基于土木结构损伤及其诊断方法分析

周建平

【摘 要】我国城市化进程不断推进，工程建设日益增多，人们对于建筑物的需求已经不满足于居住，对其安全性、功能性和美观度有了更高的要求。因此建筑施工单位和结构设计单位在对建筑进行施工和设计时要确保结构的科学、合理和安全。在建设过程中所使用的主要建筑模式是土木工程结构，这种结构在尺寸和质量方面都具有较强的优势。然而其弱点也比较明显，比如在受到环境的影响时，极易被损伤。在被损伤的情况下如果不能及时处理将会导致损伤加剧，甚至会减弱土木工程结构性能，最终出现质量问题和安全隐患。因此对土木工程结构的损伤进行及时、准确的诊断对于建筑结构的稳定性和安全性具有十分重大的意义。本文将从土木工程结构损伤的危害进行入手，分析损伤诊断的内涵并介绍相应的损伤诊断方法，以供建筑单位参考，完善土木结构损伤诊断方法，保证建筑结构的安全与稳定。

【关键词】土木工程；结构损伤；诊断；检测

改革开放以来我国城市化进程不断加速，城市建设质量和要求不断提高，人民群众对建筑的需求不再只是能够居住，而对其材料、环境、外观等都有了更高层次的要求。因此如果建筑的土木工程质量出现问题将会直接影响到建筑物和人民群众的生命财产安全。其所造成的伤害不比大型自然災害小，所以，建筑施工单位和土木公结构设计与建筑团队应该提起相应的重视，加强对土木工程结构损伤的诊断工作，确保诊断及时、准确，提升高损伤识别技能，并学会通过诊断来了解建筑物整体和内部的损伤情况，根据实际问题提出合理、有效的解决方案。

1 土木工程机构损伤的危害及损伤诊断的含义

目前我国建筑物在建筑过程中最常用的结构就是土木工程结构，因此对于土木工程结构得研究和探索在不断加深和推进。由于土木工程结构形式在遭遇恶劣自然灾害时非常容易产生振动，比如面对地震土木工程结构将会受到严重损伤。建筑物的震动会引起一系列风险和安全隐患的出现，很可能会损伤建筑物本体，造成的损失也将会难以估量。相关工程施工和管理人员应该对土木工程结构损伤的诊断工作进行技术和强度的提高，这样不仅能够保证建筑工程整体的质量，更能够避免土木工程结构损伤所引起的经济和生命安全的损失。

在具体的施工诊断操作中，相关工程人员应该通过检查新旧建筑物以及工程的结构来判断其中是否存在内部结构损伤的情况，以保证建筑物后期的施工安全和将来建筑物的作用，对建筑投入使用后的维护费进行良好的节约。其次，结构损伤诊断更能够诊断和检查出灾害后的建筑物状况，对其所受的损伤进行评级评估，方便后续的维修和重建工作。最后，对相对重要的建筑物或使用频次较高、人数较多的建筑进行周期性检查和诊断，确保建筑物在使用过程中的安全和稳定，避免出现突发状况，对建筑物和人民群众造成不可挽回的损失。

除此之外，建筑物加固工作的可靠度需要结构性损伤的诊断结果来进行判读，同时，建筑物加固后的可靠度是评定建筑物安全性的一个重要标准，更是建筑设计人员在确定设计方案过程中的重要依据。

