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1 建筑结构检测技术 抽样技术 国家建筑工程质量监督检验中心 2 例子25 时人最适宜 一个人一只脚放在0 水中 一只脚放在50 水中 统计学家说 从平均意义上来讲 此人处于最舒服状态 问 这次考多少分 答 0 100分 田忌 与齐王 赛马的故事 3 工程质量验收的划分 地基 基础 主体结构 二次结构 楼层 楼面结构 竖向结构 梁 板 墙 柱 4 工程质量验收的划分 单位工程 分部工程 分项工程 检验批 子单位工程 子分部工程 若干个构件 若干个测区 5 基本概念 检测检验鉴定 个体 构件或测区 总体 检验批 无论设计还是验收 一般都是以楼层中的同类构件作为基本单元的 每个基本单元包括若干个构件 6 现场检测方式 抽样检测 约定抽样 全数检测 随机抽样 计量方案 计数方案 统计估值 7 全数检测要准确了解一个检验批的质量分布情况 只有通过全数检测 遇到下列情况时宜采用全数检测方式 外观缺陷或表面损伤的检查 受检范围较小或构件数量较少 检验参数变异性大或构件状况差异较大 需减少结构的处理费用或处理范围 委托方要求进行全数检测 8 全数检测全数对应于检验批内的全部抽样单位 当抽样单位为构件时 即对检验批所有构件均进行检测 全数检测并不意味面面俱到的检测 当抽样单位为构件时 单个构件仍是抽样检测 例如布置若干个测区 对按计数抽样方案判定为不合格的检验批进行全数检测 不仅可以更准确地确定该检验批的结构性能状况 而且可以缩小处理范围 减少相应的结构处理费用 9 抽样检测的必要性检测是需要成本的 某些检测是破坏性的 抽样检测是可行的 10 事物属性的评价方法定性评价 计数抽样检验 他是一个好人 这是一个好东西 究竟好到什么程度 两个好人之间如何比较 结论模糊 定量评价 计量抽样检验和统计估值 钢筋试件的极限抗拉强度是418MPa 结论明确 不是所有的事物属性都可以定量表示他的气质很好 这道菜色 香 味俱佳 11 抽样检测的目的抽样检测的目的决定产品是否合格 质量验收 当制造产品过程一旦不稳定时 可通过检验及时发现问题 以便采取措施使生产过程保持稳定以确保产品质量 过程控制 确定一批产品的质量特征值 统计估值 12 最原始的抽样模型 基于概率统计理论的抽样检验均源于此模型 无限总体随机 等概率 抽样完全理想化状态 13 最原始的抽样模型 14 抽样检测的几点常识抽样检测都是建立在总体分布信息已知的基础上 一般情况下都是假设总体服从正态分布 抽样检验是与合格验收紧密相关的 因此 需要预先确定合格质量水平 极限质量水平 生产方风险和使用方风险 统计估值是与具体的参数指标相关的 控制的是估值精度 抽样检测必然存在风险 15 随机抽样的特点随机抽样应使检验批中每个个体具有相同的被抽检概率 在抽样前不能预先确定某个个体被抽中 只有随机抽样才能通过样本数据确定或评估检验批总体质量状况和性能指标 随机抽样是争议最小的抽样方法 随机抽样不等于随意抽样 16 约定抽样由于条件限制或出于特定的检测目的 由委托方确定或由委托方与检测方协商确定的样本抽取方法 约定抽样检测时 应注明抽样方案的形成过程并提供每个受检个体的检测数据 不宜根据样本数据推定总体性能参数值 17 现场检测 检测分类 检测项目确定 检测范围 检测批划分 检测方式 个体的检测 统计判断 18 结构验收 分部工程 单位工程 分项工程 检测批 主控项目 一般项目 19 抽样检测的基本概念检验批检验批中的个体应具有相同的属性 20 抽样检测的基本概念检验批检测项目相同 质量要求和生产工艺等基本相同 由一定数量构件或区域 单位产品 等构成的检测对象 正确划分检验批 是实现抽样检测的基础 检验批划分越小 正确划分的可能性越大 工程质量检测时 检验批的大小往往由标准规定 结构性能检测时 往往根据具体情况确定 21 抽样检测的基本概念单位产品 抽样单位 为实施抽样检查的需要而划分的基本单位称为单位产品 如钢筋试件 混凝土试块 构件单位产品及其质量代表值有时由产品质量标准规定 确定检测批容量时的样本单位一般为构件 水泥 钢筋 预拌混凝土的抽样 22 抽样检测的基本概念样本和样本容量从检查批中抽取用于检查的单位产品称为样本单位 从总体中抽取的单位产品组成样本 样本大小则是指样本中所包含的样本单位数量 样本容量 23 