大连理工大学网络教育学院
本 科 生 毕 业 论 文（设 计）
题 目： 浅谈建筑结构检测技术
层 次： 专科起点本科
专 业： 土木工程
年 级： 年 季
学 号：
学 生：
指导教师：
完成日期： 2022年8月10日
改革开放以来，随着我国经济社会的快速发展，建筑业己经成为我国国民经济的支柱产业，建设工程质量也更多的受到各界的关注。建设结构检测是建设工程质量监督管理的重要组成部分，是工程建设的重要监督手段，是掌握建设工程质量信息和控制工程质量的重要技术保证。检测时需要积极运用先进的技术手段，结合科学的实施程序，提高建筑工程的检测效率，尽可能避免过大的经济损失，维护建筑施工的安全进行。基于此，本文主要介绍了砌体结构检测技术、钢结构检测技术、混凝土结构检测技术等方面对建筑结构质量控制问题进行了探讨，并在此基础上给出了各类检测问题的解决方案。
关键词：钢结构；混凝土结构；检测技术；建筑结构
目 录
建筑作为人类实用物品的一个重要部分，其安全性、适用性和耐久性必须得到一定的保障，才具有存在的价值。所以当某一建筑遇到损坏需要维修、或者怀疑某一建筑安全性存在问题，及需要对建筑物由于某种功能无法满足需要对其进行改造，了解其可行性时，就必须对建筑结构进行必要的检测。
我国建筑结构检测技术的今天，在经历了多年的结构现场专项检测技术的研发和工程应用之后，建筑结构的检测技术进入系统综合发展的阶段。为了适应城乡建设高速发展的需要，增加了建筑结构工程质量的检测项目，并使建筑结构工程质量的评定从材料强度的评定扩展到对材料性能和构件性能的评定。系统综合化的建筑结构检测技术促进了既有建筑结构评定技术的发展[1]。为了适应《工程结构可靠性设计统一标准（GB50513-2008）》，提出的既有建筑结构可靠性评定的需要，完善既有建筑结构检测与可靠性评定技术，混凝土结构的检测又率先向全面性方向发展，《混凝土结构现场检测技术标准》(GB/T50784-2013)为这一发展阶段的研究成果。
检测是评定工作的基础，随着建筑结构检测技术的发展和逐步完善，既有建筑结构的评定技术也从经验的评定逐渐提升为部分性能的定量评定，目前正向全部性能的评定方向发展。建筑结构的检测与评定技术为提高我国建筑结构工程的施工质量提供了重要的技术支撑，也为提升既有建筑结构的性能创造了有利的条件。 根据有关部门的统计，这些研究机构和检测中心所创造的产值仅占全国建筑结构检测鉴定每年总产值的3%-5%，全国建筑结构检测与评定的业务产值估计已经超过了200亿元，成为建筑行业内新兴的服务性产业。我国工程建设的发展，建筑结构的质量管理工作越来越受到各建设主管部门的重视[2]。结构检测与加固技术的发展与应用对于提高建设工程的质量起到了积极的作用, 在节省国家与企业的资金、保障企业生产安全和人民生命财产的安全方面也起到了一定的作用。 随着时代的发展，我国建筑工程行业取得了飞速进步，因而建筑工程结构检测技术也有了一定的发展和突破，对于建筑检测工作来说，建筑结构检测是极其重要的一部分，以建筑物的坚韧度、稳定性以及结构强度为出发点儿，进而对建筑物进行检测就称之为建筑结构检测。
因此本文就以建筑结构检测论述我国结构检测技术的应用和发展。
1 绪论
1.1 建筑结构检测技术的提出
但近十年来，无论旧房或新房都存在着检测、加固的问题，建筑结构检测检测、加固的工作越来越多。一般来说，在下列情况下要对建筑物进行检测、鉴定和加固。建筑结构检测通常情况是检测单位受委托方的请求而进行的。发生下列情况时需要进行建筑结构检测[3]：
