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建筑工程結(jié)構(gòu)檢測與評價(jià)研究工學(xué)論文
摘要：由于各種因素的影響以及工程材料的耐久性等原因，往往引起建筑物不同程度的損壞。因此需要正確評價(jià)結(jié)構(gòu)的可靠等級(jí)，以便進(jìn)一步采取措施，這就離不開完善的結(jié)構(gòu)檢測與評價(jià)技術(shù)。因此就需要我們充分了解檢測技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展前景。
關(guān)鍵詞：工程結(jié)構(gòu)；檢測；評價(jià)
1 檢測技術(shù)
傳統(tǒng)的檢測手段(如人工目測)和無損檢測技術(shù)(如超聲波、聲發(fā)射、x-射線等)均是結(jié)構(gòu)局部損傷的檢測方法，難以預(yù)測預(yù)報(bào)結(jié)構(gòu)整體的性能退化，無法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的健康監(jiān)測和損傷診斷。一個(gè)不可忽略的事實(shí)是：結(jié)構(gòu)損傷的出現(xiàn)勢必導(dǎo)致結(jié)構(gòu)性能參數(shù)(如剛度、頻率、阻尼或質(zhì)量)的變化，如果這種變化能夠很好的被檢測和分類的話，就可以用來進(jìn)行結(jié)構(gòu)損傷診斷與健康監(jiān)測，顯然。這是整體的檢測方法。
1.1 整體結(jié)構(gòu)監(jiān)測
整體結(jié)構(gòu)監(jiān)測的主要內(nèi)容包括沉降觀測，位移觀測、撓度觀測、裂縫觀測和振動(dòng)觀測等。每一種建筑物的觀測內(nèi)容，應(yīng)根據(jù)建筑物的具體情況和實(shí)際要求綜合確定測量項(xiàng)目。健康監(jiān)測方法與測量儀器的發(fā)展密切相關(guān)。目前，GPS定位技術(shù)已經(jīng)在區(qū)域性變形觀測和大型工程變形監(jiān)測中應(yīng)用，并具有實(shí)時(shí)、連續(xù)、自動(dòng)監(jiān)測的優(yōu)點(diǎn)，甚至與遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測與決策智能化。監(jiān)測的準(zhǔn)確性取決于監(jiān)測方案的科學(xué)性、監(jiān)測點(diǎn)布置的合理性及測量儀器的精確度。
結(jié)構(gòu)監(jiān)測的方法可分為四類：(1)空間域方法，(2)模態(tài)域方法，(3)時(shí)域方法，(4)頻域方法。其中空間域方法是根據(jù)質(zhì)量、阻尼和剛度矩陣的改變來檢測和確定損傷位置I模態(tài)域方法根據(jù)自振頻率、模態(tài)阻尼比和模態(tài)振型的改變來檢測損傷；在時(shí)域方法中。系統(tǒng)參數(shù)通過在一定時(shí)間內(nèi)采樣的數(shù)據(jù)來直接確定，精度較高，但很費(fèi)時(shí)，在頻域方法中，模態(tài)參數(shù)如自振頻率、阻尼比和振型等是確定的，譜分析和頻率響應(yīng)函數(shù)被廣泛應(yīng)用。上述方法各有其優(yōu)缺點(diǎn)。如頻域方法和模態(tài)域方法使用轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換存在誤差和噪聲。在空間域方法中，質(zhì)量和剛度矩陣的建模與修正還存在問題，并且難以精確。將兩三種方法結(jié)合起來檢測和評估結(jié)構(gòu)的損傷具有很強(qiáng)的發(fā)展趨勢，比如將靜載測試和模態(tài)測試的數(shù)據(jù)結(jié)合起來診斷損傷，這樣可以克服各自方法的缺點(diǎn)并相互檢查。與損傷檢測的復(fù)雜性相適應(yīng)。
