關于土木結構損傷及其診斷方法分析

徐丹

摘要：在建筑工程中，土木結構是一類常見模式，但其也存在一定劣勢，例如其尺寸和質量均偏大，在使用中易被非結構構件、環境等因素影響，最終導致土木結構耐久性或結構質量降低。此外，若土木結構在損傷后未能及時修理，便會導致損傷程度逐漸加重，帶來更大的土木結構問題，影響結構安全性。以下分析土木結構損傷及其診斷的意義，探究土木結構損傷及其診斷方法。

關鍵詞：診斷方法;損傷;土木結構

引言：

在城市化進程的影響下，現有建筑物的數量逐步增長，國民也對建筑物質量提升了關注和重視。而要保障建筑質量，對土木結構損傷診斷的重視及強化便十分重要，若土木結構出現損傷又未能及時處理，便會帶來嚴重的安全隱患，最終導致較大經濟損失。因此在現有的土木結構損傷診斷中，診斷人員應逐步提高診斷方法的科學性，對損傷位置進行準確定位，提出合理修復方案強化土木結構的安全性及耐久性。

一、土木結構損傷及其診斷的意義

在當下建筑行業內，土木結構的應用十分廣泛，但其應用仍存在一定問題，需要建筑從業者繼續研究土木結構的應用。例如土木結構因自身特征影響，較易被其他因素所干擾，當嚴重自然災害出現時，土木結構便會出現振動，當強烈地震出現時，結構也會因振動影響出現程度不一的損傷，最終導致安全隱患或安全事故[1]。因此在現有的土木工程施工中，各管理者要重視土木結構出現的損傷狀況，將損傷診斷所需技術逐步加強，為具體損傷的準確診斷提供條件，并保障合理修復方式的提出，在保障建筑質量的基礎上，避免經濟損失和安全事故。

在損傷診斷中，診斷人員應對新舊建筑物、建筑結構進行檢查，從檢查結果出發對土木結構的內部損傷進行診斷，在確保工程施工順利安全進行的同時，讓建筑各項功能充分發揮，降低建筑使用后會出現的維修費用。而在建筑物的加固中，結構性損傷診斷的結果能為加固工作提供判斷參考，建筑物在加固后，其可靠度也是對建筑安全性評定的主要標準，也是設計師在設計方案確定中的主要依據。此外，診斷建筑物損傷，可對其受災后的實際狀況進行預判，評估預計損傷，為后續重建或維修等工作提供幫助。最后，部分建筑物十分重要，部分建筑物的使用人數、使用次數均較多，對上述建筑物進行定期結構診斷或檢查，能充分避免損傷，保障建筑穩定性和安全性。

二、土木結構損傷及其診斷方法

（一）整體檢測技術

首先，是神經網絡法。ANN神經網絡法的應用，可利用自我學習及計算保障技術更新的及時性，且它存在明顯的人性化及前瞻性，能對結構性損傷、噪音進行避免[2]。此外，該方式可對復雜非線性的映射關系進行解決，并對非參數進行診斷，最終將損傷狀況快速確定。也因其存在的損傷確定快速性、人性化等特征，該方式被結構診斷的實際過程所廣泛應用，如圖1所示。

圖1 ?基于神經網絡的土木結構損傷識別

其次，是動力指紋檢測。該技術在于比對標準結構和被檢測結構，以此掌握被檢測結構會出現的問題[3]。若被檢測結構不同于標準結構，該類不同便會顯示于自身的動力指紋上，例如振型、頻率、柔度或者應變等數據，檢測人員在對上述數據及現象分析整理后，便可結合更為精細的不同測量工具及方案，對土木結構的損傷狀況進行確定。而土木結構的損傷狀況往往較為復雜，導致損傷的因素也相對較多，因此在該技術的應用中，不可僅靠某一類技術方法對所有狀況及原因進行確定，應盡量使用不同的結合方法完成診斷。

最后，是遺傳算法。該方式在于綜合分析整理建筑物各數據及參數，再對原始數據進行結合，進行診斷工作或方案選擇。在傳統的診斷方式中，若沒有信息數據的支持，便無法對損傷強度及位置進行判斷，但遺傳算法的應用，便能應對信息匱乏的狀況，在此基礎上對結構的是否損傷進行判斷，并對損傷大體位置及程度進行計算，保障在信息不全的前提下，以計算數據完成合理的方案設計。此外，遺傳算法在數據計算及分析中，在于對可行解的計算，并非對目標函數間存在的連續性進行計算，因而在分析計算中，即使數據間缺少了梯度連續性，也不會導致計算結果即診斷結果受到影響，而在診斷中也可利用其他方式進行數據獲取。因此遺傳算法的應用，可避免因數據的不確定或缺失導致檢測環節停滯不前，避免無法確定檢測結果的狀況發生。

（二）局部檢測技術

在當下土木結構的診斷中，該技術是一類重要技術，它又名無損檢測，其中主要涵蓋磁粉檢測、滲透檢測等五類技術內容。它的應用，主要是對建筑物的內結構主體進行檢測，以此判斷其是否完整，檢測其有無裂縫，或銜接牢固性，并對其構件連接的堅固和準確性進行判斷。在診斷檢測中，為確保診斷效率及準確性，一般融合多種方式完成診斷工作，一則對單一檢測技術的漏洞進行彌補，二則保障檢測的高效率及全方位。以磁粉檢測為例，它一般被用于對材料密度均勻度等方面的檢測，以對材料吸附磁粉所生成的磁痕，對損傷位置、大小等因素進行判定。以滲透檢測為例，它的應用首先要使有色染料、熒光染料往工件缺陷處滲入，再擦除工件表面染料，以此對缺陷狀況進行反映。以射線檢測為例，它的應用在于讓射線穿過各類材料，以其出現的程度不一的射線數據完成診斷。而在渦流檢測中，它在于對電磁感應出現的渦流變化進行解讀，以此對建筑物中各位置出現的結構缺陷進行分析。最后在超聲波檢測中，該過程會出現透射或反射等不同熱點，再經數據和熱點的分析及整理后，完成超聲波檢測。

結束語：

結合以上，在建筑施工及檢測中，各類診斷檢測法的應用，存在各自的不足及優勢，因此不同領域及范圍內均有適應其的檢測方式，保障了診斷工作的準確性及專業性。土木結構的損傷診斷需要全面精密技術的支持，綜合分析及診斷建筑內部空間會存在的不同損傷，并從其損傷狀況和分布范圍出發確定原因及關系，為解決方案的合理設計提供基礎，保障結構損傷的有效修補。最后，土木結構會出現的損傷因素存在一定模糊性及隨機性，診斷結果通常較為復雜，因此現有的土木結構損傷診斷仍需逐步提升和研究。

參考文獻

[1]周建平.基于土木結構損傷及其診斷方法分析[J].科技視界，2017，000（033）：123-123.

[2]王亞峰.土木工程結構損傷診斷分析[J].名城繪，2019（8）：0380-0381.

[3]彭寧.基于振動的土木工程結構損傷診斷識別方法研究[J].消費導刊，2017，000（037）：50.