趙曉華等

摘要：建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量管理和監(jiān)控工作越來越受到各建設(shè)主管部門的重視，建筑結(jié)構(gòu)檢測已成為建筑工程質(zhì)量安全保障體系中的重要組成部分。本文闡述了建筑結(jié)構(gòu)檢測發(fā)展、主要原因、檢測的主要內(nèi)容和原則，系統(tǒng)分析了建筑結(jié)構(gòu)檢測技術(shù)在混凝土結(jié)構(gòu)檢測、砌體結(jié)構(gòu)檢測、鋼結(jié)構(gòu)檢測和鋼—混凝土組合結(jié)構(gòu)檢測等四種結(jié)構(gòu)的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)檢測；結(jié)構(gòu)無損檢測；超聲法；混凝土結(jié)構(gòu)；鋼結(jié)構(gòu)

【中圖分類號】TU366.2

國家大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計劃項目（201410397011），福建省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計劃項目（Sj201210397732；Sj201210397737），武夷學(xué)院土木工程特色專業(yè)建設(shè)（Xj2012022），廣東省高等學(xué)校結(jié)構(gòu)與風(fēng)洞重點實驗室開放基金（201404）。

一、建筑結(jié)構(gòu)檢測及其發(fā)展概述

建筑結(jié)構(gòu)是否安全可靠是評價建筑工程最重要的指標(biāo)。結(jié)構(gòu)的功能要求概括起來為結(jié)構(gòu)的可靠性，即建筑結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時間內(nèi)，在規(guī)定的條件下（正常設(shè)計、正常施工、正常使用和維護），應(yīng)滿足安全性，適用性和耐久性的要求。由于建筑結(jié)構(gòu)從設(shè)計、施工到使用要經(jīng)歷一個較長時期，而由于設(shè)計缺陷、施工技術(shù)或質(zhì)量問題、建筑所處環(huán)境、使用條件變化、以及其他一些人為或者非人為因素的影響，使得大部分建筑都存在或多或少的病害。建筑病害是建筑工程質(zhì)量事故和質(zhì)量缺陷的統(tǒng)稱。為評定建筑結(jié)構(gòu)工程的質(zhì)量或鑒定既有建筑結(jié)構(gòu)的性能等，或當(dāng)建筑物由于某種原因不能滿足某項功能的要求或?qū)M足某項功能的要求產(chǎn)生懷疑時，需要對建筑物的整體結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)的某一部分或某些構(gòu)件進行檢測[1-2]。正如：西醫(yī)看病需要對病人進行化驗、透視；中醫(yī)看病需要“望聞問切”。建筑結(jié)構(gòu)檢測需要以實驗、測試和量測為手段，根據(jù)所測得的反映結(jié)構(gòu)或構(gòu)件實際工作性能的有關(guān)參數(shù)，判斷和評定建筑材料力學(xué)性能、構(gòu)件缺陷和損傷狀況以及結(jié)構(gòu)的承載能力和安全儲備。

我國建筑結(jié)構(gòu)檢測技術(shù)的研究始于20世紀(jì)60年代，天津建筑儀器廠引進并生產(chǎn)出我國第一代能量為2.207J的混凝土回彈儀。此后在近二十年的大量工程實踐與研究基礎(chǔ)上，我國頒布并實施了現(xiàn)場檢測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)《回彈法評定混凝土抗壓強度技術(shù)規(guī)程》（ JGJ23-85）。此后，我國進行大量的專項檢測設(shè)備和專項檢測技術(shù)的研究和應(yīng)用工作，并在工程實踐基礎(chǔ)上，編制了一系列的專項檢測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

二、建筑結(jié)構(gòu)檢測的主要原因

建筑結(jié)構(gòu)的檢測可分為在建建筑結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量的檢測和既有建筑結(jié)構(gòu)性能的檢測。比較這兩類檢測，檢測內(nèi)容大都相同，只是既有建筑物結(jié)構(gòu)性能檢測可能面對的結(jié)構(gòu)損傷與材料老化問題要多一些，現(xiàn)場檢測遇到問題的難度要大一些。

