基于土木結構損傷及其診斷方法分析

周建平

【摘 要】我國城市化進程不斷推進，工程建設日益增多，人們對于建筑物的需求已經(jīng)不滿足于居住，對其安全性、功能性和美觀度有了更高的要求。因此建筑施工單位和結構設計單位在對建筑進行施工和設計時要確保結構的科學、合理和安全。在建設過程中所使用的主要建筑模式是土木工程結構，這種結構在尺寸和質(zhì)量方面都具有較強的優(yōu)勢。然而其弱點也比較明顯，比如在受到環(huán)境的影響時，極易被損傷。在被損傷的情況下如果不能及時處理將會導致?lián)p傷加劇，甚至會減弱土木工程結構性能，最終出現(xiàn)質(zhì)量問題和安全隱患。因此對土木工程結構的損傷進行及時、準確的診斷對于建筑結構的穩(wěn)定性和安全性具有十分重大的意義。本文將從土木工程結構損傷的危害進行入手，分析損傷診斷的內(nèi)涵并介紹相應的損傷診斷方法，以供建筑單位參考，完善土木結構損傷診斷方法，保證建筑結構的安全與穩(wěn)定。

【關鍵詞】土木工程；結構損傷；診斷；檢測

改革開放以來我國城市化進程不斷加速，城市建設質(zhì)量和要求不斷提高，人民群眾對建筑的需求不再只是能夠居住，而對其材料、環(huán)境、外觀等都有了更高層次的要求。因此如果建筑的土木工程質(zhì)量出現(xiàn)問題將會直接影響到建筑物和人民群眾的生命財產(chǎn)安全。其所造成的傷害不比大型自然災害小，所以，建筑施工單位和土木公結構設計與建筑團隊應該提起相應的重視，加強對土木工程結構損傷的診斷工作，確保診斷及時、準確，提升高損傷識別技能，并學會通過診斷來了解建筑物整體和內(nèi)部的損傷情況，根據(jù)實際問題提出合理、有效的解決方案。

1 土木工程機構損傷的危害及損傷診斷的含義

目前我國建筑物在建筑過程中最常用的結構就是土木工程結構，因此對于土木工程結構得研究和探索在不斷加深和推進。由于土木工程結構形式在遭遇惡劣自然災害時非常容易產(chǎn)生振動，比如面對地震土木工程結構將會受到嚴重損傷。建筑物的震動會引起一系列風險和安全隱患的出現(xiàn)，很可能會損傷建筑物本體，造成的損失也將會難以估量。相關工程施工和管理人員應該對土木工程結構損傷的診斷工作進行技術和強度的提高，這樣不僅能夠保證建筑工程整體的質(zhì)量，更能夠避免土木工程結構損傷所引起的經(jīng)濟和生命安全的損失。

在具體的施工診斷操作中，相關工程人員應該通過檢查新舊建筑物以及工程的結構來判斷其中是否存在內(nèi)部結構損傷的情況，以保證建筑物后期的施工安全和將來建筑物的作用，對建筑投入使用后的維護費進行良好的節(jié)約。其次，結構損傷診斷更能夠診斷和檢查出災害后的建筑物狀況，對其所受的損傷進行評級評估，方便后續(xù)的維修和重建工作。最后，對相對重要的建筑物或使用頻次較高、人數(shù)較多的建筑進行周期性檢查和診斷，確保建筑物在使用過程中的安全和穩(wěn)定，避免出現(xiàn)突發(fā)狀況，對建筑物和人民群眾造成不可挽回的損失。

除此之外，建筑物加固工作的可靠度需要結構性損傷的診斷結果來進行判讀，同時，建筑物加固后的可靠度是評定建筑物安全性的一個重要標準，更是建筑設計人員在確定設計方案過程中的重要依據(jù)。

2 土木結構損傷及具體診斷方法

2.1 局部檢測技術

局部檢測技術在土木結構診斷過程中所使用的重要檢測技術，這一檢測技術又被稱為無損檢測技術，主要包括五種技術內(nèi)容，分別為滲透檢測、磁粉檢測、超聲波檢測、渦流檢測和射線檢測。局部檢測技術主要用來檢測和判斷建筑物內(nèi)結構主體的完整性，檢測其是否有裂縫和銜接是否牢固，并判斷其構建連接是否準確和堅固。在實際診斷和檢測過程中，為保證診斷工作的效率和準確通常采用將多種方法融合在一起的方式來作業(yè)，一方面，這能夠彌補一種檢測技術方法的漏洞，另一方面能夠全方位、高效率地對土木結構進行檢測。例如磁粉檢測通常用來檢測材料的密度均勻度和連續(xù)性，通過判斷材料吸附磁粉產(chǎn)生的磁痕來判斷建筑的位置、大小及損傷嚴重程度。射線檢測檢查是通過射線穿過不同材料所產(chǎn)生的不同程度的射線數(shù)據(jù)來進行診斷。超聲波在進行檢測時會發(fā)生反射、透射等熱點，通過整理和分析數(shù)據(jù)、熱點進行超聲波檢測。滲透檢測使用熒光染料或有色染料滲入到工件缺陷中并將表面擦除，以反映缺陷的具體狀態(tài)，完成滲透檢測。渦流檢測通解讀測電磁感應的渦流變化來分析建筑物內(nèi)部不同位置的結構缺陷問題。