(1)建筑物在设计阶段存在差错。对地质情况了解不全地基的受力情况分析不到位,漏算或者少算结构荷载,建筑物内部受力计算错误造成建筑使用过程中出现某种危险征兆。
(2)施工质量低劣：如混凝土强度等级低于设计要求，钢筋棍凝土结构构件有蜂窝、孔洞、露筋等缺陷，钢筋力学性能不符合设计要求
(3)建筑物年久失修或是在长期的使用过程中出现超载现象。
(4)对于一些历史、文物建筑的加固,由于需要尊重建筑物的历史原貌所以加固过程必须了解建筑物的结构情况。建筑物的结构检测不仅对建筑工程的安全性性能的判定和认识起着重要的作用,对于危房改造、古建筑保护等都提供了重要的科学依据。
建筑结构检测技术是以相应现行规范为依据、以实验为技术手段，测量能反映结构的承载能力的有关参数，为判断结构的承载能力和安全储备提供重要依据。对建筑结构的检测，不仅仅是对新建工程提供安全性能的评估，对于一些危房旧房的更新改造、以及对受损结构的加固修复也提供了直接的技术参数[1]。
1.2 常见建筑结构的种类及相应检测内容
结构检测工作包括的种类比较多，砖混结构：是由砖或承重砌块砌筑的承重墙，现浇或预制的钢筋混凝土楼板组成的建筑结构。框架结构：由梁和柱组成的主体骨架承重结构，楼板一般为现浇混凝土，墙为填充墙。框架一剪力墙结构：是由剪力墙和框架共同承受竖向和水平作用的结构，也叫框架抗震墙结构。框架抗震墙结构和框架结构的区别是为了增加建筑物的刚度和整体性，将框架结构中一部分不受力的填充墙变成承受风和地震水平荷载的钢筋混凝土墙[4]。剪力墙结构：是由剪力墙组成的承受竖向和水平作用力的结构，也叫抗震墙结构。剪力墙结构的承受竖向和水平荷载的墙体和楼板都是全现浇钢筋混凝土。因此质量轻，可 建造超高层建筑轻钢结构：建筑物的梁、柱、屋架结构构件由高度简化的钢构件组成，施工速度快，适于建筑低层和多层工业、民用建筑。
砌体结构由来已早，因此砌体结构检测技术是世界上发展较早的结构检测技术。对于砌体结构的检测，主要是对强度的测定，有直接法和间接法两种。所谓直接法，是指直接测试砌体的抗压强度及抗剪强度；而间接法是指先测定砂浆的强度，再推出砌体强度的方法。由于间接法是经过推算而得来的，难免会造成测试的误差，不能综合反映工程的材料质量和施工质量，造成了在使用上的局限性，但是相对于直接测试砌体的强度，这种方法较为简便，对砌体工程损伤较小或者无损伤。实际工程检测时，对检测方法的选用应综合考虑结构情况，选用直接或间接或两者综合。本章将详细论述砌体结构检测技术的主要内容及特点，并对其实施情况进行分析。
2.1 砌体结构检测技术的主要内容及特点
早在94年的《砌体结构力学性能现场检测技术规范》中提出的检测砌体强度的五种方法：推剪法、单剪法、轴压法、扁千斤顶法和拔出法。检测砂浆强度的五种检测方法分别为回弹法、电荷法、筒压法、射钉法和剪切法。随着科技的进步，又产生了超声回弹综合法，贯入法等新方法。
2.1.1 砌体强度检测
在对砌体结构进行强度检测时，采用直接法对砌体强度的检测是直接在建筑物的墙体上截取试件，进行检测或带回检测，包括推剪法、单剪法、轴压法、扁千斤顶法、拔出法几种，后期又产生了贯入法和超声法。现场检测方法在应用的过程中试件截取较为困难，而且试件在搬动的过程中，其强度会受到外界因素的影响发生改变，测验结果与建筑结构本身存在差异，导致检测结构的精准度降低，因此现场检测砌体强度的方法在实际中应用较少。