1.2 結(jié)構(gòu)性能的檢測
結(jié)構(gòu)性能的檢測是可靠性鑒定工作中的重要環(huán)節(jié)，內(nèi)容一般有結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能檢測、結(jié)構(gòu)的構(gòu)造措施檢測、結(jié)構(gòu)構(gòu)件尺寸和鋼筋位置及直徑的檢測、結(jié)構(gòu)及構(gòu)件的開裂和變形情況檢測等。
1.2.1 混凝土結(jié)構(gòu)
混凝土強(qiáng)度及缺陷的檢測技術(shù)目前得到了廣泛的應(yīng)用和發(fā)展，分為非破損檢測技術(shù)和局部破損檢測技術(shù)。由于非破損檢測技術(shù)具有適用性強(qiáng)、可連續(xù)大面積測試、不破壞結(jié)構(gòu)且能獲得破壞試驗(yàn)不能獲得的信息(如內(nèi)部孔洞、疏松、不均勻性等)等特點(diǎn)，因此，一般情況下，均采用非破損檢測技術(shù)(但檢測結(jié)果的精確度較差)。到目前為止，關(guān)于混凝土強(qiáng)度的非破損檢測技術(shù)有回彈法、超聲法等，局部破損檢測技術(shù)有鉆芯法、拔出法和灌入法等，以及由上述基本方法組合而成的超聲回彈綜合法、鉆芯回彈綜合法等�；炷翉�(qiáng)度的檢測技術(shù)已基本成熟，成熟的標(biāo)志在于測試?yán)碚摰耐晟坪蜏y試儀器性能。如；“回彈值——碳化深度——強(qiáng)度”關(guān)系，反映了回彈值與混凝土強(qiáng)度之間的基本規(guī)律�；貜�、超聲、鉆芯和拔出等較為成熟的混凝土強(qiáng)度和缺陷檢測方法已經(jīng)有了全國性的檢測技術(shù)規(guī)程。
混凝土構(gòu)件鋼筋配置情況的檢測有破損和非破損兩類方法。破損方法是鑿去檢測部位的混凝土，直接量測鋼筋的數(shù)量、直徑及保護(hù)層厚度，然后與設(shè)計(jì)圖紙比較。這種方法對構(gòu)件有損傷，應(yīng)盡可能少用。非破損方法主要有電磁法、雷達(dá)法和超聲法，雷達(dá)法測試速度較快，電磁法相對較慢；對保護(hù)層厚度的測定用超聲法精度相對較高。上述幾種方法均不能準(zhǔn)確測定出鋼筋直徑，也不能測定節(jié)點(diǎn)區(qū)的鋼筋和構(gòu)件中剛進(jìn)的連接情況。而這些檢測項(xiàng)目的結(jié)果客觀上又是結(jié)構(gòu)鑒定與加固的依據(jù)。因此迫切需要開發(fā)研制測試精度高的檢測儀器。
1.2.2 砌筑結(jié)構(gòu)
砌筑結(jié)構(gòu)檢驗(yàn)測試技術(shù)起步比混凝土結(jié)構(gòu)略晚一些，技術(shù)成熟程度比混凝土強(qiáng)度檢測技術(shù)略差，但該項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展勢頭猛，在國內(nèi)形成了百家爭鳴的可喜局面，目前，砌體結(jié)構(gòu)材料強(qiáng)度的檢測技術(shù)正日益成熟。
砌筑強(qiáng)度檢測方法有現(xiàn)場檢測法和間接測試法，現(xiàn)場測試法有推剪法、單剪法、軸壓法、扁千斤頂和拔出法等五種檢測方法，需要從墻體上截取試件，比較困難，且試件稍經(jīng)搬動(dòng)，強(qiáng)度就會(huì)受到影響，故應(yīng)用較少。間接測試法是通過檢測磚和砂漿的強(qiáng)度，然后依據(jù)現(xiàn)行規(guī)范直接確定砌體強(qiáng)度。磚的強(qiáng)度檢測通�？梢詮钠鲶w上取樣按常規(guī)方法進(jìn)行檢測，方法比較簡單。砂漿強(qiáng)度檢測方法有沖擊法、點(diǎn)荷法、回彈法、筒壓法、射釘法和剪切法等。
1.2.3 鋼姑構(gòu)