因此，建筑結(jié)構(gòu)檢測不僅對在建、新建工程安全性能的評定起重要作用，而且為既有建筑的鑒定評價、危舊房屋的更新改造、古建筑和受損結(jié)構(gòu)的加固修復(fù)等提供直接的技術(shù)參數(shù)。

三、建筑結(jié)構(gòu)檢測的內(nèi)容與項目

建筑結(jié)構(gòu)檢測時應(yīng)根據(jù)委托方的要求、結(jié)構(gòu)實際情況或工程特點確定重點內(nèi)容。一般而言，建筑結(jié)構(gòu)檢測的內(nèi)容按屬性可分為三方面：（1）幾何量和數(shù)量方面的檢測，主要檢測項目包括：建筑物位移變形（如梁的撓度是否過大、建筑物垂直度、地基基礎(chǔ)沉降），結(jié)構(gòu)構(gòu)件的幾何尺寸與偏差，混凝土保護層厚度，鋼材涂層厚度，鋼筋直徑、位置和數(shù)量，裂縫寬度和深度，結(jié)構(gòu)構(gòu)件的空洞和蜂窩等缺陷的位置和范圍，酸堿和火災(zāi)等損傷的位置和厚度；（2）物理力學(xué)性能方面的檢測，主要檢測項目有：構(gòu)件和材料強度（如鋼筋的抗拉和冷彎等力學(xué)性能、混凝土材料強度、砌體強度和砌體結(jié)構(gòu)的砂漿強度），地基的承載能力，樁的承載能力，預(yù)制板的承載能力，結(jié)構(gòu)自振周期等；（3）化學(xué)性能方面的檢測，主要檢測項目有：混凝土碳化，鋼筋或鋼材銹蝕，有害離子檢測等。

四、建筑結(jié)構(gòu)檢測的原則

在進行建筑結(jié)構(gòu)檢測時，應(yīng)遵循的四大原則：（1）原則一：“必須、夠用”原則。也就是說，建筑結(jié)構(gòu)檢測的范圍、內(nèi)容和數(shù)量應(yīng)根據(jù)鑒定評級的需要來確定，既不能隨意省略檢測內(nèi)容，也不要盲目擴大檢測內(nèi)容，應(yīng)按照《建筑結(jié)構(gòu)檢測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50344-2004）規(guī)定確定抽樣檢測的最小樣本容量。（2）原則二：針對性原則。因為建筑結(jié)構(gòu)的種類很多，結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀千差萬別，必須在建筑結(jié)構(gòu)檢測時應(yīng)在初步調(diào)查的基礎(chǔ)上，針對每一個具體的工程制定檢測方案。（3）原則三： 規(guī)范性原則。在建筑結(jié)構(gòu)檢測過程中所采用測試方法必須符合國家有關(guān)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求，檢測儀器必須符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，檢測單位必須具備相應(yīng)資質(zhì)，檢測人員必須取得上崗證書。（4）原則四：科學(xué)性原則。被測構(gòu)件的抽取、測試手段的確定、測試數(shù)據(jù)的處理必須具有科學(xué)性，而不應(yīng)頭腦里先有結(jié)論，然后再把檢測作為證明結(jié)論的手段來對待。

五、建筑結(jié)構(gòu)檢測方法與應(yīng)用

建筑結(jié)構(gòu)檢測方法有很多種分類方法。根據(jù)檢測時對結(jié)構(gòu)和構(gòu)件破壞的程度，分為：（1）非破損檢測法（無損檢測），如，混凝土結(jié)構(gòu)的回彈法、超聲波法以及超聲-回彈綜合法等，再如，鋼結(jié)構(gòu)的射線檢、渦流檢、磁粉檢測等；（2）半破損檢測法，如，取芯法、拉拔法，射釘法等；（3）破損檢驗法（荷載試驗）：該方法主要用于數(shù)量較多的預(yù)制構(gòu)件，隨機選取有代表性的構(gòu)件，進行破壞性試驗，以測定其極限承載能力；或者現(xiàn)場隨機抽取構(gòu)件進行破壞性荷載試驗，如，基樁極限承載力荷載試驗。