2.1.2 砂浆强度检测
砂浆强度检测是测验砌体强度的间接方法，在应用中通过检测砂浆的强度，然后依据现行规范直接确定砌体强度，估计建筑结构的质量，这种检测方法在使用中通常可以从砌体上取样，按常规方法进行检测，方法比较简单，应用也较为广泛，是砌体结构检测技术的重要组成部分。
现行的砂浆强度检测方法有冲击法、点荷法、回弹法、筒压法、射钉法和剪切法等。其中回弹法是一种非破损原位测定法，它根据砂浆表面的硬度来推断砌筑砂浆立方体的抗压强度，进而确定其整体的强度，一般应用于砖砌体缝间砂浆和砂浆试块的抗压强度，该方法的最大特点是操作简便，测试速度快，仪器便于携带，对结构无破损，但测试精度较差，在实际使用的过程中难以应用于高端或高使用要求的建筑结构检测[5]。而剪切法由于人为因素影响最小，无需搬运，扰动很小，检测结果较为准确可靠，可作为其它方法的校准，常应用于高端建筑物结构检测的协定标准，以确定其他检测方法的精准度。
现在砌体结构常用的检测技术主要是以下三种[2]：
（1）轴压法：直接在墙体上测试，属于原位检测，测试结果综合反应了材料质量和施工质量；其直观性、可比性强，但缺点是设备较重、建筑物局部破损、测点数量不宜太多。
（2）贯入法：用射钉枪将钢针射入砖或砂浆中，得出贯入值，并根据已知的强度曲线通过换算，求得砖或砂浆当前状态的强度。
（3）回弹法：利用回弹仪测得砖或砂浆的回弹值，并根据已知的测强曲线，以及砖或砂浆土抗压强度与砖或砂浆表面回弹值之间存在的统计相关关系，通过换算求得砖或砂浆当前状态的强度。
2.2 砌体结构检测技术实施现状分析
国际上对砌体结构的检测犹为重视，尤其是在砖石砌体的力学性能检测方面，取得了较大进展。如意大利的“扁顶法”，被广泛应用于古建筑砌体工作的应力、砌体本身抗压强度和弹性模量等的测量，不仅在意大利国内，而且在世界范围内都获得了较广泛的应用，是目前检测技术中发展较为迅速、认可度最高的方法。
我国在砌筑结构的检验与测试的发展方面，一直走的是“借鉴—独创”之路。从50年代的直接取件测量，60年代第一代砌体砂浆强度回弹仪和砌体砂浆强度测定仪的研制开发，均显示了我国在砌体力学性能检测技术方面的量的飞跃和质的突破。70年代末，主要是将测定砌筑砂浆强度作为砌筑结构抗震鉴定和加固当地评定指标。后期，湖南大学在砌体强度检测方面引入扁顶法，开始了扁顶法在我国的应用旅程；随后，西安建筑科技大学在结合我国现有建筑的特点和扁顶法自身的特点，对扁顶法进行中国式改造，将施力扁顶改为自平衡式原位小型压力机，扩展了扁顶法的测试范围和测量精度，为其广泛应用于建筑结构检测奠定了基础。在砂浆强度检测方面，我国初期是在国外技术的基础上，针对本国实际，将检测方法进行改进，在发展过程中逐渐针对我国实际，相继提出了冲击法、筒压法、顶推法、取芯法、射钉法、剪切法、超声法等技术，后期随着切割技术的发展，中国建筑科学研究院又针对砌体抗压、抗剪强度检测的需要，将切割法进行改进，与企业合作试用，推出了应力波法；中科院和中国建筑科学研究院研究提出了动测综合法等等。在发展中所形成的这些方法，均在很大程度上解决并满足了我国砌体结构建筑工程检测及鉴定的需要，直接推动了我国砌体力学性能检测技术的发展和提高。但是，就目前来讲，由于各种主、客观条件的限制，我国在测试原理及研究工作深入程度的不同，这些方法的可靠性、适用范围、使用条件及测试精度，尚需进行周密统一的再现性检测，以对建筑物进行客观公正的评估和认证。切实提高建筑结构检测的科学性和精确性，以确保建筑物的安全性。
