建筑工程結構檢測與評價研究

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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。因此需要正確評價結構的可靠等級，以便進一步采取措施，這就離不開完善的結構檢測與評價技術。因此就需要我們充分了解檢測技術的應用現(xiàn)狀及發(fā)展前景。
  檢測技術
   傳統(tǒng)的檢測手段(如人工目測)和無損檢測技術(如超聲波、聲發(fā)射、x-射線等)均是結構局部損傷的檢測方法，難以預測預報結構整體的性能退化，無法實現(xiàn)實時的健康監(jiān)測和損傷診斷。一個不可忽略的事實是：結構損傷的出現(xiàn)勢必導致結構性能參數(shù)(如剛度、頻率、阻尼或質量)的變化，如果這種變化能夠很好的被檢測和分類的話，就可以用來進行結構損傷診斷與健康監(jiān)測，顯然。這是整體的檢測方法。
  1.1整體結構監(jiān)測
   整體結構監(jiān)測的主要內(nèi)容包括沉降觀測，位移觀測、撓度觀測、裂縫觀測和振動觀測等。每一種建筑物的觀測內(nèi)容，應根據(jù)建筑物的具體情況和實際要求綜合確定測量項目。健康監(jiān)測方法與測量儀器的發(fā)展密切相關。目前，GPS定位技術已經(jīng)在區(qū)域性變形觀測和大型工程變形監(jiān)測中應用，并具有實時、連續(xù)、自動監(jiān)測的優(yōu)點，甚至與遠程數(shù)據(jù)傳輸相結合，實現(xiàn)監(jiān)測與決策智能化。監(jiān)測的準確性取決于監(jiān)測方案的科學性、監(jiān)測點布置的合理性及測量儀器的精確度。
   結構監(jiān)測的方法可分為四類：(1)空間域方法，(2)模態(tài)域方法，(3)時域方法，(4)頻域方法。其中空間域方法是根據(jù)質量、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；在時域方法中。系統(tǒng)參數(shù)通過在一定時間內(nèi)采樣的數(shù)據(jù)來直接確定，精度較高，但很費時，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，譜分析和頻率響應函數(shù)被廣泛應用。上述方法各有其優(yōu)缺點。如頻域方法和模態(tài)域方法使用轉換的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)轉換存在誤差和噪聲。在空間域方法中，質量和剛度矩陣的建模與修正還存在問題，并且難以精確。將兩三種方法結合起來檢測和評估結構的損傷具有很強的發(fā)展趨勢，比如將靜載測試和模態(tài)測試的數(shù)據(jù)結合起來診斷損傷，這樣可以克服各自方法的缺點并相互檢查。與損傷檢測的復雜性相適應。
   1.2結構性能的檢測
   結構性能的檢測是可靠性鑒定工作中的重要環(huán)節(jié)，內(nèi)容一般有結構材料的力學性能檢測、結構的構造措施檢測、結構構件尺寸和鋼筋位置及直徑的檢測、結構及構件的開裂和變形情況檢測等。
   1.2.1混凝土結構
   混凝土強度及缺陷的檢測技術目前得到了廣泛的應用和發(fā)展，分為非破損檢測技術和局部破損檢測技術。由于非破損檢測技術具有適用性強、可連續(xù)大面積測試、不破壞結構且能獲得破壞試驗不能獲得的信息(如內(nèi)部孔洞、疏松、不均勻性等)等特點，因此，一般情況下，均采用非破損檢測技術(但檢測結果的精確度較差)。到目前為止，關于混凝土強度的非破損檢測技術有回彈法、超聲法等，局部破損檢測技術有鉆芯法、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翉姸鹊臋z測技術已基本成熟，成熟的標志在于測試理論的完善和測試儀器性能。如；“回彈值——碳化深度——強度”關系，反映了回彈值與混凝土強度之間的基本規(guī)律?；貜?、超聲、鉆芯和拔出等較為成熟的混凝土強度和缺陷檢測方法已經(jīng)有了全國性的檢測技術規(guī)程。