按照所檢驗的結(jié)構(gòu)種類把建筑結(jié)構(gòu)檢測方法分為：混凝土結(jié)構(gòu)檢測、砌體結(jié)構(gòu)檢測、鋼結(jié)構(gòu)檢測和鋼一混凝土組合結(jié)構(gòu)檢測等。下面對檢測技術(shù)在這四種建筑結(jié)構(gòu)的應(yīng)用進行簡要闡述：

1.混凝土結(jié)構(gòu)檢測

混凝土結(jié)構(gòu)的檢測可分為原材料性能混凝土強度混凝土構(gòu)件外觀質(zhì)量與缺陷尺寸偏差變形與損傷和鋼筋配置等項工作，必要時，要進行結(jié)構(gòu)構(gòu)件性能的實載檢驗或結(jié)構(gòu)的動力檢測[4]?；炷两Y(jié)構(gòu)檢測常采用的檢測方法主要有：結(jié)構(gòu)性能實荷檢測、混凝土強度回彈法、超聲波法、超聲回彈綜合法、鉆芯法、拉撥法和射釘法等。

對混凝土結(jié)構(gòu)的混凝土材料強度目前廣泛應(yīng)用的檢測方法是鉆芯法和回彈法。鉆芯法是在建筑構(gòu)件上鉆取混凝土芯樣直接進行抗壓強度檢驗，結(jié)果準(zhǔn)確可靠，但會造成對結(jié)構(gòu)物局部的損壞，尤其是對重要的結(jié)構(gòu)部位，無法進行大量的檢測。回彈法運用回彈儀通過測定混凝土表面的強度以推算混凝土的強度，是混凝土結(jié)構(gòu)現(xiàn)場檢測中最常用的一種非破損檢測方法。超聲法是根據(jù)超聲波在混凝土中傳播時，其傳播速度與強度（密實度）成正相關(guān)關(guān)系，通過測量超聲波在混凝土中傳播的速度并進行相應(yīng)的換算，得到混凝土的強度的無損檢測方法。超聲回彈綜合法是建立在超聲波傳播速度和回彈值同混凝土抗壓強度之間相互關(guān)系的基礎(chǔ)上的一種無損檢測方法，采用聲速和回彈值2個參數(shù)推算混凝土強度，彌補了回彈法和超聲法各自的不足，既減小了回彈法受表面狀況影響，又減少了超聲法受骨料和粒徑、水灰比影響，提高了檢測精度。

2.砌體結(jié)構(gòu)檢測

砌體結(jié)構(gòu)檢測可分為砌筑塊材、砌筑砂漿、砌體強度、砌筑質(zhì)量與構(gòu)造以及損傷與變形等項工作。砌體結(jié)構(gòu)檢測常采用的檢測方法主要有：軸壓法、扁頂法、原位單磚雙剪法、推出法、筒壓法、砂漿片剪切法、回彈法、點荷法、射釘法等[8； 10]。這些檢測方法大致可分為兩類：直接法和間接法，前者為檢測砌體抗壓強度和砌體抗剪強度的方法，后者為測試砂漿強度的方法。直接法的優(yōu)點是直接測試砌體的強度參數(shù)，反映被測試工程的材料質(zhì)量和施工質(zhì)量，其缺點是試驗工作量較大，對砌體有一定的損傷。間接法是測試與砂漿強度有關(guān)的物理參數(shù)，進而推定其強度，“推定”時難免增大測試誤差，也不能綜合反應(yīng)工程的材料質(zhì)量和施工質(zhì)量，使用時具有一定的局限性，其優(yōu)點是測試工作較為簡便，對砌體工程損傷較少或無損傷。檢測方法的選用應(yīng)綜合考慮結(jié)構(gòu)情況，選用直接或間接或兩者綜合[1-2]。