抽样检测的基本概念 总体 样本1 样本2 总体的特性 变异系数样本与总体的关系样本之间的关系 24 抽样检测的基本概念总体的特性位置参数 均值尺度参数 标准差总体特性决定了样本的特性抽样数量 抽样求平均身高 25 生产方风险 和使用方风险 因为不是全数检验 抽样验收要冒风险 一种是把合格批误判为不合格批的错误 称为 生产者风险 常记为 一般控制在1 5 另一种是把不合格批误判为合格枇的错误 又称为 使用者风险 常记为 一般应控制在5 10 生产方和使用方都希望使自己的风险最小 26 合格控制的有关要求 统一标准 工程结构可靠性设计统一标准 GB50153合格控制可采用抽样检验的方法进行 各类材料和构件应根据其特点制定具体的质量验收标准 其中应明确规定验收批量 抽样方法和数量 验收函数和验收界限等 质量验收标准宜在统计理论的基础上制定 对于生产连续性较差或各批间质量特征的统计参数差异较大的材料和构件 在制定质量验收标准时 必须控制用户方风险 仅当连续生产 质量稳定的材料和构件 可按控制生产方风险的条件制定质量验收标准 27 合格控制的有关要求 统一标准 建筑工程施工质量验收统一标准 GB50300检验批的质量检验 应根据检验项目的特点在下列抽样方案中进行选择 计量 计数或计量 计数等抽样方案 一次 二次或多次抽样方案 根据生产连续性和生产控制稳定性情况 尚可采用调整型抽样方案 对重要的检验项目当可采用简易快速的检验方法时 可选用全数检验方案 经实践检验有效的抽样方案 28 合格控制的有关要求 统一标准 建筑工程施工质量验收统一标准 GB50300在制定检验批的抽样方案时 对生产方风险 或错判概率 和使用方风险 或漏判概率 主控项目 对应于合格质量水平的 和 均不宜超过 一般项目 对应于合格质量水平的 不宜超过 不宜超过1 29 抽样检验的结果通过验收 符合标准 予以接收通不过验收拒收降级使用或限制使用复验 根据复验结果确定处理方法开展结构性能检测 根据检测结果确定处理方法 30 合格控制验收 在过程控制 自检 的基础上有明确的质量指标或合格要求由明确的抽样方案计数检查方案计量检查方案相关标准规定的检查方案 需做出合格评定结论 31 把单位产品与技术要求进行对比的过程称为检查 把检测批容量和样本容量联系起来称为检查水平 放宽检查 正常检查 加严检查 检查水平 当过程平均接近合格质量水平时所进行的检查 当过程平均显著优于合格质量水平时所进行的检查 当过程平均显著劣于合格质量水平时所进行的检查 32 计量抽样方案 计数抽样方案 其他抽样方案 抽样方案 由样本大小和判定数组或判定指标结合在一起 称为抽样方案 而判定数组由合格判定数和不合格判定数结合在一起 由样本大小和判定数组结合在一起 称为计数抽样方案 由样本大小和判定指标结合在一起 称为计量抽样方案 33 抽检方案计数抽验方案 计数抽样检验程序 GB T2828从批量产品中随机抽取一定数量的单位产品组成样本 检验该样本中每个单位样品的质量 确定其合格或不合格 然后统计合格品数 与规定的 合格判定数 进行比较 决定该批产品是否合格的方法 计量抽验方案 计量标准型一次抽样检验程序及表 GB T8054从批量产品中随机抽取一定数量的单位产品组成样本 检验该样本每个单位产品的质量 计算样本统计量 然后与规定的标准值或技术要求进行比较 以决定该批产品是否合格的方法 34 计数抽样方案的步骤规定合格质量水平极限质量水平生产方风险使用方风险划分检验批确定检查水平确定样本容量检查单位产品合格判别 35 注1 正常检查 放宽检查 加严检查 检查水平 样本容量 36 理想的OC曲线 接受概率 不合格率 37 计数抽样方案OC曲线超几何分布二项分布泊松分布 实际的OC曲线 38 计数抽样方案的合格判定数 联解方程 就可以得到合格判定数组 一般情况下 可查表 39 计数抽样方案 建筑结构现场检测技术标准 GB50344 40 计数抽样方案 建筑结构现场检测技术标准 GB50344 由此可见 上述抽验方案在控制生产方风险的基础上制定的 适合于过程控制可靠时的验收 41 计数抽样示例 钢筋混凝土用钢第二部分 热轧带肋钢筋 GB1499 批量 小于等于60吨样本数 2个拉伸试件判别数 0对应于生产方风险为5 时的不合格率为2 5 满足合格质量水平5 的要求 对应于使用方风险为5 时的不合格率超过50 未起到保护使用方的目的 