陳海明

【摘要】隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，使得建筑工程數(shù)量增加、規(guī)模擴(kuò)大，其安全可靠性成為人們關(guān)心的重要問題?；诖耍疚耐ㄟ^分析動(dòng)力特性測(cè)試技術(shù)原理及優(yōu)勢(shì)，重點(diǎn)探究建筑工程檢測(cè)鑒定中該技術(shù)的應(yīng)用，以供參考。

【關(guān)鍵詞】建筑工程檢測(cè)鑒定;動(dòng)力特性;建筑結(jié)構(gòu)

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.

16.119

由于建筑工程動(dòng)力特性參數(shù)在內(nèi)外環(huán)境以及荷載的影響下容易出現(xiàn)變化，若是未對(duì)其進(jìn)行及時(shí)處理極易產(chǎn)生安全問題。而動(dòng)力特性測(cè)試技術(shù)無需使用激振設(shè)備就可以對(duì)建筑脈動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和分析，不會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)造成影響，具有極強(qiáng)現(xiàn)實(shí)意義。

1、分析動(dòng)力特性測(cè)試技術(shù)原理及特有優(yōu)勢(shì)

動(dòng)力特性測(cè)試技術(shù)主要運(yùn)用專業(yè)儀器以不損傷建筑工程結(jié)構(gòu)的情況下對(duì)建筑工程動(dòng)力特性進(jìn)行檢測(cè)鑒定，滿足結(jié)構(gòu)損傷檢測(cè)、動(dòng)力性能改變以及建筑安全等檢測(cè)需要。對(duì)于建筑工程結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性而言，其對(duì)自身固有振動(dòng)特性進(jìn)行了直觀反映，通過對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)能夠掌握建筑結(jié)構(gòu)的承載能力以及安全裕度等參數(shù)，保證建筑工程施工作業(yè)以及后續(xù)投入的整體安全可靠性。一般情況下，動(dòng)力特性測(cè)試技術(shù)往往由傳感器、激勵(lì)系統(tǒng)以及動(dòng)態(tài)信息采集分析系統(tǒng)組成，通過簡(jiǎn)單的操作能夠?qū)ㄖこ陶裥?、結(jié)構(gòu)自振頻率、阻尼比等特性進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)試，從而掌握結(jié)構(gòu)受振動(dòng)源激勵(lì)后出現(xiàn)的反應(yīng)。在開展建筑工程現(xiàn)場(chǎng)結(jié)構(gòu)測(cè)試時(shí)，主要利用傳感器將振動(dòng)等非電物力信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)變，并對(duì)轉(zhuǎn)化后的電信號(hào)進(jìn)行濾波、放大等處理，進(jìn)而準(zhǔn)確掌握建筑工程的動(dòng)力特性。

相較于其他動(dòng)力特性檢測(cè)方法，例如數(shù)值理論計(jì)算方法等，需要簡(jiǎn)化建筑整體結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致最終得到的動(dòng)力特性缺乏精準(zhǔn)性，同時(shí)，由于阻尼比無法單純通過計(jì)算得出，為此，此類檢測(cè)鑒定方法無法獲得建筑結(jié)構(gòu)阻尼比。而動(dòng)力特性測(cè)試技術(shù)有效克服了理論分析法的不足，對(duì)邊界條件、建筑工程施工質(zhì)量以及本構(gòu)關(guān)系進(jìn)行綜合考慮，能夠通過檢測(cè)、測(cè)定工作全面掌握建筑工程動(dòng)力特性，得到其實(shí)體結(jié)構(gòu)性能。尤其是建筑振型，能夠便于相關(guān)工作人員對(duì)建筑結(jié)構(gòu)鞭梢效應(yīng)和扭轉(zhuǎn)效應(yīng)進(jìn)行分析，進(jìn)而為建筑減震、消震等工作提供數(shù)據(jù)支持，提高此類工作的實(shí)效性。另外，該技術(shù)能夠有效保留各項(xiàng)參數(shù)，便于日后測(cè)試對(duì)比，為建筑結(jié)構(gòu)安全評(píng)估提供準(zhǔn)確依據(jù)。