钢结构以其自重轻、施工快，可利用空间大，平面布置灵活，抗震性好，强度高，综合经济效益好，能够节能环保等优点，迅速被建筑行业中建筑设计师及施工单位认可，开始广泛的运用于当今社会的各行各业。这些建筑物的高标准和高要求，就意味着在一定程度上对钢结构建筑物的检测提出了更高的标准和要求。然而在一些重点工程中钢结构的安全质量事故为我们敲响了警钟，钢结构的安全性受到了工业界的普遍关注，钢结构的检测技术是保证钢结构工程安全的主要手段。钢结构的检测主要有模拟实验、破坏性实验和无损检测三种方法[6]。模拟实验能够对钢结构整体性做出评估，但其成本高，周期长；破坏性实验能够对被抽检样品做出精确判断，但是不能对工件整体进行检验；无损检测能够对原材料和工件进行完全的检测，工艺简单，成本低廉，近年来受到了钢结构工业的青睐。下面对钢结构无损检测技术进行详细分析。
3.1 钢结构无损检测技术的主要内容及特点
无损检测技术是建立在众多学科之上的一门新兴的综合技术。无损检测技术以不损伤被检对象的结构完整性和使用性能为前提，应用物理原理和化学现象，借助先进的设备器材，对各种原材料，零部件和结构件进行有效的检验和测试，借以评价它们的完整性、连续性、致密性、安全性、可靠性及某些物理性能。钢结构无损检测技术主要有磁粉检测技术、射线检测技术、超声波检测技术、渗透检测技术、涡流检测技术等。下面作详细阐述：
3.1.1 磁粉检测技术
磁粉检测是建立在漏磁原理基础上的一种磁力检测方法。铁磁性材料被磁化后，产生在被检对象上的磁力线均匀分布。当磁力线穿过铁磁材料及其制品时，由于不连续性的存在，使工件表面和近表面的磁力线发生了局部畸变而产生了漏磁场，漏磁场吸附施加在被检对象表面的磁粉，形成在合适光照下可见的磁痕。因此，可借助于该磁痕来显示铁磁材料及其制品的缺陷情况。磁粉检测法可探测露出表面，用肉眼或借助于放大镜也不能直接观察到的微小缺陷，也可探测未露出表面，而是埋藏在表面下几毫米的近表面缺陷。用这种方法虽然也能探查气孔、夹杂、未焊透等体积型缺陷，但对面积型缺陷更灵敏，更适于检查因淬火、轧制、锻造、铸造、焊接、电镀、磨削、疲劳等引起的裂纹。
磁力检测中对缺陷的显示方法有多种，有用磁粉显示的，也有不用磁粉显示的。用磁粉显示的称为磁粉检测，因它显示直观、操作简单、人们乐于使用，故它是最常用的方法之一。不用磁粉显示的，习惯上称为漏磁探伤，它常借助于感应线圈、磁敏管、霍尔元件等来反映缺陷，它比磁粉探伤更卫生，但不如前者直观。由于目前磁力检测主要用磁粉来显示缺陷，因此，人们有时把磁粉检测直接称为磁力检测，其设备称为磁力检测设备。
适用范围：可以对铁磁性原材料，如钢板、钢管、铸钢件等进行检测，也可以对铁磁性结构件进行检测。
局限性：仅适用铁磁性材料及其合金的表面和近表面的缺陷检测，对检测人员的视力、工作场所、被检对象的规格、 形状等有一定的要求。
优点：经济、方便、效率高、灵敏度高、检测结果直观。
3.1.2 射线检测技术
