百色學(xué)院澄碧校區(qū)建筑結(jié)構(gòu)健康診斷研究

【摘要】在分析現(xiàn)有的建筑結(jié)構(gòu)診斷手段不足的基礎(chǔ)上，建立百色學(xué)院澄碧校區(qū)建筑結(jié)構(gòu)信息庫，收集周邊環(huán)境、設(shè)計、施工、材料和設(shè)備、建筑物驗收以及建成后運行維護及監(jiān)測信息，并與工程實踐經(jīng)驗結(jié)合，建立百色學(xué)院澄碧校區(qū)建筑結(jié)構(gòu)健康診斷系統(tǒng)，更好地解決建筑結(jié)構(gòu)健康診斷問題。

【關(guān)鍵詞】建筑結(jié)構(gòu)；健康診斷；澄碧校區(qū)

1.引言

隨著經(jīng)濟發(fā)展和人們生活水平的提高，人們越來越重視各種建筑結(jié)構(gòu)在它們的使用壽命之內(nèi)的安全性，因此定期監(jiān)測建筑結(jié)構(gòu)在長期負(fù)荷作用和不利荷載作用下的安全性已經(jīng)成為現(xiàn)代公眾和政府關(guān)心的重要課題。百色學(xué)院澄碧校區(qū)建設(shè)過程中，為了獲得平整的校園場地，移山填湖，形成了承載能力非常差的地基。在這樣的地基上蓋房子，對建筑設(shè)計水平和施工質(zhì)量都提出了很高的要求。傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)健康診斷手段存在著較大的不足之處，為了保證澄碧校區(qū)建筑物建成后能正常使用50年，建立百色學(xué)院澄碧校區(qū)建筑結(jié)構(gòu)信息庫，充分收集建筑結(jié)構(gòu)的各種信息，包括周邊環(huán)境、設(shè)計、施工、材料和設(shè)備、建筑物驗收以及建成后運行維護及監(jiān)測信息，并與工程實踐經(jīng)驗相結(jié)合，建立百色學(xué)院澄碧校區(qū)建筑結(jié)構(gòu)健康診斷系統(tǒng)，以更好地解決澄碧校區(qū)建筑結(jié)構(gòu)健康診斷問題。

2.傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)診斷方法存在的不足

傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)健康診斷方法是在建筑結(jié)構(gòu)建成后，對工作狀態(tài)中的建筑結(jié)構(gòu)進行監(jiān)測，對建筑物運營系統(tǒng)、運行信號進行實時掃描。[1]傳統(tǒng)的建筑工程結(jié)構(gòu)損傷診斷的方法可分為兩種[2]：局部檢測法和整體檢測法，這兩種方法都存在較大的不足。局部檢測法主要包括肉眼直接觀察法、回彈法、超聲法、超聲回彈綜合法、雷達法、鉆芯法等。這些技術(shù)能夠成功應(yīng)用于檢查某些部件的裂縫的位置、焊接缺陷、松弛或失穩(wěn)等，在實際工程應(yīng)用中，經(jīng)常是把幾種技術(shù)綜合使用對建筑結(jié)構(gòu)進行檢測。局部檢測法只是針對局部損傷的檢測方法，很難預(yù)測結(jié)構(gòu)整體性能的退化。因此，國內(nèi)外的研究熱點就轉(zhuǎn)向了基于結(jié)構(gòu)振動測量的整體損傷檢測方法，該方法依據(jù)的原理是：結(jié)構(gòu)損傷的出現(xiàn)會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)性能參數(shù)（例如剛度、頻率和阻尼）的變化。理論上，根據(jù)結(jié)構(gòu)某些性能參數(shù)（例如剛度、頻率和阻尼）的變化，能夠探測結(jié)構(gòu)的損傷。結(jié)構(gòu)動力損傷探測的基礎(chǔ)問題就是根據(jù)對結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)的測量來回答結(jié)構(gòu)是否已經(jīng)發(fā)生損傷？損傷的位置在哪里？損傷的程度如何？[3]但是整體檢測方法也有局限性，該方法為了使反演結(jié)果唯一而附加的數(shù)學(xué)約束，通常未能描述結(jié)構(gòu)受損傷的真實狀態(tài)，在復(fù)雜的實際工程結(jié)構(gòu)中難以應(yīng)用。傳統(tǒng)的建筑物健康診斷的模式存在成本高、實用性差等不足之處，必須加以改進。

3.百色學(xué)院澄碧校區(qū)建筑結(jié)構(gòu)健康診斷系統(tǒng)

建筑工程結(jié)構(gòu)在設(shè)計、施工、竣工驗收、運行等各個階段都存在大量的信息，這些信息對正確判斷建筑工程結(jié)構(gòu)的安全運行有非常重要的影響和幫助，對建筑工程結(jié)構(gòu)的健康診斷必須有效地利用這些信息。[4]針對現(xiàn)有的建筑工程結(jié)構(gòu)健康診斷存在的不足，建立百色學(xué)院澄碧校區(qū)建筑物信息庫，充分收集該校區(qū)建筑工程結(jié)構(gòu)在設(shè)計、施工、檢查驗收、運行維護等各個階段的信息。開發(fā)出針對百色學(xué)院澄碧校區(qū)的建筑結(jié)構(gòu)損傷多媒體知識系統(tǒng)，并與工程師實踐經(jīng)驗相結(jié)合，更好地解決百色學(xué)院澄碧校區(qū)建筑工程結(jié)構(gòu)健康診斷問題。