3. 鋼結(jié)構(gòu)的檢測

鋼結(jié)構(gòu)的檢測是指鋼構(gòu)件質(zhì)量或性能的檢測，可分為鋼結(jié)構(gòu)材料性能、連接、構(gòu)件的尺寸與偏差、變形與損傷、構(gòu)造以及涂裝等項工作，必要時，可進行結(jié)構(gòu)或構(gòu)件性能的實荷檢驗或結(jié)構(gòu)的動力測試。通常所采用的方法有：超聲波無損檢測、滲透檢、射線檢測、渦流檢測、磁粉檢測、鋼材銹蝕檢測及涂層厚度檢測等。鋼結(jié)構(gòu)與混凝土和砌體結(jié)構(gòu)相比，鋼結(jié)構(gòu)有著材質(zhì)均勻、質(zhì)量輕、強度高、塑性和韌性都比較好的特點，在某些方面它比混凝土和砌體結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢還是很明顯。由于冶金、機械、交通、航空、石油化工等工業(yè)部門對鋼材物理力學(xué)性能、內(nèi)部缺陷、焊縫探傷等檢驗方法比較完善，因而建筑鋼結(jié)構(gòu)的檢測技術(shù)基本上都是借鑒和學(xué)習(xí)其他行業(yè)的先進方法[4]。但是應(yīng)該注意的是：鋼材易腐蝕，耐火性差，同時鋼結(jié)構(gòu)是一類缺陷敏感性結(jié)構(gòu)，所以鋼結(jié)構(gòu)的檢測主要是針對材料與連接缺陷以及銹蝕程度與涂層厚度的檢測[1]。

4.鋼—混凝土組合結(jié)構(gòu)檢測

鋼—混凝土組合結(jié)構(gòu)檢測包括鋼—管混凝土的強度與缺陷檢測等方面檢測。通過對結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的整體性能進行靜力實荷檢驗可獲得某些結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的整體受力性能、承載力、剛度及抗裂性能等，對一些重要建筑或公共建筑還可以進行結(jié)構(gòu)的動力測試。其中靜力實荷檢驗分為三種：（1）使用性能檢驗，即在規(guī)定荷的作用下驗證結(jié)構(gòu)或構(gòu)件，驗證后不會變形過大及損傷，還能夠正常使用；（2）承載力檢驗，其可以對結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的設(shè)計承載力進行驗證；（3）破壞性檢驗，其可以確定結(jié)構(gòu)或模型的實際承載力。

六、結(jié)束語

隨著人們對建筑工程的質(zhì)量要求和安全意識的提高，建筑結(jié)構(gòu)檢測已成為建筑工程質(zhì)量安全保障體系中的重要組成部分，被應(yīng)用到建筑施工過程、竣工驗收以及使用營運等的各個階段，是建筑結(jié)構(gòu)鑒定工作的基礎(chǔ)，也是建筑結(jié)構(gòu)加固和改造的依據(jù)。

在建筑結(jié)構(gòu)檢測中，檢測儀器和設(shè)備發(fā)揮著十分關(guān)鍵的作用。因此，研制和應(yīng)用精確度高、操作方便、使用壽命長、體積小的檢測儀器設(shè)備是今后建筑結(jié)構(gòu)檢測技術(shù)發(fā)展的重要方向。而，建筑結(jié)構(gòu)檢測理論和檢測數(shù)據(jù)分析方法對解決檢測結(jié)果的不確定性和提高檢測精度有重要的影響，因此，改進建筑結(jié)構(gòu)檢測理論和改善檢測數(shù)據(jù)分析方法是建筑結(jié)構(gòu)檢測技術(shù)研究的另一重要方向和工作。

參考文獻

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