2、探究動(dòng)力特性測(cè)試技術(shù)在建筑工程檢測(cè)鑒定中的應(yīng)用

2.1建筑工程結(jié)構(gòu)材料及動(dòng)力方面

建筑工程檢測(cè)鑒定中的動(dòng)力特性測(cè)試技術(shù)主要是對(duì)建筑結(jié)構(gòu)和構(gòu)件進(jìn)行性能檢測(cè)與鑒定，從而掌握建筑工程具體動(dòng)力特性。在建筑工程結(jié)構(gòu)材料和結(jié)構(gòu)方面，主要以智能數(shù)據(jù)信號(hào)處理系統(tǒng)為基礎(chǔ)使用頻域分析法對(duì)建筑結(jié)構(gòu)固有頻率、阻尼比以及振型等動(dòng)力特性參數(shù)進(jìn)行獲取，并根據(jù)建筑工程現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)量結(jié)果得到該建筑結(jié)構(gòu)的模態(tài)圖。在此類技術(shù)使用過程中，需要對(duì)建筑工程進(jìn)行全面勘察，將其與建筑工程設(shè)計(jì)圖進(jìn)行對(duì)比，判斷其是否保持一致，其允許的最大偏差在20mm左右。在對(duì)建筑工程框架柱和梁的混凝土強(qiáng)度進(jìn)行動(dòng)力特性檢測(cè)鑒定時(shí)，主要采用回彈-鉆芯綜合法對(duì)其進(jìn)行抽檢，并使用鉆芯修正。相關(guān)工作人員根據(jù)測(cè)試結(jié)果對(duì)建筑工程部分部位的混凝土強(qiáng)度參數(shù)進(jìn)行獲取，判斷其是否滿足設(shè)計(jì)及使用要求。在此過程中，為提高動(dòng)力特性測(cè)試工作的準(zhǔn)確性，實(shí)現(xiàn)全面測(cè)評(píng)，可以使用脈動(dòng)法以及SVSA振動(dòng)信號(hào)采集分析儀器與加速度傳感器分別對(duì)建筑工程中的大型設(shè)備以及南北向、東西向平移振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，進(jìn)而得到該建筑的第一自振頻率，判斷其是否符合國(guó)際建筑振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)[1]。

2.2建筑工程保護(hù)性監(jiān)測(cè)方面

動(dòng)力特性測(cè)試技術(shù)主要使用目的就是為了通過分析建筑工程各項(xiàng)動(dòng)力特性參數(shù)從而保證建筑整體的安全可靠性，為此，在建筑工程檢測(cè)鑒定中，動(dòng)力特性測(cè)試技術(shù)還體現(xiàn)在建筑保護(hù)性監(jiān)測(cè)方面。具體而言，在建筑工程施工過程中，地震是影響施工作業(yè)安全性和質(zhì)量的重要不可抗力因素，而阻尼比能夠?qū)Φ卣鸱磻?yīng)進(jìn)行計(jì)算，從而為建筑工程各項(xiàng)工作的開展提供保障。但是，阻尼比這一參數(shù)無法通過理論公式計(jì)算出來，需要開展建筑工程施工現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量工作以及后續(xù)的分析計(jì)算工作，通過阻尼比，能夠幫助相關(guān)人員掌握建筑工程整體結(jié)構(gòu)完好程度，判斷其是否存在損傷。目前，阻尼比廣泛應(yīng)用于歷史建筑物的保護(hù)性監(jiān)測(cè)中，這主要是因?yàn)闅v史建筑經(jīng)過悠久的時(shí)間后其動(dòng)力特性出現(xiàn)變化，但其使用的施工材料與現(xiàn)代施工材料相差較大，且建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)部更為復(fù)雜，人們難以使用現(xiàn)代化軟件對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬分析，而阻尼比測(cè)試技術(shù)能夠?qū)ㄖ?dòng)力特性進(jìn)行準(zhǔn)確檢測(cè)。以某個(gè)900年建筑為例，工作人員在對(duì)其進(jìn)行動(dòng)力特性方面的檢測(cè)鑒定時(shí)，通過對(duì)其東西向和南北向的阻尼比進(jìn)行計(jì)算和對(duì)比，直接通過測(cè)點(diǎn)參數(shù)判斷出該建筑結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)存在松動(dòng)，建筑整體性受到影響，進(jìn)而進(jìn)一步對(duì)其進(jìn)行安全性鑒定有效維護(hù)了該歷史建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