與混凝土結(jié)構(gòu)和砌體結(jié)構(gòu)相比，工程建設(shè)中鋼結(jié)構(gòu)的數(shù)量相對較少，加之冶金、機(jī)械、交通、航空、石油、化工等工業(yè)部門對鋼材物理力學(xué)性能、內(nèi)部缺陷，焊縫探傷等檢驗(yàn)方法比較完普。因而其檢驗(yàn)測試技術(shù)發(fā)展之路基本是借鑒學(xué)習(xí)國內(nèi)其他行業(yè)的先進(jìn)方法，如焊縫和鋼材的超聲波探傷方法、射線探傷方法、磁粉探傷方法和滲透探傷方法等。
2 結(jié)構(gòu)的鑒定與評估技術(shù)
結(jié)構(gòu)鑒定與評估技術(shù)的發(fā)展與建筑市場和社會(huì)的需求有直接的關(guān)系，與國家的經(jīng)濟(jì)狀況有密切的關(guān)系，同時(shí)又受到檢測技術(shù)發(fā)展的影響。結(jié)構(gòu)的可靠性評級(jí)是根據(jù)檢測的結(jié)果進(jìn)行評定，它是結(jié)構(gòu)維修，加固的重要依據(jù)。根據(jù)《危險(xiǎn)房屋鑒定標(biāo)準(zhǔn)》(JGJ125—99)(2004年版)，房屋的綜合評定按三個(gè)層次進(jìn)行；第一層次應(yīng)為構(gòu)件危險(xiǎn)性鑒定，其等級(jí)評定分為危險(xiǎn)構(gòu)件(Td)和非危險(xiǎn)構(gòu)件(Fd)兩類；第二層次應(yīng)為房屋組成部分(地基基礎(chǔ)、上部承重結(jié)構(gòu)、圍護(hù)結(jié)構(gòu))危險(xiǎn)性鑒定。其等級(jí)評定應(yīng)分為a、b、c、d四等級(jí)；第三層次應(yīng)為房屋危險(xiǎn)性鑒定，其等級(jí)評定應(yīng)分為A、B、C、D四等級(jí)。
建設(shè)工程質(zhì)量的檢測與鑒定技術(shù)已超出了單純的結(jié)構(gòu)安全的范疇，包括了結(jié)構(gòu)的安金性、耐久性、適用性和抗災(zāi)害能力以及工程質(zhì)量問題產(chǎn)生原因的鑒定與分析等綜合問題。建設(shè)工程質(zhì)量的檢測與鑒定為治理工程質(zhì)量通病。如設(shè)計(jì)造成的多層磚房溫度裂縫問題，混凝土工程施工階段的開裂問題等起到了積極的作用。為設(shè)計(jì)規(guī)范和施工驗(yàn)收規(guī)范的修編提供了依據(jù)。
3 結(jié)論
鑒定與評估技術(shù)尚存在一些問題，如在對已有結(jié)構(gòu)的承載能力計(jì)算鑒定時(shí)一般都沿用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)的計(jì)算理論和計(jì)算方法。結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)階段采用失效概率的理論�？紤]了作用的變異、材料強(qiáng)度變異、構(gòu)件尺寸的變異等I而已有結(jié)構(gòu)的承載能力鑒定時(shí)，除了可變作用存在變異外，永久作用、材料強(qiáng)度和構(gòu)件尺寸已確定，此外存在著軸線的實(shí)際偏差、基礎(chǔ)實(shí)際不均勻沉降、環(huán)境溫度的影響、結(jié)構(gòu)的實(shí)際損傷等；問題不同了。計(jì)算理論和計(jì)算方法也應(yīng)該有所區(qū)別，因此，關(guān)于已有結(jié)構(gòu)的承載能力的計(jì)算理論和計(jì)算方法有待發(fā)展。
在對建筑工程質(zhì)量問題鑒定時(shí)。鑒定工作受到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論的制約，如設(shè)計(jì)不考慮環(huán)境因素的影響。而實(shí)際工程質(zhì)量問題與環(huán)境溫度等有很大的關(guān)系。如何評定這類問題。也有待設(shè)計(jì)理論和鑒定理論的提高。
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