当采用 5 0 抽验方案时 对应于生产方风险为5 时的不合格率为1 0 满足合格质量水平5 的要求 对应于使用方风险为5 时的不合格率为45 未起到保护使用方的目的 抽样数量越多 对生产方的质量要求越高 42 百分比抽样的不合理性看似合理大批严 小批松 43 计数抽样的特点前提批的划分要准确 合理 批中的每个个体合格判定规则要明确 优点计数抽样不受观察值的分布特征的限制 即无论是否服从正态分布 不影响判定结果 使用简单 概念明确 宜为各方接受 44 缺点与计量抽检方案相比 需要的样本容量大 不能提供检测批质量分布信息 知道不合格 不知道不合格的程度 如某批构件尺寸评为不合格 究竟差多少 如何处理没有依据 45 计量抽样平均值的标准型一次抽检程序不合格品率的计量标准型一次抽检程序经实践检验有效的抽样方案 46 计量抽样方案原理 平均值的标准型一次抽检程序 总体分布 样本均值分布 标准差已知 47 单侧计量抽样方案原理 平均值的标准型一次抽检程序 极限质量合格质量验收准则 48 单侧计量抽样方案原理 平均值的标准型一次抽检程序 极限质量合格质量生产方风险用户方风险 检验方案 样本容量接收常数 49 单侧计量抽样方案原理 平均值的标准型一次抽检程序示例 极限质量合格质量验收准则 50 计量抽样方案原理 平均值的标准型一次抽检程序 总体分布 样本均值分布 标准差未知 51 单侧计量抽样方案原理 平均值的标准型一次抽检程序 极限质量合格质量验收准则 非中心t分布 52 单侧计量抽样方案原理 平均值的计量标准型一次抽检程序 验收准则 非中心t分布 53 不合格率的计量标准型一次抽检程序 问题 氯离子含量小于水泥含量的1 合格质量水平为5 极限质量水平为15 求抽验方案 一般做法 取5个试样 当平均值小于1 判为合格 当平均值不小于1 判为不合格 这种抽样方法未考虑变异性 显然是不合理的 上述问题等价于 氯离子含量越小越好 其上侧限 实际的氯离子含量服从正态分布 合格质量水平为5 相当于总体中氯离子含量超过1 的概率为5 极限质量水平为15 相当于总体中氯离子含量超过1 的概率为15 当标准差已知时 实际上就是确定总体的均值 54 不合格率的计量标准型一次抽检程序 55 不合格率的计量标准型一次抽检程序 56 计量抽样的特点优点能提供检测批质量分布信息与计数抽检方案相比 需要的样本容量小 缺点计量抽样受观察值的分布特征的限制 即要求服从正态分布 前提批的划分要准确 合理 批中的每个个体的代表值要明确 57 百分比抽样方法 经验抽样方法 锚固承载力现场破坏检验规则 混凝土结构加固设计规范 GB50367 2006抽样同品种 同规格 同强度等级 锚固部位基本相同 1 且不少于5根 检验评定 58 百分比抽样方法 经验抽样方法 讨论大批严 小批松 最小值出现的概率大 不合格怎么办 59 统计估值抽样检验是建立在在平均施工质量水平的基础之上 而具体工程的施工质量水平是波动的 抽样检验的主要目的是验收 无论是计数抽样还是计量抽样 仅提供是否符合的结论 未提供受检参数的分布特征 受检参数质量高于合格质量水平时 如何利用其潜力 受检参数质量低于合格质量水平时 如何进行处理 统计估值 60 统计估值的基本要求材料性能宜采用随机变量概率模型描述 材料性能的各种统计参数和概率分布类型 应以试验数据为基础 运用参数估计和概率分布的假设检验方法确定 检验的显著性水平可取0 05 材料强度的概率分布宜采用正态分布或对数正态分布 材料强度的标准值可按其概率分布的0 05分位值确定 材料弹性模量 泊松比等物理性能的标准值可按其概率分布的0 5分位值确定 61 统计估值的基本要求结构或结构构件的几何参数宜采用随机变量概率模型描述 概率分布类型 应运用参数估计和概率分布的假设检验方法确定 当测试数据不充分时 几何参数的统计参数可根据有关标准中规定的公差 经分析判断确定 当几何参数的变异性对结构抗力及其他性能的影响很小时 几何参数可作为确定性变量 几何参数的标准值可采用设计规定的公称值 或根据几何参数概率分布的某个分位值确定 62 统计估值的基本要求 统计值 推定值 代表值 特征值 标准值 样本数据 概率分布模型 63 0 5分位数0 05分位数任一分位数有关标准的规定值最小值最小平均值某个分位值 0 2 统计估值项目 64 统计估值的准确性的影响因素检验批划分正确 根据资料和现场具