建筑结构检测技术与应用综述

摘要：建筑结构的质量管理和监控工作越来越受到各建设主管部门的重视，建筑结构检测已成为建筑工程质量安全保障体系中的重要组成部分。本文阐述了建筑结构检测发展、主要原因、检测的主要内容和原则，系统分析了建筑结构检测技术在混凝土结构检测、砌体结构检测、钢结构检测和钢―混凝土组合结构检测等四种结构的应用。

关键词：结构检测；结构无损检测；超声法；混凝土结构；钢结构

【中图分类号】TU366.2

国家大学生创新创业计划项目（201410397011），福建省大学生创新创业计划项目（Sj201210397732；Sj201210397737），武夷学院土木工程特色专业建设（Xj2012022），广东省高等学校结构与风洞重点实验室开放基金（201404）。

一、建筑结构检测及其发展概述

建筑结构是否安全可靠是评价建筑工程最重要的指标。结构的功能要求概括起来为结构的可靠性，即建筑结构在规定的时间内，在规定的条件下（正常设计、正常施工、正常使用和维护），应满足安全性，适用性和耐久性的要求。由于建筑结构从设计、施工到使用要经历一个较长时期，而由于设计缺陷、施工技术或质量问题、建筑所处环境、使用条件变化、以及其他一些人为或者非人为因素的影响，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质量事故和质量缺陷的统称。为评定建筑结构工程的质量或鉴定既有建筑结构的性能等，或当建筑物由于某种原因不能满足某项功能的要求或对满足某项功能的要求产生怀疑时，需要对建筑物的整体结构、结构的某一部分或某些构件进行检测[1-2]。正如：西医看病需要对病人进行化验、透视；中医看病需要“望闻问切”。建筑结构检测需要以实验、测试和量测为手段，根据所测得的反映结构或构件实际工作性能的有关参数，判断和评定建筑材料力学性能、构件缺陷和损伤状况以及结构的承载能力和安全储备。

我国建筑结构检测技术的研究始于20世纪60年代，天津建筑仪器厂引进并生产出我国第一代能量为2.207J的混凝土回弹仪。此后在近二十年的大量工程实践与研究基础上，我国颁布并实施了现场检测技术标准《回弹法评定混凝土抗压强度技术规程》（ JGJ23-85）。此后，我国进行大量的专项检测设备和专项检测技术的研究和应用工作，并在工程实践基础上，编制了一系列的专项检测技术标准。

二、建筑结构检测的主要原因

建筑结构的检测可分为在建建筑结构工程质量的检测和既有建筑结构性能的检测。比较这两类检测，检测内容大都相同，只是既有建筑物结构性能检测可能面对的结构损伤与材料老化问题要多一些，现场检测遇到问题的难度要大一些。

因此，建筑结构检测不仅对在建、新建工程安全性能的评定起重要作用，而且为既有建筑的鉴定评价、危旧房屋的更新改造、古建筑和受损结构的加固修复等提供直接的技术参数。

三、建筑结构检测的内容与项目

建筑结构检测时应根据委托方的要求、结构实际情况或工程特点确定重点内容。一般而言，建筑结构检测的内容按属性可分为三方面：（1）几何量和数量方面的检测，主要检测项目包括：建筑物位移变形（如梁的挠度是否过大、建筑物垂直度、地基基础沉降），结构构件的几何尺寸与偏差，混凝土保护层厚度，钢材涂层厚度，钢筋直径、位置和数量，裂缝宽度和深度，结构构件的空洞和蜂窝等缺陷的位置和范围，酸碱和火灾等损伤的位置和厚度；（2）物理力学性能方面的检测，主要检测项目有：构件和材料强度（如钢筋的抗拉和冷弯等力学性能、混凝土材料强度、砌体强度和砌体结构的砂浆强度），地基的承载能力，桩的承载能力，预制板的承载能力，结构自振周期等；（3）化学性能方面的检测，主要检测项目有：混凝土碳化，钢筋或钢材锈蚀，有害离子检测等。

四、建筑结构检测的原则

在进行建筑结构检测时，应遵循的四大原则：（1）原则一：“必须、够用”原则。也就是说，建筑结构检测的范围、内容和数量应根据鉴定评级的需要来确定，既不能随意省略检测内容，也不要盲目扩大检测内容，应按照《建筑结构检测技术标准》（GB/T50344-2004）规定确定抽样检测的最小样本容量。（2）原则二：针对性原则。因为建筑结构的种类很多，结构现状千差万别，必须在建筑结构检测时应在初步调查的基础上，针对每一个具体的工程制定检测方案。（3）原则三： 规范性原则。在建筑结构检测过程中所采用测试方法必须符合国家有关的规范标准要求，检测仪器必须符合相关标准，检测单位必须具备相应资质，检测人员必须取得上岗证书。（4）原则四：科学性原则。被测构件的抽取、测试手段的确定、测试数据的处理必须具有科学性，而不应头脑里先有结论，然后再把检测作为证明结论的手段来对待。

五、建筑结构检测方法与应用

建筑结构检测方法有很多种分类方法。根据检测时对结构和构件破坏的程度，分为：（1）非破损检测法（无损检测），如，混凝土结构的回弹法、超声波法以及超声-回弹综合法等，再如，钢结构的射线检、涡流检、磁粉检测等；（2）半破损检测法，如，取芯法、拉拔法，射钉法等；（3）破损检验法（荷载试验）：该方法主要用于数量较多的预制构件，随机选取有代表性的构件，进行破坏性试验，以测定其极限承载能力；或者现场随机抽取构件进行破坏性荷载试验，如，基桩极限承载力荷载试验。

