建筑加固公司一个基于神经网络的砌体强度检测方法

　　在砌体承重结构体系中，旧建筑的增层、改建、加固、可靠性鉴定和工程事故分析都需要获得砌体的真实强度。

　　01抽样测试方法

　　主要包括切割法和取芯法。切割法切割的试件太大，搬运过程中扰动太大，导致测试结果分散性大，耗费大量人力财力。只限于巨大砌体工程质量事故的处理和其他方法的标定。取芯法是对芯样做抗压和抗剪试验，对砌体也有较大扰动，其试验结果并不一致。

　　02原位检测方法

　　包括平顶法、原位轴压法和原位剪切法。平顶法是一种通过在开挖后的砌体灰缝中安装平板水力测功器来原位检测砌体强度的方法。它克服了取样法的缺点，但设备复杂，允许极限应变小，对砌体极限强度的测试有局限性。

　　原位轴压法是对平顶法的改进，测量砌体的极限抗压强度，计算其标准抗压强度。缺点是设备笨重，使用不方便。原位剪切法是直接测试墙体上砌体接缝的抗剪强度，由于测试部位的限制，其应用具有一定的局限性。

　　03动态测试合成方法

　　建筑加固公司动态测量综合法是振动反演理论在工程中的应用。在脉动、振动发生器共振、自由释放或冲击等激励模式的作用下，通过测量砌体结构的频率和振型等参数，根据系统识别理论可以得到层间刚度，计算出各层砌体的轴心抗压强度，不仅可以得到砌体的强度，鉴定房屋的质量，而且便于房屋的安全性评估。随着检测仪器技术的提高和算法的优化，结果的准确性不断提高，前景广阔。

　　04微结构方法

　　当声音、波、射线等。在一种材料中传播时，由于材料微观结构的不同会有所不同，由此可以推断出材料的强度。检测砌体结构的方法有应力波法和超声波法。应力波法测量低强度和高强度砂浆砌体时，精度不高。超声波法影响因素较多，测试结果不理想，需要进一步改进。

　　从20世纪80年代开始，我国一些高校和省级建筑科研院所开始研究利用原位轴压试验机测定既有砌体强度的原理、方法和设备。到1995年，Xi安建筑科技大学研制出XY45、XY60、XY70原位轴压仪，可以直接测试墙体上砌体的抗压强度。

　　试验结果能综合考虑砖和砂浆变异及砌体质量对砖砌体抗压强度的影响，能综合反映材料质量和施工质量。并且作为现场检测砌体力学性能的主要手段，正在被编入建设部发布的砌体力学性能检测技术标准。其工作特点是利用一种特殊的液压系统来原位检测砖砌体的力学性能。

　　今天，边肖重点介绍如何利用原位检测方法检测建筑结构的砌体强度。

　　2

　　原位轴向压缩仪的测量方法

　　原位轴向压力计的测量方法是在墙体上开两个水平槽，放置原位压机，其中上水平槽尺寸应为240mm×250mm×430mm(深×宽×高)，下水平槽尺寸应为240mm×250mm×140m(深×宽×高)，(下槽高度可根据压机型号调整)，上下水平槽。槽内砌体支承面应找平，并在上槽下表面和平顶面上均匀铺设10mm厚的湿细砂垫层。感应板应放在上槽孔内，平千斤顶放在下槽孔内，两块支承板应上下对齐。

　　拧紧螺母并调整其平行度。测试测试系统的灵敏度，上、下压板与砌体受压面的接触是否均匀、密实。卸载后，开始测试。测试时，分层次加载，每一层次的载荷约为预计破坏载荷的10%，并加到预计破坏载荷的80%，继续加载荷，直至槽间砌体破坏(当槽间砌体裂缝迅速扩大，压力表指针明显后退时，即为槽间砌体的破坏载荷)。

　　将破坏荷载转换为槽间砌体和标准砌体的抗压强度，然后与设计值进行比较，以确定现有砌体的真实强度。

　　三

　　原位轴向压缩仪测量的计算步骤

　　1)槽间砌体的破坏荷载Nmij(kN):根据槽间砌体破坏时压力表的读数，减去压力表的初始读数，由表1查得Nmij。

　　2)槽间砌体抗压强度σμij(MPa):σμij = nmij/Aij(其中Aij为第I个测区第j个测点的受压面积。对于一面普通砖墙，Aij=240mm×240mm)。

　　仪表读数(MPa) nmij (kn)

