建筑工程结构检测技术的发展趋势

摘要: 文章主要阐述了建筑工程结构检测应用的检测技术和建筑结构检测中的发展, 并对建筑结构检测前景作了分析。

关键词: 建筑工程 结构检测的技术 检测技术发展趋势

建筑检测主要是针对某一需要检测的建筑实体, 根据鉴定中的要求, 结合建筑实体的基本情况, 以相关标准和规范, 来采取相应的检测措施, 并对检测中的数据来进行计算、分析, 从而对本工程建筑实体作出科学、准确的鉴定过程。建筑结构检测是建筑检测中的一个主要组成部分, 是围绕建筑实体的结构强度与刚度以及稳定性, 来对建筑实体进行相关的检测和鉴定, 从而对建筑物的结构也有一个整体的认识。建筑是人类实用物品的一个主要的部分, 其安全性、适用性和耐久性都必须得到一定的保障, 才能存在的价值。所以当某一建筑遇到损坏需要维修、或者怀疑某一建筑安全性存在问题, 及需要对建筑物由于某种功能无法满足需要对其进行改造, 了解其可行性时, 就必须对建筑结构进行必要的检测。

一、建筑需要结构检测的前提条件

1. 建筑结构检测是一项严谨的科学实践活动, 不同于一般的工程操作, 它结合了建筑科学、化学、材料学、物理学、电子学等, 是一项学科交叉性较强的实践活动。建筑结构检测通常情况是检测单位受委托方的请求而进行的。发生下列情况时需要进行建筑结构检测:一是建筑物在设计阶段存在差错。对地质情况了解不全, 地基的受力情况分析不到位, 漏算或者少算结构荷载, 建筑物内部受力计算错误, 造成建筑使用过程中出现某种危险征兆。

2. 是建筑物施工质量差。比如混凝土的强度等级与设计要求差距很大, 钢筋混凝土内部有孔洞等。

3. 是建筑物年久失修。由于建筑物使用时间较长, 其结构遭到一定程度的损坏, 其使用的安全性和稳定性难以得到保障, 需要对其进行加固或者改造时, 就需要对其进行结构检测, 以利于操作。第四是由自然或者人为灾害造成对建筑物结构存在影响。第五是建筑物在使用过程中出现超载现象, 有可能对其造成破坏的, 比如在未对建筑的地基承载能力进行核算便对其加层改造, 或者随意的拆墙、打洞, 这种情况的发生, 很容易造成结构的破坏, 形成安全威胁。第六就是对于一些历史、文物建筑的加固, 由于需要尊重建筑物的历史原貌, 所以加固过程必须了解建筑物的结构情况。建筑物的结构检测, 不仅对建筑工程的安全性性能的判定和认识起着重要的作用, 对于危房改造、古建筑保护等都提供了重要的科学依据。

二、建筑工程结构检测的技术运用

建筑工程结构检测的内容是较为复杂的, 通常包括结构材料性能、结构的构造措施、结构构件尺寸、结构与构件的开裂和变形情况以及结构性能实荷情况的检测等。从检测内容上分, 主要分为三个方面: 一类是混凝土结构的检测, 一类是砌体结构的检测, 还有就是钢结构的检测。以下分别介绍。

