我國使用的鋼結構廠房大部分是20世紀六七十年代建成的，因為諸多因素，鋼結構廠房受到不同程度的損傷，具有一定的安全隱患。廠房損傷以及質量隱患通常能夠導致廠房結構的嚴重損壞甚至倒塌。最近幾年，我國由于鋼結構損壞導致嚴重的人員傷亡以及財產損失屢見不鮮。因此，加強結構損傷檢測和質量評價的研究十分必要。論文介紹了鋼結構損傷檢測理論與方法以及鋼結構廠房損傷檢測過程，以望對相關人員提供參考。

　　1、引言

　　對于結構損傷檢測的探究歷程而言，主要經歷了3個時期。首先是探索時期，這個時期先于1950年，主要側重點在于剖析建筑結構損傷根源以及維護手段，采用的方法主要為用眼睛直接觀察，相對比較傳統;其次是發展時期，這個時期在1960~ 1970年間，主要側重點在于剖析建筑結構檢測以及評估手段，探索出了物理、破損、無損等一系列先進檢測手段;最后是完善階段，這個時期在1980年至今，期間將行業標準及規范進行了完善，同時將有限元及結構檢測進行結合，來促使其進步。

　　2、鋼結構廠房損傷檢測現狀

　　由于我們國家鋼材品種、產量以及質量的增強，工業廠房通常會使用鋼結構，當然不包括一些特殊行業。鋼結構廠房具有施工便捷、結構性能優良等特點，這些都是以往磚混結構以及混凝土結構不能比擬的。我國很多老牌工廠中存在著早已經逾越設計基準期的鋼結構廠房，這些鋼結構每年超負荷使用、損傷老化嚴重，同時在使用期間不斷地維修、改造加固，這樣便造成了很多安全隱患。20世紀末至今，使用超過30年的鋼結構廠房，大部分進行了可靠性檢測鑒定。同時，對其采取了必要的抗震加固手段。廠房的擴建，以及吊車起重噸位的提高，必須再次檢測舊鋼結構廠房的可靠性。一般鋼結構損傷檢測的手段有視察觀測法、超聲波檢測法和超聲波檢測法。

　　3、鋼結構損傷檢測理論與方法

　　3.1 視察觀察法

　　視察觀測法作為最常采取的靜態檢測手段，是經過直觀地觀測結構規格、測量結構材料的強度及其模量，并對結構采取處理剖析，來闡述結構特征以及可靠性等級的手段。我國現今使用的結構損傷鑒定標準與可靠性評價通常是根據這一手段來規范的。

　　這一手段通過直觀地觀測結構規格、測量結構材料的強度及其模量，以及觀察結構所有組件的損傷或者裂縫的地方，得到和結構相關聯組件的真實物理數據、幾何、損傷信息。

　　3.2 超聲波檢測法

　　超聲檢測是一種檢驗焊縫的無損檢測手段，超聲檢測現已成為一項重要技術，用來判定很多在役檢驗的焊接結構，包括壓力容器工業、海上結構、核工業，同時還會應用到海洋領域中。超聲檢驗經過很長一段時間的發展，由傳統的人工處理手段轉變成由計算機輔助的人工處理手段，以及運用自動掃描來進行檢測。

　　超聲波在鋼結構的不同界面中傳導，會發生衰弱、繞射、折射、反射等情況，這樣一來就會改變在鋼結構中傳導的超聲波的波形、頻率、振幅等。通過研究超聲波性質的改變，就能夠獲取鋼結構相關結構的狀態。主要利用鋼結構的超聲波檢測手段來對鋼材內部缺陷以及焊縫的質量進行檢測[2]。

　　3.3 動力檢測法

　　結構動力檢測手段是根據結構的動力反應來判別結構狀態的手段。結構動力檢測手段不受結構規模和隱蔽的限制，只要在結構可以達到的位置安裝動力響應傳感器即可。

　　結構動力檢測主要是按照結構所產生動力反應來判別其實際工作情況，通過結構模態參數以及結構物理參數來描述結構性質。若結構的模態參數改變，直接體現出結構物理參數的改變，然后按照上述改變的聯系便能夠定量、定性分析出結構的損傷程度。

　　損傷能夠導致鋼結構所具有的物理參數(質量、剛度等)發生變化，結構所具有的模態參數(模態頻率、模態振型、模態阻尼等)也會跟著浮動，按照這一變化就能夠明確損傷的部位以及狀態。

　　4、鋼結構廠房損傷檢過程

　　4.1 運用視察法和超聲法檢測鋼結構廠房

　　4.1.1 損傷檢測的目的

　　損傷檢測的目的主要有以下幾項：(1)所選用檁條的規格與質地;(2)梁柱的拼接、焊接質量與規格;(3)構件的涂層情況檢查;鋼結構結構校核計算。

　　4.1.2 檢測評價的標準

　　檢測評價所選取的標準有：(1)原設計圖紙及相關資料;(2)《鋼焊縫手工超聲探傷方法和探傷結果分析》(GB 11345—1989);(3)《冷彎薄壁型鋼結構技術規范》(GB 50018—2002);(4)《門式剛架輕型房屋鋼結構技術規程》(CECS 102—2002);(5)《建筑鋼結構焊接規程》(JGJ 81—2002);(6)《鋼結構工程施工質量驗收規范》(GB 50205—2001)。

　　4.1.3 鋼結構廠房檢測步驟及內容

　　首先對檁條的規格尺寸及材質進行檢測，然后對梁、柱的拼接、焊接質量及規格尺寸進行檢查，得出柱子與梁的拼接及規格尺寸是否符合設計圖紙要求。

　　對焊縫的外表情況進行校驗，采取超聲波無損探傷檢測對部分柱子腹板與翼緣板上所產生的對接焊縫進行檢測，檢驗對接焊縫是否符合設計圖紙要求與國家規定。最后對構件的涂層情況進行檢查。

　　4.2 動力檢測門式剛架鋼結構廠房

　　殘余能量差法對鋼結構進行損傷定位，由于損傷的結構和完好的結構所具有的殘余能量存在差異，根據這個差異在每一節點上的分配比例，可以判斷損傷的位置。在損傷單元的兩節點及與其相鄰的兩個單元的另外兩個節點上，節點對殘余能量差的貢獻出現峰值，而其他節點對殘余能量差的貢獻較小。

　　對于脈沖激勵系統，低頻段的傳遞函數存在時間分辨率以及頻率分辨率相互的矛盾。對于輸入信號(也就是力脈沖信號)，要求其采集頻率較大，來確保力脈沖信號可以被精準地提取。輸出信號(也就是結構的響應信號)的頻譜存在窄帶以及低頻的特征，所以對于響應信號就需要一個較低的采樣頻率進行采樣來確保低頻處的頻率分辨率。為了能夠處理這個矛盾，對于輸入信號與輸出信號采取差異化采樣頻率，輸入信號采取相對較大的采樣頻率，輸出信號采取相對較小的采樣頻率。

　　鋼結構廠房損傷檢測與質量評價方法研究是一個綜合性較強的研究領域，所涵蓋的學科范圍較廣，具有很高的探究難度。本文根據鋼結構廠房特性，總結了鋼結構廠房損傷檢測的具體實施方法。同時對鋼結構檢測理論和方法做了綜合比較，以便更好地指導實際工程。

相關文章：