　　1 24.987

　　2 49.974

　　3 74.961

　　4 99.948

　　5 124.935

　　6 149.922

　　7 174.909

　　8 199.896

　　9 224.883

　　10 249.870

　　11 274.857

　　12 299.844

　　13 324.831

　　14 349.818

　　15 374.805

　　16 399.792

　　17 424.779

　　18 449.766

　　19 474.753

　　20 499.740

　　21 524.727

　　22 549.714

　　23 574.701

　　24 599.688

　　25 624.675

　　26 649.662

　　27 674.649

　　28 699.636

　　29 724.623

　　30 749.610

　　31 774.597

　　32 799.584

　　3824.571压力表读数和Nmij之间的对应表

　　3)槽间砌体抗压强度换算成标准砌体抗压强度FMIJ(MPa):FMIJ =σμIJ/ξIJ(ξIJ = 1.36+0.54σoij为原位轴压法的无量纲强度换算系数，其中σoij为测点处墙体的工作压应力，可根据墙体的实际荷载标准值计算)。

　　四

　　σoij的计算

　　01普通标准砖混结构房屋荷载计算一般做法

　　1)屋面荷载:当130mm厚钢筋混凝土圆孔板采用50mm厚泡沫混凝土保温层、20 mm厚水泥砂浆找平层、油毡防水层(六层法)、20mm厚屋面抹灰时，恒载、活载、荷载标准值分别计算为3.34 kN/m2、0.7 kN/m2、4.04 kN/m2。

　　2)楼面荷载:在130mm厚钢筋混凝土圆孔板上做30mm厚细石混凝土20mm厚顶棚抹灰的楼面，其恒载标准值、活载标准值和荷载值标准值分别计算为3.09KN/m2和5.09KN/m2。

　　240mm厚双面刷砖墙自重为5.24kn/m2。

　　上述数据会随着不同的施工实践而变化。

　　02测点壁工作压应力和强度分项系数的计算

　　1)承重墙:σ OIJ = [5.24×墙高+(5.09× n+4.04) m× n/2]/0.24(其中墙高为测点以上的总墙高;n是测点以上的楼层数;m和n为承重墙所在房间的宽度和深度)。

　　σoij和ξij根据6层建筑计算得出

　　测试组件所在的层。

　　一(n = 5)二(n = 4)三(n = 3)四(n = 2)五(n = 1)六(n = 0)

　　σoij

　　(兆帕)承重墙1.21 0.999 0.787 0.574 0.362 0.149

　　非承重墙0.36 0.295 0.23 0.164 0.098 0.033

　　ξij

　　承重墙2.01 1.9 1.78 1.67 1.55 1.44非承重墙1.55 1.52 1.48 1.45 1.42 1.38

　　局部安全考虑:承重墙ξij = 2;非承重墙ξ ij = 1.5

　　2)非承重墙:σ OIJ = [5.24×墙高]/0.24

　　例如，一所房子的房间宽度×深度为3.3m×4.2m，它有6层，高度为3.0m，可以得到上面的结果。

　　五

　　砌体强度评估

　　上述标准砌体抗压强度fmij(即测点砌体的试验强度)按《砌体结构设计规范》(GBJ 3-88)换算成设计强度，仍需做如下处理。

　　1)试验单元试验区砌体的平均抗压强度(FM):FM = 1/nσFMI(n为试验单元试验区总数)。

　　2)勘察区砌体强度平均值与砌体强度标准值(fk)的关系:FK = 0.72fm，FM = 1.39fk，因为FK = FM-1.645σ f，σ f = 0.17FM

　　3)砌体强度标准值与强度设计值(fd)的关系:FD = 0.72fm/1.5 = 0.48fm或FM = 2.08fd因为FD = FK/RF，RF = 1.5。

　　4)比如一栋六层的房子，一层和二层用强度等级MU10砖和M7.5砂浆砌筑，三至六层用MU7.5砖和M5.0砂浆砌筑。使用中发现砌体松散，强度低，需要检测砌体的实际强度，为加固修复提供依据。查《砌体结构设计规范》(gbj 3-88)2.2.1.1表:MU7.5砖，M5.0砂浆，砌体设计值为1.37;MU10砖，M7.5砂浆，砌体设计值1.79。

　　检测结果表明，砌体强度明显不足，仅为设计强度的50%左右，需要进行加固。

　　六

　　现场轴向压缩方法的缺点

　　原位轴压法虽然有一定的优势，但人工加载很难控制加载速度和加载量，会导致砌体出现不均匀和偏心加载。而且压力表的读数范围太大，测得的载荷值精度不高;周边砌体对槽间砌体的侧向约束作用用强度分项系数修正，误差较大;特别是计算过程复杂，存在明显不足，仍有进一步改进的空间。