①混凝土结构检测混凝土结构工程的好坏, 直接影响整个房屋建筑工程的安全、实用、经济, 对混凝土结构的检测主要可分混凝土材料检测、构件检测、混凝土强度检测等。对混凝土材料、构件的检测通常是用超声波检测技术来进行的, 目的是检测混凝土材料内部存在的裂缝、空洞等。混凝土是由多种材料合成的非均质材料, 对超声脉冲的吸收、散射衰减较大, 因此, 当混凝土的材料、内部质量和检测距离一定时, 超声波在混凝土中传播的速度、首波幅度等声学参数的数值应该保持基本的一致①。但如果混凝土内部出现空洞或者裂缝时, 超声波的声速、信号频率会有所变化, 且由于超声波在缺陷的层面产生复杂的反射、折射等, 很容易导致信号波形畸变, 超声波测试正是根据这些变化, 来测定混凝土内部的缺陷情况。超声波检测技术目前普遍运用于我国的工程建筑行业, 并于2000 年由中国工程建设标准化协会批准颁布了《超声法检测混凝土缺陷技术规程》②。对混凝土强度检测的方法主要有回弹法、钻芯法、超声法以及综合法等。回弹法是指通过回弹仪对混凝土表面硬度进行测量, 从而推算其内部的强度的方法。这种方法比较简便、灵活的优点, 但是由于这种检测受到的不确定性因素较多, 检测的精度往往不高。且检测的条件限制较多, 在使用上不具有普遍性; 钻芯法是指对具有代表性的混凝土局部钻取芯样, 然后整理后进行抗压强度测定, 对于龄期不少于14d,强度不低于l0MPa 的混凝土都可以采取此种方法。钻芯法是一种比较直接可靠的检测方法, 但是由于这种方法对建筑结构有一定的损伤, 所以在没有得到委托方同意或者容易产生严重后果的情况下, 最好不用这种方法。当被检测建筑对检测过程的安全性要求较高时, 通常采取超声法检测, 这一方法前文已作论述, 不再赘叙。以上方法尽管都具有一定的科学依据, 然而混凝土本身所具有的不均质特点, 加上施工过程中操作方法不同, 以及各种试验误差因不同检测仪器、不同检测方法、不同检测部位和不同检测人员素质、环境等影响和制约, 都给检测结果带来了诸多不确定、不准确, 于是综合法的运用便成为另一种选择。综合法是将回弹法、钻芯法和超声法三种方法检测结果通过一定的函数计算, 然后经过加权平均的方法, 得出一个均值。综合法由于是对以上三种方法的综合与平均, 所以具有较高的可信度, 具有代表性。

②砌筑结构检测受传统建筑结构的影响, 我国大部分建筑的承载主要采取的是砌体承载, 由于砌体具有取材方便、保温、隔热、隔音等性能, 因此一直使用至今, 且使用范围较广。但砌体结构也存在很大的缺点, 比如自重大、强度低、砂浆与块体之间的粘接力度较弱等, 一旦遇到外部的强力作用, 容易出现损坏。由于砌体承担着建筑物的承载作用, 其损坏程度对建筑物的使用影响很大。所以在建筑物结构检测, 对砌筑结构的检测是不可缺少的。

砌筑结构检测通常包括块材强度、砂浆强度、砌体强度等。根据检测方法的不同, 还可以分为静态检测与动态检测。对块材强度的检测方法主要采取回弹法、取样结合回弹法或钻芯法。检测方法对检测的条件进行了限制, 要求检测时块材的品种应当相同, 强度等级相符, 在质量上应当保持同等级, 且砌筑构件的环境应当有相似处。对于不同的块材材料, 回弹法与钻芯法两种方法的应用有所不同, 当块材是砖体时, 多采取回弹法和取样法结合, 而块材如果是石体, 则多采用钻芯法对块材强度进行检测。砂浆强度是评价工程结构质量的一个重要参数, 在砌体结构检测中, 对砌体中的砂浆强度进行检测通常采取两种方式, 一种是贯入法, 另一种是筒压法。贯入法检测的仪器由贯入仪、测钉、测量规组成, 即通过贯入仪将测钉推进砂浆内,然后用贯入深度测量表测量测钉的贯入深度, 将所得数据建立测强曲线, 分析检测误差, 得出测量结果。在贯入法检测过程中, 要注意测点的布置, 在进行现场砂浆强度检测时, 一般以相邻两轴线间的墙体或独立构件且面积不大于5 000 mm×5 000 mm 的砌体为1 个取样单位, 也可按有关单位的要求确定检测数量。每1 个取样单位内的测区数为1 个, 测区面积不小于1 000 mm×1 000 mm, 测区宜选择在承重构件的可测面上, 并避开门窗洞和预埋铁件等障碍物。筒压法也是现场测量砂浆强度的一种常用方法, 用筒压法检测现场砌筑砂浆强度是参照轻骨料筒压强度试验方法, 将现场取样砌筑砂浆破碎, 筛分至5 到10mm 后, 根据砂浆颗粒密度、水泥品种, 检出石子百分数称取适量粒状砂浆, 测定筒压强度后, 按砂浆品种用一元回归方程换算或者7. 07cm 立方体强度。在一般强度试验允许范围之内, 筒压强度法可在现场任何点取样, 对样品的大小, 形状无特殊要求, 经机械破碎、筛分, 试验人为影响小。砌体是我国传统砖体结构工程中主要的承重结构, 常用的方法是轴压法和扁顶法。轴压法工作程序为: 工程资料调查―――选定测区―――布置测点―――开凿槽孔―――安放原位压力机―――加荷读数―――计算分析―――强度推定。在轴压法的检测过程中, 一面墙体一般选择一个测点, 且宜选择中部位置, 在开凿过程中, 凿面墙体宽度一般要大于1.5 米, 且多用于240 砖墙; 扁顶法是采用扁式液压千斤顶在墙体上进行抗压, 检测砌体的受压应力、弹性模量、抗压强度的方法。扁顶法检测结果综合反映了砖、砂浆和施工质量, 可检测普通砖砌体的抗压强度、弹性模量和工作应力, 但检测部位砌体局部损伤, 重复使用率低。在应用扁顶法检测时, 检测部位距墙边要大于1.5 米。如砌体强度较高或轴向变形较大时, 抗压强度不易测量。