3.1建立百色學(xué)院澄碧校區(qū)建筑物信息庫

收集百色學(xué)院澄碧新校區(qū)建筑物的建造和管理信息，建立建筑物信息庫。包括周邊環(huán)境、設(shè)計、施工、材料和設(shè)備、驗收以及建筑物建成后的監(jiān)測信息。①環(huán)境信息：如當(dāng)?shù)貧夂颉⒌刭|(zhì)狀況、地震等自然災(zāi)害發(fā)生頻率等。而且必須分別指出這些信息分別對建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計，施工，運營和維護產(chǎn)生何種影響。②設(shè)計信息：地質(zhì)勘察報告書、全套建筑施工圖紙、結(jié)構(gòu)施工圖、安裝工程施工圖、施工過程中的圖紙變更、預(yù)埋構(gòu)件、隱蔽工程、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的電子模型、建筑結(jié)構(gòu)計算書等。③施工安裝信息：建筑工程的施工方案、施工組織設(shè)計、各種施工措施和技術(shù)問題的處理、施工過程遇到特殊氣候干擾、施工日記。④材料信息：各種建筑材料的規(guī)格、質(zhì)量合格證明、試驗參數(shù)、建筑材料進場檢測記錄、施工各階段對各種建筑材料的質(zhì)量檢測報告。各種設(shè)備的規(guī)格、技術(shù)參數(shù)、使用壽命、使用方法、維護保障方法。⑤驗收信息：各種進場材料和進場設(shè)備驗收資料、基坑驗收資料、基礎(chǔ)工程驗收資料、主體結(jié)構(gòu)驗收資料、各分部分項工程驗收、建筑物竣工驗收資料。以及竣工驗收中的施工狀況，驗收檢測內(nèi)容，驗收檢測部位，驗收檢測方案，驗收檢測結(jié)果評估等信息。⑥主要參與者信息：建筑工程設(shè)計單位、地質(zhì)勘察單位、工程施工單位、工程監(jiān)理單位、建筑材料供應(yīng)單位、質(zhì)量監(jiān)督站。這些單位的資質(zhì)等級、企業(yè)業(yè)績、注冊資金、技術(shù)實力以及參與該工程項目的技術(shù)人員的相關(guān)情況。⑦建筑物的管理信息。建筑物的名稱、位置、用途、建設(shè)時間、竣工時間、投入使用時間，以及使用過程中如何對建筑物進行管理維護，由哪些人員負(fù)責(zé)。⑧建筑物建成后的監(jiān)測信息。由專門的部門和人員對建筑物的不均勻沉降、裂縫等信息進行監(jiān)測，做好數(shù)據(jù)記錄。

3.2開發(fā)出針對百色學(xué)院澄碧校區(qū)的建筑結(jié)構(gòu)健康診斷系統(tǒng)。

開放針對對百色學(xué)院澄碧校區(qū)建筑結(jié)構(gòu)損傷的多媒體知識系統(tǒng)，運用視頻、動畫、圖片、文字等多種手段，充分展現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)可能發(fā)生的各種損傷的破壞形態(tài)和破壞機理，并提出預(yù)防措施和補救措施。在建筑物信息庫和建筑結(jié)構(gòu)損傷多媒體知識系統(tǒng)的幫助下，結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)專家的工程實踐經(jīng)驗，建立澄碧校區(qū)建筑結(jié)構(gòu)健康系統(tǒng)。

4.結(jié)語

針對傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)健康診斷方法存在的不足，建立了百色學(xué)院澄碧校區(qū)建筑物信息庫，研制出針對澄碧校區(qū)的建筑結(jié)構(gòu)健康診斷系統(tǒng)，對保證百色學(xué)院澄碧新校區(qū)建筑結(jié)構(gòu)的安全可靠性發(fā)揮重要作用。

參考文獻

[1]馮新，李國強，周晶.土木工程結(jié)構(gòu)健康診斷中的統(tǒng)計識別方法綜述[J].地震工程與工程振動，2005（4）.

[2]喻波.新型結(jié)構(gòu)健康診斷方法[D].北京：清華大學(xué)，2004.

[3]楊艷娟.結(jié)構(gòu)健康診斷研究簡述[J].煤炭技術(shù)，2007（4）.

[4]張昌棟，楊武.建筑物健康診斷研究[J].建筑管理現(xiàn)代化，2009（10）.

作者簡介

陳力攀，男，碩士，工程師，國家注冊監(jiān)理工程師，主要從事工程管理和工程造價方面的教學(xué)工作。

基金項目

百色學(xué)院2012年度青年科研項目；項目代碼：2012KQ01；項目名稱：百色學(xué)院澄碧校區(qū)建筑結(jié)構(gòu)健康診斷研究。