1．评定依据和指标

1.1．构件变形指标

为了不影响结构或构件的正常使用和观感，钢结构设计时应该对结构或构件的变形（挠度或侧移）规定相应的限值。钢结构设计规范附录A规定了一般情况下结构或构件变形的容许值。当有实践经验或有特殊要求时，可根据不影响正常使用和观感的原则对附录A的规定进行适当地调整。（参考GB50017-2003_3.5.1） 对于单层钢结构，钢屋（托）架、桁架、梁及受压杆件的垂直度和侧向弯曲失高的允许偏差应符合钢结构工程施工质量验收规范表10.3.3的规定。（参考GB50205-2001）

1.2．整体变形指标

单层钢结构主体结构的整体垂直度和整体平面弯曲的允许偏差应符合钢结构工程施工质量验收规范表10.3.4的规定；多层及高层钢结构主体结构的整体垂直度和整体平面弯曲的允许偏差应符合钢结构工程施工质量验收规范表11.3.5的规定。（参考GB50205-2001）

动荷载（仪器工作荷载、风荷载、地震荷载等）作用会使钢结构整体产生动态变形（振动）。结构振动幅度过大会给使用者带来不适的感觉，从而影响结构的适用性。借鉴高层建筑混凝土结构技术规程对舒适度要求的规定，为使高层建筑结构具有良好的使用条件，满足舒适度要求，按现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009规定的10年一遇的风荷载取值计算的顺风向和横风向结构顶点最大加速度amax不应超过表1.2.1的限值。（参考JGJ3-2002_4.6.6）

表1.2.1结构顶点最大加速度限值amax

1.3．连接变形指标

1.3.1．焊缝连接

建筑钢结构焊接技术规程和钢结构工程施工质量验收规范对焊缝的外观有如下要求：一级焊缝不得存在未焊满、根部收缩、咬边和接头不良等缺陷，一级焊缝和二级焊缝不得存在表面气孔、夹渣、裂纹和电弧擦伤等缺陷（参考JGJ81-2002_7.2.3，GB50205-2001_5.2.6）。

1.3.2．螺栓连接

钢结构施工质量验收规范对螺栓连接有如下要求：永久性普通螺栓紧固应牢固、可靠，外露丝扣不应少于2扣；高强度螺栓连接摩擦面应保持干燥、整洁，不应有飞边、毛刺、焊接飞溅物、焊疤、氧化铁皮、污垢等；螺栓不应出现有间隙、松动等未拧紧情况。（参考GB50205-2001_6.2.3,6.3.6,6.3.8）

1.4．开裂、锈蚀指标

表面的裂纹应探明深度，不允许存在较深裂纹或内部裂纹（JGJ7-2010_6.2.4）。 构件应按其表面锈蚀腐蚀的检查结果评定正常使用性的级别。（参考GB50292-1999_5.3.4）

2．检测技术研究

根据上述评定依据和指标，钢结构适用性检测主要包括以下内容：构件的变形与损伤、构件间的连接（焊缝，螺栓）、结构整体的静态变形和动态变形。对应检测指标：构件挠度、主体倾斜度、结构水平位移、结构动态变形、构件连接情况、开裂和锈蚀情况。对各指标的检测技术简述如下。（主要参考建筑变形测量规范JGJ8-2007）

2.1．挠度检测

钢结构构件（梁、柱）的挠度可采用激光测距仪、水准仪或拉线等方法进行检测。当观测条件允许时，亦可用挠度计、位移传感器等设备直接测定挠度值。

2.2．结构主体倾斜检测

结构主体的倾斜检测包括测定结构顶部观测点相对于底部固定点或上层相对于下层观测点的倾斜度以及倾斜速率。结构的倾斜，可采用经纬仪、激光定位仪、三轴定位仪或吊锤的方法检测。