③钢结构检测与混凝土结构和砌体结构相比, 工程建设中钢结构的数量相对较少, 由于钢结构的材质均匀, 因此具有强度、塑性与韧性均能较方便地进行测试的优势, 加之冶金、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, 因而其检验测试技术发展之路基本是借鉴、学习国内其他行业的先进方法, 通常所采用的方法有: 超声波无损检测、渗透检测、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。

三、建筑工程结构检测技术发展趋势

建筑工程结构检测随着我国经济建设的不断加快, 越来越多的运用到实际的项目当中。对于这一技术的发展趋势,本人认为主要有以下几点:首先, 新的建筑工程检测技术手段将得到大量运用。由于建筑结构检测的实际需求越来越多, 对检测结果的准确性、损伤降低能力以及操作方式方法的方便快捷提出了更高的要求, 大量新的建筑结构检测技术将得到进一步的开发。其次是检测仪器的改良。仪器是建筑工程结构检测的工具, 其质量的好坏、操作的便捷程度、寿命的长短等等, 对检测结果和实际项目的运行都有着直接的影响。因此, 未来的建筑结构检测要求检测仪器具有高精确度、操作方便便捷、使用寿命长、体积小等特点, 这也是检测仪器改良的方向。再次是钢结构检测将得到进一步的发展。对混凝土结构、砌体结构的检测技术已经有了较为完善的系统方法, 但是对钢结构的检测, 目前在钢构件应力和结构关键部位的应力与损伤的无损检测方面还存在不够完善的地方, 是未来建筑结构检测亟需解决的问题。最后建筑工程结构检测将对高新技术加以引进, 以扩展检测的范围和方向, 比如将光传感技术、声发射技术等引进建筑工程结构检测当中, 这些在大型的工程结构检测中具有广阔的应用前景。

四、结束语

建筑结构检测是认识与了解建筑结构安全性的重要手段和方法, 由于建筑施工过程中对材料的使用、结构的设计等不断的创新, 使得检测技术面临着同样需要不断改进的问题。因此, 灵活的掌握和应用建筑结构检测技术, 对建筑的质量监测和加固改造起着不可替代的作用。

参考文献:

[1] 陈载赋.钢筋混凝土建筑结构与特种结构手册[M].成都:四川科学技术出版社, 2010.

[2] 谢建军.建筑结构检测试验鉴定研究[J].大众科技, 2009.

[3] JGJ, 123―200l, 回弹法检测混凝土扰压强度技术规程[S].

注释:

① 林维正, 苏勇, 洪有根.混凝土裂缝深度超声波检测方法[J].无损检测, 2008,(8).

② 陕西省建筑科学研究院, 同济大学, 超声法检测混凝土缺陷技术规程(CECS21―2000)[M].北京: 中国计划出版社, 2007