福建第三方房屋安全鉴定单位钢结构可靠性鉴定

发布：2024-10-08 09:36，更新：2024-10-08 09:36

一、钢结构可靠性鉴定的重要性

钢结构在建筑领域应用场景极为广阔，涵盖基础设施、公共建筑、工业厂房、体育场馆等多个方面。其具有强度高、自重轻、抗震性能好、施工灵活等独特优势，成为现代建筑的重要组成部分。然而，钢结构也存在一些安全隐患，如失稳、腐蚀和火灾等问题。

失稳分为局部失稳和整体失稳，受荷载变化、钢材初始缺陷及支承情况等多种因素影响，处理不当可能导致严重后果。腐蚀是钢结构的慢性隐患，普通钢材在湿度大、有腐蚀性介质的环境中易生锈腐蚀，削弱构件承载能力。例如，转炉车间钢屋架平均腐蚀速度为每年 0.10 - 0.16 毫米，我国有 38.62% 的钢屋架因腐蚀和缺乏维护而倒塌。火灾对钢结构的危害也极大，钢的耐温性差，当温度达到 430 - 540℃时，钢材的屈服点、抗拉强度和弹性模量会急剧下降，失去承载能力。

鉴于这些安全隐患，对钢结构进行可靠性鉴定至关重要。它不仅能确保钢结构在使用过程中的安全性，还是进行加固改造的重要依据。通过可靠性鉴定，可以及时发现钢结构存在的问题，采取相应的加固措施，延长钢结构的使用寿命，保障人民生命财产安全。同时，也有助于推动钢结构行业的可持续发展，提高钢结构建筑的质量和可靠性。

二、钢结构可靠性鉴定方法

（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，分为结构极限状态函数和构件极限状态函数。通过计算公式（其中为抗力设计值，为作用效应极限值，为标准偏差）可计算结构或构件的可靠度指标。通常，可靠度指数大于 3 被认为是安全的，由此可确定结构或构件的可靠性水平。

（二）模糊可靠性分析

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不确定的数。模糊可靠性分析方法有模糊概率法、模糊可能性法和模糊证据法。这些方法可广泛应用于钢结构的可靠性分析，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

人工神经网络是受生物神经网络启发的计算模型，能从数据中学习并做出决策。人工神经网络类型包括前馈神经网络、卷积神经网络和递归神经网络。前馈神经网络由输入层、隐藏层和输出层组成；卷积神经网络专门处理图像数据；递归神经网络专门处理序列数据。人工神经网络可靠性分析方法为结构可靠性分析提供了新的途径。

（四）物理模型的可靠性分析

物理模型是根据钢结构的实际行为建立的数学模型。通过建立物理模型，可以更准确地模拟钢结构在各种载荷作用下的响应，从而进行可靠性分析。这种方法可以考虑钢结构的非线性行为、材料特性以及边界条件等因素，为钢结构的可靠性评估提供更可靠的依据。

三、如何进行钢结构可靠性鉴定

（一）目视检查

目视检查是钢结构可靠性鉴定中Zui基本的方法之一。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，在一些钢结构厂房的日常检查中，工作人员可以快速发现明显的表面裂缝、锈蚀区域以及连接部位的松动等问题。虽然目视检查简单直观，但对于隐藏在结构内部的缺陷可能无法察觉，因此通常需要结合其他检测方法进行综合判断。

（二）超声波检测

超声波检测是一种常用的钢结构内部缺陷检测方法。其工作原理是利用超声波在钢材中的传播特性，当遇到内部缺陷时会发生反射、折射或散射等现象。通过接收并分析这些信号，可以确定钢材内部缺陷的位置和大小。例如，根据相关资料，超声波检测设备的探头频率范围一般为 2 - 1500Hz，发射换能器工作电压为 DC24V，接收换能器工作电压为 DC12V，Zui大输出功率为 10W。有效深度可达 5m，显示分辨率为 0.01 - 50mm，波形畸变量为 1%，动态范围为 100dB，灵敏度为 -40dbdb，分辨力为 0.005mm，线性误差为 3%，重复性≤1%，稳定性≤0.1h，噪声电平为 20db，电源为 220V±10%、50Hz，功耗为 2.5VA，重量约为 500kg，外型尺寸为（长 × 宽 × 高）480×360×490mm。超声波检测可以发现焊缝中的未熔合、未焊透、夹渣、气孔等缺陷，为钢结构的可靠性鉴定提供重要依据。

（三）X 射线检测

X 射线检测通过照射 X 射线，观察钢结构的内部缺陷和杂质情况。当 X 射线穿过钢结构时，会与材料中的原子发生相互作用，产生散射、吸收等现象。通过接收并分析透射过材料的 X 射线信号，可以判断材料内部是否存在缺陷及其位置和大小。X 射线检测在钢结构领域主要用于检测焊缝内部的质量问题，如未熔合、未焊透、夹渣等缺陷。此外，它还可以用于检测材料内部的裂纹、气孔等缺陷。但 X 射线检测需要设备和人员操作，并且对辐射防护要求较高。