2 土木结构损伤及具体诊断方法

2.1 局部检测技术

局部检测技术在土木结构诊断过程中所使用的重要检测技术，这一检测技术又被称为无损检测技术，主要包括五种技术内容，分别为渗透检测、磁粉检测、超声波检测、涡流检测和射线检测。局部检测技术主要用来检测和判断建筑物内结构主体的完整性，检测其是否有裂缝和衔接是否牢固，并判断其构建连接是否准确和坚固。在实际诊断和检测过程中，为保证诊断工作的效率和准确通常采用将多种方法融合在一起的方式来作业，一方面，这能够弥补一种检测技术方法的漏洞，另一方面能够全方位、高效率地对土木结构进行检测。例如磁粉检测通常用来检测材料的密度均匀度和连续性，通过判断材料吸附磁粉产生的磁痕来判断建筑的位置、大小及损伤严重程度。射线检测检查是通过射线穿过不同材料所产生的不同程度的射线数据来进行诊断。超声波在进行检测时会发生反射、透射等热点，通过整理和分析数据、热点进行超声波检测。渗透检测使用荧光染料或有色染料渗入到工件缺陷中并将表面擦除，以反映缺陷的具体状态，完成渗透检测。涡流检测通解读测电磁感应的涡流变化来分析建筑物内部不同位置的结构缺陷问题。

2.2 整体检测技术

2.2.1动力指纹检测技术

动力指纹检测技术是将被检测结构与标准结构进行比对，以诊断出被检测结构的问题所在。

如果被检测结果和标准结构有所不同，在自身动力指纹上就会有所显示，包括频率、振型、应变、柔度、功率谱、COMAC、MAC、频响系数等数据，检测人员通过对这些数据和现象进行整理、分析，并结合其他精细的测量工具、方案来确定出土木结构损伤的具体情况，由于其损伤情况较为复杂，造成损伤的原因也不止一项，在使用动力指纹检测技术过程中不能单单靠一种技术方法确定出所有原因和情况，尽量采用多种方法相结合的形式进行诊断。

2.2.2神经网络法

21世纪以来，科学技术飞速发展，各行各业进入到网络信息阶段，我们国家在人工神经网络诊断法的研究领域取得了优异的成绩。ANN神经网络法就是其中一项，ANN神经网络法可以用过自我学习和计算保持技术的更新，并具有十分明显的前瞻性和较强的人性化，有效避免了噪音和结构性的损伤。并且这种神经网络法可以解决复杂的非线性映射关系，可以诊断非参数，迅速确定出损伤的具体情况，也由于其人性化和迅速确定损伤情况的特点，这种神经网络法被广泛应用到实际结构诊断过程中。

2.2.3 遗传算法

遗传算法是指将建筑物的参数和各项数据进行综合整理和分析，然后结合原始数据进行方案的选择和诊断工作的开展。在以往的诊断中，如果缺少信息数据，就难以判断损伤位置和强度，而遗传算法正是可以在信息匮乏的状态下很好的判断出结构是否已经被损伤，并计算出损伤的大致所在位置和损伤程度。在对信息不全的情况下有效应对，并结合计算出的数据设计出合理的方案。遗传算法在具体进行据算和分析时是计算可行解而非计算目标函数之间的连续性，因此在计算分析时如果缺少数据之间的梯度连续性也并不影响计算结果和诊断结果，可以通过其他多种方式获取数据。因此，使用遗传算法可以避免因为部分数据的缺少和不确定而让检测过程陷入僵局，诊断结果无法确定的情况出现。

3 结束语

在具体建筑施工和检测中，不同的检测诊断方法具有各自的优点和不足，这使得各个领域和范围都有各自使用的检测方法，使得诊断工作具有专业性和准确性。由于我国城市建设的加快，建筑行业对于自身的质量和理念的提高也越来越重视，在结构设计和建筑方法方面积极学习发达国家优秀案例，并对土木工程结构损伤诊断技术进行资金投入，加大科学研究。为实际工程中的应用提供了有效的技术支持和理论基础。建筑中的土木结构损伤诊断工作需要极其精密和全面的技术来进行检测，对建筑物内部空间的多处损伤进行综合分析和诊断，并结合分布范围和损伤症状找出原因和关系，以设计出科学、合理的解决方案，对结构损伤进行全方位的修复和维修。另外，土木结构的损伤因素具有随机性和模糊性，诊断结果往往较为复杂和难以确定，因此未来的土木工程诊断工作还需要不断地研究和提高。

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