射线检测是利用射线的穿透性和直线性来检测的方法。这些射线虽然不会像可见光那样凭肉眼就能直接察知，但它可使照相底片感光，也可用特殊的接收器来接收。常用于探伤检测的射线有x光和同位素发出的γ射线，分别称为x光探伤和γ射线探伤。当这些射线穿过（照射）物质时，该物质的密度越大，射线强度减弱得越多，即射线能穿透过该物质的强度就越小。此时，若用照相底片接收，则底片的感光量就小；若用仪器来接收，获得的信号就弱。因此，用射线来照射待探伤的零部件时，若其内部有气孔、夹渣等缺陷，射线穿过有缺陷的路径比没有缺陷的路径所透过的物质密度要小得多，其强度就减弱得少些，即透过的强度就大些，若用底片接收，则感光量就大些，就可以从底片上反映出缺陷垂直于射线方向的平面投影；若用其它接收器也同样可以用仪表来反映缺陷垂直于射线方向的平面投影和射线的透过量[7]。由此可见，一般情况下，射线探伤是不易发现裂纹的，或者说，射线探伤对裂纹是不敏感的。因此，射线探伤对气孔、夹渣、未焊透等体积型缺陷最敏感。即射线探伤适宜用于体积型缺陷探伤，而不适宜面积型缺陷探伤。
适用范围：适用较薄而不是较厚（如果工件的厚度超过 80mm 就要使用特殊设备进行检测，如加速器）的工件的内部体 积型缺陷的检测。
局限性：检测成本高、周期长，工作效率低；不适用角焊逢、板材、管材、棒材、锻件的检测；对面状的缺陷检出 率较低；对缺陷的高度和缺陷在被检对象中的深度较难确定；影响人体健康。
优点：检测结果直观、定性定量准确；检测结果有记录，可以长期保存，可追溯性较强。
3.1.3 超声波检测技术
人们的耳朵能直接接收到的声波的频率范围通常是20Hz到20kHz，即音（声）频。频率低于20Hz的称为次声波，高于20kHz的称为超声波。工业上常用数兆赫兹超声波来进行探伤检测。超声波频率高，则传播的直线性强，又易于在固体中传播，并且遇到两种不同介质形成的界面时易于反射，这样就可以用它来探伤检测。通常用超声波探头与待探工件表面良好的接触，探头则可有效地向工件发射超声波，并能接收（缺陷）界面反射来的超声波，同时转换成电信号，再传输给仪器进行处理。根据超声波在介质中传播的速度（常称声速）和传播的时间，就可知道缺陷的位置。当缺陷越大，反射面则越大，其反射的能量也就越大，故可根据反射能量的大小来查知各缺陷（当量）的大小[8]。常用的探伤波形有纵波、横波、表面波等，前二者适用于探测内部缺陷，后者适宜于探测表面缺陷，但对表面的条件要求高。用于钢结构检测的主要是纵波和横波。
适用范围：适用于各类焊逢、板材、管材、棒材、锻件、铸件以及复合材料的检测，特别适合厚度较大的工件。
局限性：检测结果可追溯性较差；定性困难，定量不精确，人为因素较多；对被检工件的材质规格，几何形状有一 定要求。
优点：检测成本低、速度快、周期短、效率高；仪器小、操作方便；能对缺陷进行精确定位；对面积型缺陷的检 出率较高（如裂纹、未熔合等）
3.1.4 渗透检测技术
渗透检测是利用毛细现象来进行检测的方法。对于表面光滑而清洁的零部件，用一种带色（常为红色）或带有荧光的、渗透性很强的液体，涂覆于待探零部件的表面。若表面有肉眼不能直接察知的微裂纹，由于该液体的渗透性很强，它将沿着裂纹渗透到其根部，经过一定时间后，渗透液可以渗透到表面开口的缺陷中去。然后将表面的渗透液洗去，再涂上对比度较大的显示液（常为白色）。放置片刻后，由于裂纹很窄，毛细现象作用显著，原渗透到裂纹内的渗透液将上升到表面并扩散，在白色的衬底上显出较粗的红线，从而显示出裂纹露于表面的形状，因此，常称为着色检测。若渗透液采用的是带荧光的液体，由毛细现象上升到表面的液体，则会在紫外灯照射下发出荧光，从而更能显示出裂纹露于表面的形状，故常常又将此时的渗透探伤直接称为荧光检测。此检测方法也可用于金属和非金属表面检测。其使用的探伤液剂有较大气味，常有一定毒性。