（四）磁粉检测

磁粉检测是检测钢结构表面缺陷和裂纹的一种有效方法。在检测时，首先对被检测对象进行磁化，使其表面产生磁场。当材料表面存在裂纹、夹杂等缺陷时，这些缺陷会改变磁场的分布，形成漏磁场。然后，在材料表面撒上磁粉，磁粉会被漏磁场吸附并聚集在缺陷处，形成可见的磁痕，从而揭示缺陷的存在。例如，磁粉探伤机应能对试件完成连续磁化、施加磁粉、提供观察条件以及退磁等四道工序。当使用磁偶轭间距 200mm 时，每个交流电磁轭至少有 44N 提升力，直流点磁轭、交叉磁轭至少应有 177N 提升力（磁极与试件表面间隙为 0.5mm）。磁粉检测在钢结构制造、安装和维护过程中具有广泛的应用，能够有效地检测出焊缝、母材表面的裂纹等缺陷。

（五）红外线热像检测

红外线热像检测通过红外线热像仪来检测结构的温度分布情况。不同的结构状态会导致热传导性能和水分渗透情况的差异，从而反映在温度分布上。通过分析温度分布，可以了解结构的热传导性能、水分渗透情况等，进而判断结构的安全性和可靠性。例如，在检测钢结构桥梁时，可以通过红外线热像检测发现因锈蚀或裂缝导致的局部温度异常区域，为及时采取维护措施提供依据。

（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。例如，在对钢结构厂房进行负荷试验时，可以按照设计荷载的一定比例逐步加载，观察厂房的梁柱等主要结构构件的变形情况。如果在加载过程中出现过大的变形或位移，可能表明结构存在安全隐患，需要进一步进行检测和评估。

（七）声波检测

声波检测通过检测钢结构中传播的声波信号来确定钢材内部缺陷和损伤等情况。声波在不同介质中的传播特性不同，当遇到内部缺陷时会发生反射、折射等现象。通过分析声波信号的变化，可以判断内部缺陷的位置和大小。声波检测常用于检测焊接接头的质量和完整性，例如检测焊缝中的未熔合、裂纹等缺陷。

四、钢结构可靠性鉴定标准

（一）钢结构构件及节点的可靠性评定等级

钢结构构件及节点的可靠性应按安全性、适用性和耐久性分别鉴定，并按以下规定评定等级。

1. 安全性等级

au 级：在目标使用期内安全，不必采取措施。例如，符合国家标准 GB 50292-2015《民用建筑可靠性鉴定标准》中规定，主要构件及节点、连接 au 级承载能力≥1.00。一般构件 au 级≥1.00，在目标使用期内构件及节点能承受设计荷载，无任何安全隐患。

bu 级：在目标使用期内不显著影响安全，应采取措施。当构件及节点的承载能力等指标稍低于 au 级标准，但仍能保证在一定时间内的安全性时，可评定为 bu 级。

cu 级：在目标使用期内显著影响安全，应采取措施。若构件及节点出现较严重的问题，如部分连接松动、钢材出现一定程度的锈蚀等，可能影响结构整体安全时，评定为 cu 级。

du 级：危及安全，必须及时采取措施。当构件及节点出现严重的破坏，如构件断裂、节点失效等情况，严重危及结构安全时，为 du 级。

2. 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。构件及节点的变形、位移等在允许范围内，不影响结构的正常使用功能。

bs 级：在目标使用期内尚可正常使用，可不采取措施。有一些轻微的影响使用的情况，但不影响整体使用功能。

cs 级：在目标使用期内影响正常使用，应采取措施。如构件及节点的变形、位移等超出一定范围，对结构的使用功能产生一定影响。

ds 级：在目标使用期内严重影响正常使用功能，必须采取措施。构件及节点的问题严重影响结构的正常使用，如导致结构漏水、振动过大等。

3. 耐久性等级

ad 级：在正常维护条件下，能满足耐久性要求，不必采取措施。钢材表面的防腐涂层完好，无明显锈蚀现象，能保证在正常使用条件下的耐久性。

bd 级：在正常维护条件下，尚能满足耐久性要求，可不采取措施。有一些轻微的锈蚀或防腐涂层局部损坏，但不影响整体耐久性。

cd 级：在正常维护条件下，不能满足耐久性要求，应采取措施。钢材出现明显锈蚀，防腐涂层损坏较严重，需要采取措施进行修复。

dd 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。构件及节点的锈蚀严重，可能导致结构的使用寿命大大缩短，必须立即采取措施进行修复或更换。

（二）钢结构系统的可靠性评定等级

钢结构系统的可靠性同样按安全性、适用性和耐久性分别鉴定，并按以下规定评定等级。