钢结构厂房损伤检测方法研究

　　我国使用的钢结构厂房大部分是20世纪六七十年代建成的，因为诸多因素，钢结构厂房受到不同程度的损伤，具有一定的安全隐患。厂房损伤以及质量隐患通常能够导致厂房结构的严重损坏甚至倒塌。最近几年，我国由于钢结构损坏导致严重的人员伤亡以及财产损失屡见不鲜。因此，加强结构损伤检测和质量评价的研究十分必要。论文介绍了钢结构损伤检测理论与方法以及钢结构厂房损伤检测过程，以望对相关人员提供参考。

　　1、引言

　　对于结构损伤检测的探究历程而言，主要经历了3个时期。首先是探索时期，这个时期先于1950年，主要侧重点在于剖析建筑结构损伤根源以及维护手段，采用的方法主要为用眼睛直接观察，相对比较传统;其次是发展时期，这个时期在1960~ 1970年间，主要侧重点在于剖析建筑结构检测以及评估手段，探索出了物理、破损、无损等一系列先进检测手段;最后是完善阶段，这个时期在1980年至今，期间将行业标准及规范进行了完善，同时将有限元及结构检测进行结合，来促使其进步。

　　2、钢结构厂房损伤检测现状

　　由于我们国家钢材品种、产量以及质量的增强，工业厂房通常会使用钢结构，当然不包括一些特殊行业。钢结构厂房具有施工便捷、结构性能优良等特点，这些都是以往砖混结构以及混凝土结构不能比拟的。我国很多老牌工厂中存在着早已经逾越设计基准期的钢结构厂房，这些钢结构每年超负荷使用、损伤老化严重，同时在使用期间不断地维修、改造加固，这样便造成了很多安全隐患。20世纪末至今，使用超过30年的钢结构厂房，大部分进行了可靠性检测鉴定。同时，对其采取了必要的抗震加固手段。厂房的扩建，以及吊车起重吨位的提高，必须再次检测旧钢结构厂房的可靠性。一般钢结构损伤检测的手段有视察观测法、超声波检测法和超声波检测法。

　　3、钢结构损伤检测理论与方法

　　3.1 视察观察法

　　视察观测法作为最常采取的静态检测手段，是经过直观地观测结构规格、测量结构材料的强度及其模量，并对结构采取处理剖析，来阐述结构特征以及可靠性等级的手段。我国现今使用的结构损伤鉴定标准与可靠性评价通常是根据这一手段来规范的。

　　这一手段通过直观地观测结构规格、测量结构材料的强度及其模量，以及观察结构所有组件的损伤或者裂缝的地方，得到和结构相关联组件的真实物理数据、几何、损伤信息。

　　3.2 超声波检测法

　　超声检测是一种检验焊缝的无损检测手段，超声检测现已成为一项重要技术，用来判定很多在役检验的焊接结构，包括压力容器工业、海上结构、核工业，同时还会应用到海洋领域中。超声检验经过很长一段时间的发展，由传统的人工处理手段转变成由计算机辅助的人工处理手段，以及运用自动扫描来进行检测。

　　超声波在钢结构的不同界面中传导，会发生衰弱、绕射、折射、反射等情况，这样一来就会改变在钢结构中传导的超声波的波形、频率、振幅等。通过研究超声波性质的改变，就能够获取钢结构相关结构的状态。主要利用钢结构的超声波检测手段来对钢材内部缺陷以及焊缝的质量进行检测[2]。

　　3.3 动力检测法

　　结构动力检测手段是根据结构的动力反应来判别结构状态的手段。结构动力检测手段不受结构规模和隐蔽的限制，只要在结构可以达到的位置安装动力响应传感器即可。

　　结构动力检测主要是按照结构所产生动力反应来判别其实际工作情况，通过结构模态参数以及结构物理参数来描述结构性质。若结构的模态参数改变，直接体现出结构物理参数的改变，然后按照上述改变的联系便能够定量、定性分析出结构的损伤程度。

　　损伤能够导致钢结构所具有的物理参数(质量、刚度等)发生变化，结构所具有的模态参数(模态频率、模态振型、模态阻尼等)也会跟着浮动，按照这一变化就能够明确损伤的部位以及状态。

　　4、钢结构厂房损伤检过程

　　4.1 运用视察法和超声法检测钢结构厂房

　　4.1.1 损伤检测的目的

　　损伤检测的目的主要有以下几项：(1)所选用檩条的规格与质地;(2)梁柱的拼接、焊接质量与规格;(3)构件的涂层情况检查;钢结构结构校核计算。

　　4.1.2 检测评价的标准

　　检测评价所选取的标准有：(1)原设计图纸及相关资料;(2)《钢焊缝手工超声探伤方法和探伤结果分析》(GB 11345—1989);(3)《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GB 50018—2002);(4)《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》(CECS 102—2002);(5)《建筑钢结构焊接规程》(JGJ 81—2002);(6)《钢结构工程施工质量验收规范》(GB 50205—2001)。

　　4.1.3 钢结构厂房检测步骤及内容

　　首先对檁条的规格尺寸及材质进行检测，然后对梁、柱的拼接、焊接质量及规格尺寸进行检查，得出柱子与梁的拼接及规格尺寸是否符合设计图纸要求。

　　对焊缝的外表情况进行校验，采取超声波无损探伤检测对部分柱子腹板与翼缘板上所产生的对接焊缝进行检测，检验对接焊缝是否符合设计图纸要求与国家规定。最后对构件的涂层情况进行检查。

　　4.2 动力检测门式刚架钢结构厂房

　　残余能量差法对钢结构进行损伤定位，由于损伤的结构和完好的结构所具有的残余能量存在差异，根据这个差异在每一节点上的分配比例，可以判断损伤的位置。在损伤单元的两节点及与其相邻的两个单元的另外两个节点上，节点对残余能量差的贡献出现峰值，而其他节点对残余能量差的贡献较小。

　　对于脉冲激励系统，低频段的传递函数存在时间分辨率以及频率分辨率相互的矛盾。对于输入信号(也就是力脉冲信号)，要求其采集频率较大，来确保力脉冲信号可以被精准地提取。输出信号(也就是结构的响应信号)的频谱存在窄带以及低频的特征，所以对于响应信号就需要一个较低的采样频率进行采样来确保低频处的频率分辨率。为了能够处理这个矛盾，对于输入信号与输出信号采取差异化采样频率，输入信号采取相对较大的采样频率，输出信号采取相对较小的采样频率。

　　钢结构厂房损伤检测与质量评价方法研究是一个综合性较强的研究领域，所涵盖的学科范围较广，具有很高的探究难度。本文根据钢结构厂房特性，总结了钢结构厂房损伤检测的具体实施方法。同时对钢结构检测理论和方法做了综合比较，以便更好地指导实际工程。

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