按照所检验的结构种类把建筑结构检测方法分为：混凝土结构检测、砌体结构检测、钢结构检测和钢一混凝土组合结构检测等。下面对检测技术在这四种建筑结构的应用进行简要阐述：

1.混凝土结构检测

混凝土结构的检测可分为原材料性能混凝土强度混凝土构件外观质量与缺陷尺寸偏差变形与损伤和钢筋配置等项工作，必要时，要进行结构构件性能的实载检验或结构的动力检测[4]。混凝土结构检测常采用的检测方法主要有：结构性能实荷检测、混凝土强度回弹法、超声波法、超声回弹综合法、钻芯法、拉拨法和射钉法等。

对混凝土结构的混凝土材料强度目前广泛应用的检测方法是钻芯法和回弹法。钻芯法是在建筑构件上钻取混凝土芯样直接进行抗压强度检验，结果准确可靠，但会造成对结构物局部的损坏，尤其是对重要的结构部位，无法进行大量的检测。回弹法运用回弹仪通过测定混凝土表面的强度以推算混凝土的强度，是混凝土结构现场检测中最常用的一种非破损检测方法。超声法是根据超声波在混凝土中传播时，其传播速度与强度（密实度）成正相关关系，通过测量超声波在混凝土中传播的速度并进行相应的换算，得到混凝土的强度的无损检测方法。超声回弹综合法是建立在超声波传播速度和回弹值同混凝土抗压强度之间相互关系的基础上的一种无损检测方法，采用声速和回弹值2个参数推算混凝土强度，弥补了回弹法和超声法各自的不足，既减小了回弹法受表面状况影响，又减少了超声法受骨料和粒径、水灰比影响，提高了检测精度。

2.砌体结构检测

砌体结构检测可分为砌筑块材、砌筑砂浆、砌体强度、砌筑质量与构造以及损伤与变形等项工作。砌体结构检测常采用的检测方法主要有：轴压法、扁顶法、原位单砖双剪法、推出法、筒压法、砂浆片剪切法、回弹法、点荷法、射钉法等[8； 10]。这些检测方法大致可分为两类：直接法和间接法，前者为检测砌体抗压强度和砌体抗剪强度的方法，后者为测试砂浆强度的方法。直接法的优点是直接测试砌体的强度参数，反映被测试工程的材料质量和施工质量，其缺点是试验工作量较大，对砌体有一定的损伤。间接法是测试与砂浆强度有关的物理参数，进而推定其强度，“推定”时难免增大测试误差，也不能综合反应工程的材料质量和施工质量，使用时具有一定的局限性，其优点是测试工作较为简便，对砌体工程损伤较少或无损伤。检测方法的选用应综合考虑结构情况，选用直接或间接或两者综合[1-2]。

3. 钢结构的检测

钢结构的检测是指钢构件质量或性能的检测，可分为钢结构材料性能、连接、构件的尺寸与偏差、变形与损伤、构造以及涂装等项工作，必要时，可进行结构或构件性能的实荷检验或结构的动力测试。通常所采用的方法有：超声波无损检测、渗透检、射线检测、涡流检测、磁粉检测、钢材锈蚀检测及涂层厚度检测等。钢结构与混凝土和砌体结构相比，钢结构有着材质均匀、质量轻、强度高、塑性和韧性都比较好的特点，在某些方面它比混凝土和砌体结构的优势还是很明显。由于冶金、机械、交通、航空、石油化工等工业部门对钢材物理力学性能、内部缺陷、焊缝探伤等检验方法比较完善，因而建筑钢结构的检测技术基本上都是借鉴和学习其他行业的先进方法[4]。但是应该注意的是：钢材易腐蚀，耐火性差，同时钢结构是一类缺陷敏感性结构，所以钢结构的检测主要是针对材料与连接缺陷以及锈蚀程度与涂层厚度的检测[1]。

4.钢―混凝土组合结构检测

钢―混凝土组合结构检测包括钢―管混凝土的强度与缺陷检测等方面检测。通过对结构或构件的整体性能进行静力实荷检验可获得某些结构或构件的整体受力性能、承载力、刚度及抗裂性能等，对一些重要建筑或公共建筑还可以进行结构的动力测试。其中静力实荷检验分为三种：（1）使用性能检验，即在规定荷的作用下验证结构或构件，验证后不会变形过大及损伤，还能够正常使用；（2）承载力检验，其可以对结构或构件的设计承载力进行验证；（3）破坏性检验，其可以确定结构或模型的实际承载力。

六、结束语

随着人们对建筑工程的质量要求和安全意识的提高，建筑结构检测已成为建筑工程质量安全保障体系中的重要组成部分，被应用到建筑施工过程、竣工验收以及使用营运等的各个阶段，是建筑结构鉴定工作的基础，也是建筑结构加固和改造的依据。

在建筑结构检测中，检测仪器和设备发挥着十分关键的作用。因此，研制和应用精确度高、操作方便、使用寿命长、体积小的检测仪器设备是今后建筑结构检测技术发展的重要方向。而，建筑结构检测理论和检测数据分析方法对解决检测结果的不确定性和提高检测精度有重要的影响，因此，改进建筑结构检测理论和改善检测数据分析方法是建筑结构检测技术研究的另一重要方向和工作。

参考文献

[1]徐镇凯， 袁志军，胡济群.建筑结构检测与加固方法[J].工程力学，2006，S2）：117-130.

[2]刘彦.谈建筑结构检测及加固施工技术[J].中国新技术新产品，2008，16）：123.

[3]常在， 王紫轩，邸小坛.建筑结构检测与评定技术的发展[J].建筑科学，2013，11）：97-102.