摘要：本文主要以基于位移观测的结构识别、指纹识别法等技术，探讨了土木工程中结构识别的具体方法，以期为提高损伤识别率提供一些参考和意见。
关键词：土木工程；结构识别；方法；指纹识别；模型修正
在土木工程建造过程中，需要工程技术人员或者项目施工人员对建筑土木结构损伤具有一定的识别性，这样才能保证土木工程建造的质量和进一步施工操作能够顺利进行。同时还能避免因为结构损伤对工程项目施工埋下安全隐患，造成人员、公共财产损失。就目前国内土木工程结构损伤识别工作而言，行业内充斥着大量的土木工程结构损伤识别方案，但是其识别的效果却存在参差不齐的状况。这些方案导致施工单位或者建造单位无法很好从中选择，多数技术人员面对参差不齐的识别方案更是无从下手，自身没有经过相关系统培训，无法识别出其中好坏。甚至有施工人员听信“专业人士”之言，花费大量金钱，购买的土木工程结构损伤识别方案致使建筑结构出现严重安全问题。根据上述情况，笔者将在本文中简述若干土木正确识别方案，以供相关人士参考借鉴。
一、基于位移观测的结构识别方法
就早期基于位移观测的结构识别方法而言，着重关注数据的完整性，从而严重忽略了观测噪声问题。针对观测噪声不理想这一问题，Sheen提出了改进方法，通过构建结构模型的方式观测无噪声检测数据。假定特定位置的位移可以科学有效展开观测是构建结构模型的前提条件。以样条函数作为基础，准确计量非观测点上的位移预测值。调整刚度矩阵的前提条件是满足观测约束条件，并通过调整刚度矩阵元素的方式实现降低矩阵差异的目的。刚度矩阵差异越小，结构模型中的待估参数数据越精确。Sanayei建立了结构识别的误差法，是指以降低外部荷载作为结构误差法实行的最终目的，这种方法会受到位移观测的限制。Scampollils针对方程误差法受位移观测限制这一问题，提出了改进措施，即采用缩聚技术弥补位移观测约束限制这一问题。
二、指纹识别法
（一）基于固有频率变化
土木结构一旦出现损伤，其结构内部的固有频率会发生变化，与刚度变化之间呈正比例关系。因此可以将结构频率变化作为土木结构损伤的标准，但是该识别方法在实际运用中存在很多弊端。实验结构表明。在土木结构中，不同部位的损伤频率变化可能一样，也可能不一样。这就表明基于固有频率变化的结构识别方法存在诸多缺陷，对于位置损伤的识别不够准确。一般情况下，土木结构损伤变化高频率捕捉难度系数较大。因此此种方法不适合识别结构出现微小损伤这一情况。
（二）基于柔度变化
土木结构发生损伤之后，其柔度也会发生相应的变化。因此从理论角度来讲，基于柔度变化的识别法具有一定的可行性和可操作性。在该方法体系中，重要组成部分是柔度曲率、柔度差法。依据实验结果得出，柔度损伤识别法的敏感度较为凸显。虽然运用此种方法对损伤敏感度较高，但是此种方法也有明显的缺点，即土木结构损伤的位置无法进行有效识别和判断。除此之外，土木结构损伤的严重程度也无法加以有效判断。因此在实际识别工作中，可以将柔度识别法与神经网络法相结合，并制定两者相结合的识别方案，从而达到提高结构损伤识别效率的目的。
（三）基于频响函数变化
结构产生损伤之后，其结构内部的传递函数也会发生相应的变化。传递函数的变化与类型和位置等因素相关。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆一般是指损伤位置，针对这个问题科学家提出了频响函数变化的损伤识别法。这种结构识别法在土木工程结构识别法体系中占据重要地位。但是实验表明，该识别法具有局限性。这种局限性主要体现在无法准确有效地判断出损伤位置。基于此种情况，科学家Mark推出了传动函数法，这种结构识别法能够打破频响函数识别法的局限性，从而测得损伤的具体位置，并快速找出数量因素。
三、模型修正法
（一）神经网络法
作为模型修正法的组成部分，运用神经网络法的实质是把土木结构视为特定模式，在模式中分析得出的数据能够以神经元间连接形式存储起来。就神经网络法特点而言，具有实用性、先进性特征。能够准确反映结构建模参数和结构模态参数之间的关系，是一种非线性关系。这种结构识别法适合多层建筑物体系中。
（二）直接法
直接法是最先运用于土木损伤检测体系中的一种识别法，也是最早用于模型损伤修正的一种方法，在土木结构识别体系中占据重要地位。土木结构损伤检验的方式主要有矩阵分解法和模型修正法两种。采用直接法计算相关损伤数据的计算量相对较小。试验模型与模型相应大致相同，但是这种结构识别方法也存在缺陷问题。比如采用其他结构识别方法能够保留系统矩阵的物理意义，但是直接法修正矩阵系统之后，其物理意义将会发生相应的改变。并且采用直接法计算相关矩阵系统参数对于实验模态数据要求较高。因此由于各种因素的限制，采用直接法测量的矩阵数据和其他参数信息不够精确，容易产生较大的误差。值得注意的是，近年来无阻尼模型的有限元模型修正法引起了科学界的关注。采用无阻尼模型可以有效弥补直接法的缺陷，并通过此种特殊手段有效识别结构中的虚拟状态，并解决修正矩阵系统之后物理意义改变问题，进而达到提高识别工作效率和提高矩阵数据参数精确性的目的。对于土木结构识别工作而言，是一项突破与挑战。
（三）智能优化算法
智能优化法具有明显的优势，且在实际运行中取得了成功。就传统非线性优化算法而言，具有识别率低这一缺点。智能优化算法可以有效弥补这一算法，具有较好的开源性、容易实现等优点，因此被广泛应用于土木结构识别体系中。此种结构识别法具有很好的发展前景。
结束语：
土木结构损伤识别对于建筑物质量的保障工作有着至关重要的意义，目前人们在土木结构识别过程中能够有效运用的技术手段较多，在借鉴和运用时需要集合多种识别方案中的优势，明确其中存在的缺点，再根据实际情况加以糅合梳理后应用到项目施工当中。当然选择识别方式时也需要更加细致全面的考虑，在最大程度上保障损伤识别工作的质量，防止安全事故发生。
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论文作者:李璐
论文发表刊物:《基层建设》2016年30期
论文发表时间:2017/1/18
标签：结构论文; 损伤论文; 土木论文; 土木工程论文; 方法论文; 矩阵论文; 模型论文; 《基层建设》2016年30期论文;