适用范围：适用于非多孔状固体表面开口缺陷。
局限性：仅适用于表面开口缺陷的检测，而且对被检对象的表面光洁度要求较高，涂料、铁锈、氧化皮会覆盖表面 缺陷而造成漏检。对检测人员的视力有一定要求，成本相对较高。
优点：设备轻便、操作简单，检测灵敏度高，结果直观、准确。
3.1.5 涡流检测技术
将通有交流电的线圈置于待测的金属板上或套在待测的金属管外。这时线圈内及其附近将产生交变磁场，使试件中产生呈旋涡状的感应交变电流，称为涡流。涡流的分布和大小，除与线圈的形状和尺寸、交流电流的大小和频率等有关外，还取决于试件的电导率、磁导率、形状和尺寸、与线圈的距离以及表面有无裂纹缺陷等。因而，在保持其他因素相对不变的条件下，用一探测线圈测量涡流所引起的磁场变化，可推知试件中涡流的大小和相位变化，进而获得有关电导率、缺陷、材质状况和其他物理量(如形状、尺寸等)的变化或缺陷存在等信息。但由于涡流是交变电流，具有集肤效应，所检测到的信息仅能反映试件表面或近表面处的情况。
适用范围：涡流法主要用于生产线上的金属管、棒、线的快速检测以及大批量零件如轴承钢球、汽门等的探伤（这时除涡流仪器外尚须配备自动装卸和传送的机械装置）、材质分选和硬度测量，也可用来测量镀层和涂膜的厚度。
局限性：涡流检测的对象必须是导电材料，且由于电磁感应的原因，只适用于检测金属表面缺陷，不适用检测金属材料深层的内部缺陷。
优点：涡流检测时线圈不需与被测物直接接触，可进行高速检测,对表面缺陷的探测灵敏度高，可对工件的狭窄区域及深孔壁(包括管壁)等进行检测，易于实现自动化。
3.2 钢结构检测技术实施现状分析
钢结构与混凝土结构相比具有高强质轻、高塑性、高韧性、抗震性能好、施工简便、有利于环境保护等特点，从而得到机械行业与建筑行业的青睐,得以在一些重要部件或重点工程中使用。然而在使用过程中，不乏出现安全质量等事故，这使我们不得不对钢结构的检测技术进行研究,因为这是降低钢结构工程安全事故的主要手段。
钢结构的检测技术最主要方法是无损检测，此种方法可以完全检测工件与原材料，不但能检测某一部分性能，而且可以检测整体性能，工艺简单，成本低廉，因而是检测技术中最主要的方法，早在20世纪80年代中期，我国钢结构工程中使用了这种技术，并取得了良好效果。而随着科学技术的不断进步，必然出现操作更加便捷的、结果更加准确直观的钢结构无损检测方法,这方面的研究仍具有远大前景。
工程结构加固之前，要对工程结构进行可靠性鉴定。而检测技术是对建筑物鉴定所依赖的重要工程技术，它们的开发和应用在相当程度上决定着建筑物可靠性鉴定的水平。
4.1 混凝土结构检测技术的主要内容及特点
4.1.1 强度检测
强度测试技术是科技发展的基础之一，在各学科和不同技术领域中，所采用的测试技术有其共性也有其特性。由于混凝土的抗压强度与其表面硬度之间存在某种相关关系，而回弹仪的弹击锤被一定的弹力打击在混凝土表面上，其回弹高度（通过回弹仪读得回弹值）与混凝土表面硬度成一定的比例关系。因此以回弹值反映混凝土表面硬度，根据表面硬度则可推求混凝土的抗压强度[9]。目前，混凝土材料科学所采用的测试技术，很多来自某些基础科学或其他领域，但各项移植的测试技术都必须使之适应于混凝土的结构特点，从而逐渐形成了混凝土特有的测试技术体系，认识，分析这一体系，从而自觉的发展这一体系，对混凝土材料科学的发展，以及控制和提高工程质量都有巨大的意义。