    混凝土構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、直徑及保護層厚度，然后與設計圖紙比較。這種方法對構件有損傷，應盡可能少用。非破損方法主要有電磁法、雷達法和超聲法，雷達法測試速度較快，電磁法相對較慢；對保護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確測定出鋼筋直徑，也不能測定節(jié)點區(qū)的鋼筋和構件中剛進的連接情況。而這些檢測項目的結果客觀上又是結構鑒定與加固的依據(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砌筑結構
   砌筑結構檢驗測試技術起步比混凝土結構略晚一些，技術成熟程度比混凝土強度檢測技術略差，但該項技術的發(fā)展勢頭猛，在國內(nèi)形成了百家爭鳴的可喜局面，目前，砌體結構材料強度的檢測技術正日益成熟。
   砌筑強度檢測方法有現(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，強度就會受到影響，故應用較少。間接測試法是通過檢測磚和砂漿的強度，然后依據(jù)現(xiàn)行規(guī)范直接確定砌體強度。磚的強度檢測通?？梢詮钠鲶w上取樣按常規(guī)方法進行檢測，方法比較簡單。砂漿強度檢測方法有沖擊法、點荷法、回彈法、筒壓法、射釘法和剪切法等。
   1.2.3鋼姑構
   與混凝土結構和砌體結構相比，工程建設中鋼結構的數(shù)量相對較少，加之冶金、機械、交通、航空、石油、化工等工業(yè)部門對鋼材物理力學性能、內(nèi)部缺陷，焊縫探傷等檢驗方法比較完普。因而其檢驗測試技術發(fā)展之路基本是借鑒學習國內(nèi)其他行業(yè)的先進方法，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 結構的鑒定與評估技術

   結構鑒定與評估技術的發(fā)展與建筑市場和社會的需求有直接的關系，與國家的經(jīng)濟狀況有密切的關系，同時又受到檢測技術發(fā)展的影響。結構的可靠性評級是根據(jù)檢測的結果進行評定，它是結構維修，加固的重要依據(jù)。根據(jù)《危險房屋鑒定標準》(JGJ125—99)(2004年版)，房屋的綜合評定按三個層次進行；第一層次應為構件危險性鑒定，其等級評定分為危險構件(Td)和非危險構件(Fd)兩類；第二層次應為房屋組成部分(地基基礎、上部承重結構、圍護結構)危險性鑒定。其等級評定應分為a、b、c、d四等級；第三層次應為房屋危險性鑒定，其等級評定應分為A、B、C、D四等級。
   建設工程質量的檢測與鑒定技術已超出了單純的結構安全的范疇，包括了結構的安金性、耐久性、適用性和抗災害能力以及工程質量問題產(chǎn)生原因的鑒定與分析等綜合問題。建設工程質量的檢測與鑒定為治理工程質量通病。如設計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。為設計規(guī)范和施工驗收規(guī)范的修編提供了依據(jù)。
   3結論
   鑒定與評估技術尚存在一些問題，如在對已有結構的承載能力計算鑒定時一般都沿用結構設計時的計算理論和計算方法。結構的設計階段采用失效概率的理論。考慮了作用的變異、材料強度變異、構件尺寸的變異等I而已有結構的承載能力鑒定時，除了可變作用存在變異外，永久作用、材料強度和構件尺寸已確定，此外存在著軸線的實際偏差、基礎實際不均勻沉降、環(huán)境溫度的影響、結構的實際損傷等；問題不同了。計算理論和計算方法也應該有所區(qū)別，因此，關于已有結構的承載能力的計算理論和計算方法有待發(fā)展。
    在對建筑工程質量問題鑒定時。鑒定工作受到結構設計理論的制約，如設計不考慮環(huán)境因素的影響。而實際工程質量問題與環(huán)境溫度等有很大的關系。如何評定這類問題。也有待設計理論和鑒定理論的提高。