2.2 整體檢測技術

2.2.1動力指紋檢測技術

動力指紋檢測技術是將被檢測結構與標準結構進行比對，以診斷出被檢測結構的問題所在。

如果被檢測結果和標準結構有所不同，在自身動力指紋上就會有所顯示，包括頻率、振型、應變、柔度、功率譜、COMAC、MAC、頻響系數(shù)等數(shù)據(jù)，檢測人員通過對這些數(shù)據(jù)和現(xiàn)象進行整理、分析，并結合其他精細的測量工具、方案來確定出土木結構損傷的具體情況，由于其損傷情況較為復雜，造成損傷的原因也不止一項，在使用動力指紋檢測技術過程中不能單單靠一種技術方法確定出所有原因和情況，盡量采用多種方法相結合的形式進行診斷。

2.2.2神經(jīng)網(wǎng)絡法

21世紀以來，科學技術飛速發(fā)展，各行各業(yè)進入到網(wǎng)絡信息階段，我們國家在人工神經(jīng)網(wǎng)絡診斷法的研究領域取得了優(yōu)異的成績。ANN神經(jīng)網(wǎng)絡法就是其中一項，ANN神經(jīng)網(wǎng)絡法可以用過自我學習和計算保持技術的更新，并具有十分明顯的前瞻性和較強的人性化，有效避免了噪音和結構性的損傷。并且這種神經(jīng)網(wǎng)絡法可以解決復雜的非線性映射關系，可以診斷非參數(shù)，迅速確定出損傷的具體情況，也由于其人性化和迅速確定損傷情況的特點，這種神經(jīng)網(wǎng)絡法被廣泛應用到實際結構診斷過程中。

2.2.3 遺傳算法

遺傳算法是指將建筑物的參數(shù)和各項數(shù)據(jù)進行綜合整理和分析，然后結合原始數(shù)據(jù)進行方案的選擇和診斷工作的開展。在以往的診斷中，如果缺少信息數(shù)據(jù)，就難以判斷損傷位置和強度，而遺傳算法正是可以在信息匱乏的狀態(tài)下很好的判斷出結構是否已經(jīng)被損傷，并計算出損傷的大致所在位置和損傷程度。在對信息不全的情況下有效應對，并結合計算出的數(shù)據(jù)設計出合理的方案。遺傳算法在具體進行據(jù)算和分析時是計算可行解而非計算目標函數(shù)之間的連續(xù)性，因此在計算分析時如果缺少數(shù)據(jù)之間的梯度連續(xù)性也并不影響計算結果和診斷結果，可以通過其他多種方式獲取數(shù)據(jù)。因此，使用遺傳算法可以避免因為部分數(shù)據(jù)的缺少和不確定而讓檢測過程陷入僵局，診斷結果無法確定的情況出現(xiàn)。

3 結束語

在具體建筑施工和檢測中，不同的檢測診斷方法具有各自的優(yōu)點和不足，這使得各個領域和范圍都有各自使用的檢測方法，使得診斷工作具有專業(yè)性和準確性。由于我國城市建設的加快，建筑行業(yè)對于自身的質(zhì)量和理念的提高也越來越重視，在結構設計和建筑方法方面積極學習發(fā)達國家優(yōu)秀案例，并對土木工程結構損傷診斷技術進行資金投入，加大科學研究。為實際工程中的應用提供了有效的技術支持和理論基礎。建筑中的土木結構損傷診斷工作需要極其精密和全面的技術來進行檢測，對建筑物內(nèi)部空間的多處損傷進行綜合分析和診斷，并結合分布范圍和損傷癥狀找出原因和關系，以設計出科學、合理的解決方案，對結構損傷進行全方位的修復和維修。另外，土木結構的損傷因素具有隨機性和模糊性，診斷結果往往較為復雜和難以確定，因此未來的土木工程診斷工作還需要不斷地研究和提高。

【參考文獻】

[1]隋志遠.基于振動的土木工程結構損傷診斷識別方法研究[J].江西建材，2017（17）：14-15.

[2]姜浩，喬麗.土木工程結構損傷診斷方法的研究進展綜述[J].吉林建筑工程學院學報，2017（05）：1-4.

[3]歐陽江華，劉光萬.橋梁結構損傷診斷方法的研究進展[J].廣東建材，2015（08）：29-31.

[4]李宏男，孫鴻敏.基于小波分析和神經(jīng)網(wǎng)絡的框架結構損傷診斷方法[J].地震工程與工程振動，2013（05）：141-148.endprint