2.3建筑工程結(jié)構(gòu)異常振動(dòng)監(jiān)測(cè)方面

由于建筑工程施工過程中涉及到較多大型設(shè)備，在設(shè)備運(yùn)作過程中會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)情況，經(jīng)過傳導(dǎo)極易導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)發(fā)生振動(dòng)，進(jìn)而可能對(duì)建筑動(dòng)力特性造成影響，因此，在該情況下，使用動(dòng)力特性測(cè)試技術(shù)進(jìn)行動(dòng)力特性檢測(cè)是十分必要的。具體而言，若是建筑工程某一樓層中存在振動(dòng)設(shè)備，從目前研究現(xiàn)狀來看，設(shè)備出現(xiàn)異常振動(dòng)的原因主要有二，一是生產(chǎn)設(shè)備與建筑建構(gòu)構(gòu)件出現(xiàn)共振情況，這主要是因?yàn)槎哒駝?dòng)頻率一致;二是建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件剛度相對(duì)較低，出現(xiàn)強(qiáng)迫振動(dòng)現(xiàn)象，而這會(huì)引發(fā)建筑結(jié)構(gòu)出現(xiàn)較大程度振幅。在對(duì)該情況下的動(dòng)力特性進(jìn)行檢測(cè)鑒定時(shí)，首先要找出該樓層振動(dòng)感覺最為強(qiáng)烈的位置，并將豎向拾振器安裝在此處，對(duì)設(shè)備強(qiáng)迫振動(dòng)頻率進(jìn)行測(cè)定。一般情況下，由于施工過程中無法將某些生產(chǎn)設(shè)備停機(jī)，導(dǎo)致無法測(cè)試建筑構(gòu)件自振頻率，為此，相關(guān)工作人員可以通過建筑結(jié)構(gòu)布置以及荷載極端建筑內(nèi)部主梁位置、次梁位置以及板的固有頻率，主要使用有限元分析軟件進(jìn)行，從而掌握建筑構(gòu)件振動(dòng)頻率以及存在共振的構(gòu)件，為后續(xù)解決工作奠定良好基礎(chǔ)[2]。

2.4建筑工程結(jié)構(gòu)性能鑒定方面

在我國(guó)城市化進(jìn)程不斷推進(jìn)的背景下，我國(guó)建筑工程檢測(cè)鑒定技術(shù)得到極大發(fā)展，針對(duì)市場(chǎng)上涌現(xiàn)出各類新型建筑結(jié)構(gòu)，可以使用縮尺振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)方法以及有限元分析法對(duì)建筑工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)與鑒定。以新型鋼管混凝土框架結(jié)構(gòu)為例，為有效掌握此類建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能，需要對(duì)其進(jìn)行兩次動(dòng)力特性測(cè)試工作，第一次應(yīng)在建筑工程主體結(jié)構(gòu)完成后、砌筑填充墻完成前進(jìn)行，第二次應(yīng)在建筑砌筑填充墻完成后開展。在對(duì)其進(jìn)行振型檢測(cè)時(shí)，應(yīng)分析兩側(cè)振型測(cè)試結(jié)果，判斷結(jié)構(gòu)在有無填充墻下的動(dòng)力特性，并計(jì)算兩次測(cè)試的阻尼比比值，從而明確掌握填充墻對(duì)建筑結(jié)構(gòu)阻尼比的影響與好處，切實(shí)掌握其動(dòng)力性能。

結(jié)論：

綜上所述，通過使用動(dòng)力特性測(cè)試技術(shù)對(duì)建筑工程動(dòng)力特性以及結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行檢測(cè)鑒定能夠有效為建筑整體安全可靠性提供保障。因此，應(yīng)掌握該技術(shù)核心原理及優(yōu)勢(shì)，并分析該技術(shù)在建筑工程結(jié)構(gòu)構(gòu)件等方面的應(yīng)用要點(diǎn)，從而促進(jìn)我國(guó)建筑事業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]王健，申磊，周蕊.基于動(dòng)力特性測(cè)試的既有建筑結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別研究[J].河南建材，2020（04）：38-39+42.

[2]梁麗，李順才，喻秋.基于Wi-Fi測(cè)試技術(shù)的橋梁動(dòng)力特性試驗(yàn)[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2019，38（02）：10-14+20.