当从结构或构件的外部观测主体倾斜时，宜选用下列经纬仪观测法：投点法，测水平角法，前方交会法；当利用建筑或构件的顶部与底部之间的竖向通视条件进行主体倾斜观测时，宜选用下列观测方法：激光铅直仪观测法，激光位移计自动记录法，正、倒垂线法，吊垂球法；当建筑立面上观测点数量多或倾斜变形量大时，可采用激光扫描或数字近景摄影测量方法。

2.3．结构水平位移检测

结构的水平位移可以采用激光准直法测定，也可采用测边角法测定。当测量检测点任意方向位移时，可视检测点的分布情况，采用前方交会或方向差交会及极坐标等方法。对于检测内容较多的大测区或检测点远离稳定地区的测区，宜采用测角、测边、边角及GPS与基准线法相结合的综合测量方法。

2.4．结构动态变形检测

对于结构在动荷载作用下而产生的动态变形，应测定其一定时间段内的瞬时变形量。动态变形测量方法的选择可根据变形体的类型、变形速率、变形周期特征和测定精度要求等确定，并符合下列规定：

a对于精度要求高、变形周期长、变形速率小的动态变形测量，可采用全站仪自动跟踪测量或激光测量等方法；

b对于精度要求低、变形周期短、变形速率大的建筑，可采用位移传感器、加速度传感器、GPS动态实时差分测量等方法；

c当变形频率小时，可采用数字近景摄影测量或经纬仪测角前方交会等方法。

2.5．结构连接检测

2.5.1．焊缝检测

焊缝检测有两种方法：普通方法(指外观检查、测量尺寸、钻孔检查等)和精确方法(指在普通方法的基础上，用X射线、超声波等方法进行的补充检查)。对于重要结构或要求焊接金属强度等于被焊金属强度的对接焊缝，必须用精确方法进行检查：a超声波探伤。超声波是目前使用最为广泛的探伤方法。利用超声波的强穿透力，良好的方向性和传播过程中遇到不同介质的分界面时所发生反射、折射、绕射和波形转换等特性，可探测到尺寸约为其波长1/2的极小的内部缺陷，对材料内部缺陷反映也较灵敏，但对缺陷的性质不易识别。b 射线探伤。射线探伤系指采用X射线，γ射线进行拍片检查。通过观察底片上的影像，能判断焊缝内部有无缺陷，以及缺陷的种类、大小和所在位置。是目前检查焊缝最可靠的方法。

2.5.1．螺栓检测

对于螺栓对结构适用性影响的检测主要依靠外观检查，看其是否存在螺杆剪断、弯曲，孔壁承压破坏，板件端部剪坏、拉坏等现象。

2.6．裂缝、锈蚀检测

对于结构构件的裂纹或缺陷，可采用涡流、磁粉和渗透等无损检测技术检测。a. 涡流检测。在检测中，若构件无缺陷，在激励作用下被测件内感应出的涡流流动呈现同一形状；若被测件上有缺陷，如裂纹时，就破坏了原来涡流流动的路径，使其发生畸变，涡流磁场也随之发生变化。b. 磁粉检测。检测时可将铁磁性材料的粉末撒在构件上，在有漏磁场的位置磁粉就被吸附，从而形成显示缺陷形状的磁痕，磁粉检测能比较直观地检测出缺陷。这种方法是应用最早、最广泛的一种无损检测方法。它分为干法(将磁粉直接撒在被测构机表面)和湿法(将磁粉悬浮于载液如水或煤油之中形成磁悬液喷撒于被测构件表面)两种，磁料检测方法简单实用，能适用于各种形状和大小以及不同工艺加工制造的铁磁性金属材料表面缺陷检测，但不能确定缺陷深度。c. 渗透检测。检测时，首先将具有良

好渗透力的渗透液涂在被测构件表面，由于渗透和毛细作用，渗透液便渗入构件上开口型的缺陷当中，然后对构件表面进行净化处理，将多余的渗透液清洗掉，再涂上一层显像剂，将渗入并滞留在缺陷中的渗透液吸出来，就能得到被放大了的缺陷的清晰显示，从而达到检测缺陷的目的。渗透检测可同时检出不同方向的各类表面缺陷，但不能检测非表面缺陷。

