程现有结构工作状态进行可靠性评估，确保其工程结构在安全可靠的状态下进行工作。

现场对该工程进行了宏观调查，厂房的结构布置、构件尺寸及有关构造均与原设计图纸相符。在检测鉴定过程中，主要从以下几个方面进行：

建筑物结构宏观检查：对厂房的结构布置、构件尺寸及有关构造进行检查，确保与原设计图纸相符。

现场勘察与检测：对厂房的钢构件进行外观检查，包括缝隙、毁坏、镀层脱落、钢材锈蚀、节点损伤、焊接外观缺陷、连接紧固状况等。同时，按照国家有关检测、施工验收规范选择部分门式钢架及钢结构构件，采用超声波或磁粉探伤作焊缝检测，检测评定是否有气孔、夹渣、弧坑裂纹、电弧擦伤等缺陷。还采用全站仪或吊线法对钢屋架、桁架及其杆件的挠度变形进行检测评定，采用表面强度法对钢材的强度进行检测评定，采用涂层测厚仪对钢构件的防腐或防火涂层厚度进行检测评定等。

根据检测鉴定结果，提出可靠性鉴定结论，并对存在的问题提出处理建议，如对锈蚀部位进行除锈和防腐处理，对焊缝缺陷进行修复等，以确保厂房的结构安全和可靠性。