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1、1,建筑结构检测技术（抽样技术）,2,引 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:你估计这次能考多少分？答：0100分。甲：你们单位老张住我楼上，听他说去年收入10万元，你们单位不错呀。乙：我们单位老李住你楼下，问问他去年收入多少，就知道了。老王在机场候机，电视中正报道某地飞机失事的实况。通知登机了，老王毫不犹豫地上了飞机。,3,事物不同就是因为存在不同的属性,身高1.72m,中年,男子,皮肤黝黑,体重76kg,4,量的相关概念,尺寸,配筋状况,混凝土强度,外观质量,属性,5,量的相关概念量 可以用数来表示的事物属性,
2、量,确定量,不确定量,随机量,模糊量,经典数学,随机数学,模糊数学,随机量、模糊量都必须转换成确定量后才能应用,6,用于解释抽样检验的通俗例子,单位内的个人（个体）好单位（总体）定义1：95%的人年收入不低于100000元。定义2：平均人均年收入（50%）不低于100000元。问题1：通过抽样判定某单位是否属于好单位？问题2：通过抽样估计，该单位人均年收入的估计值是多少？95%的人都超过的年收入的估计值是多少？,7,量的相关概念随机量 变量（总体）测得值：由检测仪器和设备得到的值样本统计值：根据测得值计算出来，均值、标准差推定值：根据测得值计算出来，一般是均值和标准差的函数,8,量的分布规律及
3、其代表值,任意代表值均可通过分布参数计算分布参数只有通过样本数据估计大量样本数据的估计值可以认为是真值,9,基础(顶层)标准有哪些要求顶层标准工程结构可靠性设计统一标准GB50153（设计）建筑工程施工质量验收统一标准GB50300（施工）理论上其他下层标准都应符合上述标准的原则，实际上并没有完全做到。,10,结构变量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
4、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。,11,结构变量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。,12,合格控制的有关要求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
5、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。,13,合格控制的有关要求(统一标准）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。,14,合格控制的有关要求(统一标准）在制定检验批
6、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。,15,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,16,检测方式,检测方式,全数检测,抽样检测,约定抽样,随机抽样,17,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。,18,全
7、数检测的好处全数检测，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同一个检验批中的每个构件承受的作用效应是不相同的。出于可靠性的考虑，批量推定结果往往偏低 推定值均值置信系数标准差,19,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。抽样检测是有理论根据的。,必要性,可行性,概率统计理论,20,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）；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）。,代表值,均值（0.5分位数）标准值（0.05分位数）其他分位数（0.2分位
8、数）,21,小概率事件不发生原理,在一次试验中小概率事件不应发生发生了小概率事件，说明原假设存在错误,什么是小概率？1%，5%,接收,拒收,22,抽样检验的几点常识抽样检验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。,23,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
9、抽样是争议最小的抽样方法。随机抽样不等于随意抽样。,24,最基本的抽样模型,问题一：假设总体中红球的概率已知，根据样本数据中红球出现的频率，来判断假设的概率是否可信？,合格验收,样本,总体,原假设不成立,25,最基本的抽样模型,问题二：总体中红球的概率未知，根据样本数据中红球出现的频率，来推定总体中红球的概率？,统计估值,样本,总体,如何判断估计的准确性？,26,结构验收,分部工程,单位工程,分项工程,检测批,主控项目（90%以上的保证率）,一般项目（80%以上的保证率）,27,抽样检验的基本概念 检验批 单位样本样本容量单位样本的检测方法验收规则,28,抽样检测的基本概念 检验批 检验批中的
10、个体应具有相同的属性,29,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。,30,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,31,抽样检测的基本概念样本和样本容量从检查批中抽取用
11、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。,32,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,33,提请注意的问题总体分布特征正态分布分布参数：总体均值和总体标准差样本分布特征正态分布或其他分布，例如t分布、二项分布等分布参数：样本均值和样本标准差,一般情况下是不可知的,是样本函数，可知的,样本均值、标准差,总体均值、标准差,34,检验批容量总体的特性 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,抽样求平均身高,35,生产方风险和使用方风险因为不是全数检验，抽
12、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。,36,合格验收验收,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,37,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
13、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。,检查水平,A、B、C类：已有信息的可靠程度,38,注1：正常检查，放宽检查，加严检查,检查水平-样本容量,39,计量抽样方案,计数抽样方案,其他抽样方案,抽验方案,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。,抽验方案,40,计数抽样方案的步骤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,41,理想的抽样曲线,接收概
14、率,实际不合格率,规定的合格质量水平为不合格率5%。当实际不合格率5%时，接收该批产品，当样实际不合格率 5%时，拒收该批产品。实际不合格率只有在全数检测时才能确知,计数抽样方案OC曲线 超几何分布二项分布泊松分布,实际的抽样曲线,合格质量水平(5%),极限质量水平(40%),43,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。,44,计数抽样方案,建筑结构现场检测技术标准 GB50344,45,计数抽样方案,建筑结构现场检测技术标准 GB50344,46,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
15、定的，适合于过程控制可靠时的验收,47,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。,48,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
16、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。,49,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。,50,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,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,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,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
17、风险用户方风险,检验方案,样本容量接收常数,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,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,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,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,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
18、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。,不合格率的计量标准型一次抽检程序,不合格率的计量标准型一次抽检程序,61,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。,62,百分比抽样方法（经验抽样方法）锚固承载力现场破坏检
19、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,63,百分比抽样方法（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。,64,抽样检验的结果通过验收，符合标准，整批予以接收发现的不符合构件应视情况进行处理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,65,统计估值抽样检验时总体的参数是已知的或假设已知的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
20、，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,66,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,67,0.5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,68,统计估值的准确性的影响因素检验批划分正确 根据资料和现场具体情况确定，异常值判别与处理；样本随机抽取；观测值服从正态分布正态检验；个体检测的准确性检测方法的精确度；样本容量与检测参数的离散性有关；推定区间的大小与样本容量和检测参数的离散性
21、有关。,69,总体均值（0.5分位数）的估计,总体均值存在，但未知,样本均值可知，但能否代表总体均值？,70,总体均值（0.5分位数）的估计,标准差已知,标准差已知,71,。,样本统计量的分布,置信水平样本的标准差样本数量置信区间,单侧置信限、置信区间,73,样本数量与精度,74,总体特征值（0.05分位数）的估计参照标准正态分布完全样本可靠度单侧置信下限GB/T4885正态分布分位数置信区间GB/T10094 质量特性值服从正态分布，均值、标准差未知时，根据样本及给定置信水平，确定分位数置信区间的方法。,75,总体分布、客观存在参数未知、图形对称,样本分布、参数已知、非对称、与样本密切相关,
22、总体特征值（0.05分位数）的估计,76,总体特征值（0.05分位数）的估计,77,统计估值与抽样检验的区别批的划分与解决问题的对象有关，不是由标准规定的抽样数量是由估值精度要求决定的用合格质量水平进行判定的，主要考虑的是使用方风险用于结构性能评定,78,小结只有在形成检验批的基础上才能进行抽样检测随机抽样是基本要求抽样数量与检验批的变异系数有关同样变异系数情况下，样本容量越大，准确度越高；相同样本容量时，变异系数越小，准确度越高。置信水平越高，推定区间越宽，准确度越低。准确的检测数据才是根本,79,几本标准中的抽样方法民用建筑可靠性鉴定标准建筑结构现场检测技术标准砌体结构工程施工质量验收规范,