钢材锈蚀的检测采用超声波测厚仪。超声波测厚仪采用脉冲反射波法。超声波从一种均匀介质向另一种介质传播时，在界面上会发生反射，测厚仪可测出探头自发出超声波至收到界面发射回波的时间。超声波在各种钢材中的传播速度可查表或通过实测确定，由波速和传播时间就可计算出钢材的厚度。对于数字超声波测厚仪，厚度会直接显示在显示屏上。

2.7．自主研发的无线位移检测系统

振弦式位移计可以测量结构物伸缩缝或裂缝的开合度（变形），并同时测量埋设点的温度。经改装加工部分配套附件可组成多点位移计、表面裂缝计等测量变形的仪器。其特点有：长期稳定、灵敏度高、温度影响小、不锈钢结构、高防水性能、同时测量温度、不受长电缆影响，适用于自动化监测。当结构物伸缩缝或裂缝的开合度（变形）发生变化时，会使位移计左、右安装座产生相对位移，该位移传递给振弦，使振弦受到应力变化，从而改变振弦的振动频率。电磁线圈激拨振弦并测量其振动频率，频率信号经电缆传输至读数装置或数据采集系统，再经换算即可得到被测结构物伸缩缝或裂缝相对位移的变化量。同时由位移计中的热敏电阻可同步测出埋设点的温度值。

3．评定方法研究

对于钢结构的适用性极限状态，能否正常使用的界限是非常模糊的，确定正常与否很大程度上依赖于工程经验。根据可靠性理论，与承载力极限状态方程类似，采用同样的简化方程，只考虑两个基本变量，适用性极限状态方程可写为

Z=R-S.

式中，Z为空间结构适用性的功能函数；R为广义抗力，S为效应。那么空间结构的适用性可靠度指标β定义为

β=Φ(PR)=Φ(1-Pf)=Φ-1-1-1(1-⎰0-∞f(Z)dZ. )

对于常见的指标

(1) 基于挠度：

Z=[f]-αff.

其中，[f]是挠度容许值，f是实际挠度测量值，αf是挠度不定系数。

(2) 基于裂纹宽（深）度：

Z=[ωmax]-αωωmax.

其中，[ωmax]是裂纹最大宽（深）度的容许值，ωmax是其实测值，αω是裂

纹不定系数。

对于不同指标可以写出不同的适用性的极限状态方程，类似地，对于某一个指标X，其适用性状态方程都可以表示为

Z=[X]-αXX.

进而根据状态方程表达式求得可靠度指标β，从而评价了结构关于指标X的适用性。

上述方法适合分析影响钢结构适用性的各项指标。

根据以上的评定理念可以将钢结构的适用性等级划分为I、II、Ⅲ、Ⅳ四个

等级。

I级：完全满足规范要求，建筑使用功能和设备与设施的正常运行得到保障，经评定继续使用期内可靠性指标应大于1.8-2.0，保证率应大于96％-98％．

II级：个别位置的结构或构件的可能出现超过规范的限值，但并未出现超过正常使用极限状态的限值的情况，建筑的功能和设备与设施的正常运行没有受到影响，经评定继续使用期内可靠性指标应大于1.0，保证率应大于85％。

Ⅲ级：结构或者构件的某些指标明显超过某些规范的限值，存在超过正常使用极限状态的现象，但建筑的功能和设备与设施的正常运行尚未受到明显的影响。经评定继续使用期内可靠性指标应小于1.0，保证率应小于85％。

Ⅳ级：构件和设施已经出现适用性问题，应该进行处理。

对于适用性为Ⅳ级，建筑使用功能已构成影响的结构应立即进行处理；对于适应性为II、Ⅲ级，应加强检测。当变形量或变形速率出现异常、变形不稳定且变化趋势不明确时，应立即进行处理。