劉昱彤

(山西省建筑設(shè)計研究院，山西太原 030013)

近幾年，結(jié)構(gòu)檢測加固越來越受到人們的重視，對檢測加固技術(shù)的要求也越來越高。在建筑的存續(xù)期內(nèi)，由于各種災(zāi)害，以及外界各種因素的作用和影響，導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生病害，出現(xiàn)缺陷，嚴重影響到建筑的正常使用及人民的生命財產(chǎn)安全。對結(jié)構(gòu)進行健康檢測評定的目標是用科學(xué)的方法明確既有結(jié)構(gòu)的損傷程度及損傷部位，并且定量地評定結(jié)構(gòu)及構(gòu)件的健康狀態(tài)，評估已有建筑物的當前性能，從而為建筑物加固、賠償?shù)认嚓P(guān)后續(xù)處理提供依據(jù)和基礎(chǔ)。

從新中國成立至今已有40多年，當年建造的一批鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的辦公樓、商場、廠房等許多已存在著各種問題，同時，由于使用用途的變化、維修不當以及施工時的質(zhì)量隱患、二次裝修的野蠻施工，新近建造的許多房屋也存在不同程度的損傷。汶川地震后，對地震設(shè)防區(qū)的抗震加固也被提到了工作日程。對既有建筑結(jié)構(gòu)進行性能檢測和評估非常必要。該行業(yè)也在近幾年蓬勃發(fā)展起來，從業(yè)人員逐漸增加。優(yōu)秀的結(jié)構(gòu)檢測與評定人員應(yīng)該具備明確的力學(xué)概念與良好的技術(shù)實踐能力。與新建結(jié)構(gòu)的設(shè)計相比，從事結(jié)構(gòu)的檢測與評定工作需要設(shè)計者具有良好的力學(xué)概念，實際的設(shè)計成果與設(shè)計師的實踐經(jīng)驗將有很大關(guān)聯(lián)。

1 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的檢測

建筑的承載能力是根據(jù)設(shè)計時所采用的荷載等級來確定的，而荷載等級又由各個時期所頒布的建筑設(shè)計規(guī)范所規(guī)定。我國建筑設(shè)計規(guī)范隨著科技的進步和社會的發(fā)展，有過多次修訂。雖然這些規(guī)范的制定充分考慮了當時的遠景經(jīng)濟發(fā)展和社會諸多方面的需求，體現(xiàn)了當時的最先進技術(shù)，適應(yīng)當時的建筑材料，但仍然難以擺脫歷史的局限性。

當建筑物出現(xiàn)上述問題時，若要全部進行重建，不僅耗資巨大，給國家造成較大的經(jīng)濟損失，且不利于環(huán)保，結(jié)合我國當前國情與財力，舊房屋的加固維修、改建問題日顯重要和突出，只有通過加固維修才能提高現(xiàn)有房屋使用能力及安全系數(shù)，從而保障建筑的可持續(xù)使用。檢驗測試技術(shù)是基礎(chǔ)，為鑒定與評估工作提供必要的信息和基本數(shù)據(jù)。

混凝土結(jié)構(gòu)的檢測包括混凝土強度的檢測、混凝土缺陷的檢測、結(jié)構(gòu)幾何參數(shù)的檢測、耐久性檢測四個方面［1］。在實際進行時應(yīng)注意采用多種方法互相校準并應(yīng)有足夠的抽樣檢驗數(shù)量及范圍，以保證檢測結(jié)論的科學(xué)、客觀、公正。

1.1 混凝土強度的檢測

目前測試方法主要有回彈法、超聲法、超聲—回彈綜合法、鉆芯法等。回彈法作為一種非破損、成本低廉、操作簡便的強度檢測方法，在實際工程中廣泛應(yīng)用。該方法建立在混凝土的抗壓強度fcu與回彈值R之間的函數(shù)關(guān)系fcu=f(R)的基礎(chǔ)上，當重錘被拉到?jīng)_擊前的起始狀態(tài)時，若重錘的質(zhì)量等于1，則這時重錘所具有的勢能e為:

其中，Es為拉力彈簧的剛度系數(shù);l為拉力彈簧起始拉伸長度。

混凝土受沖擊后產(chǎn)生瞬時彈性變形，其恢復(fù)力讓重錘彈回，當重錘被彈回到x位置時所具有的勢能ex為:

其中，x為重錘反彈位置。

在這過程中，重錘所消耗的能量為:

利用非破損、半破損方法及其他物理量推定混凝土結(jié)構(gòu)的實際強度，受到混凝土組成成分變化、檢測手段的影響，以及檢測數(shù)量、范圍的限制，有很大的局限性。宜采用多種方法互相校準或用同條件養(yǎng)護試件反映。

1.2 混凝土缺陷的檢測

混凝土構(gòu)件中常見的缺損有裂縫、碎裂、剝落、層離、蜂窩、空洞、環(huán)境侵蝕和鋼筋銹蝕等［2］。裂縫檢驗一般觀察、量測、描繪裂縫所在的構(gòu)件、位置、形態(tài)、走向、寬度以及穩(wěn)定性;表面缺陷檢驗一般觀察、描繪露筋、蜂窩、孔洞、夾渣、疏松及其他外形、外表缺陷;內(nèi)部缺陷檢驗一般用超聲法或雷達波法確定內(nèi)部缺陷的范圍及性質(zhì)。對檢測結(jié)果進行分析，視其對結(jié)構(gòu)性能及安裝使用功能的影響程度，區(qū)分一般缺陷及嚴重缺陷;同時分析其原因，供評定(鑒定)及加固(處理)參考。

1.3 結(jié)構(gòu)幾何參數(shù)的檢測

結(jié)構(gòu)幾何參數(shù)的量測涉及對結(jié)構(gòu)實際受力狀態(tài)的分析，包括尺寸偏差、過大變形、鋼筋移位的檢測。檢測過程中應(yīng)選擇對結(jié)構(gòu)性能有明顯影響的項目，并通過量測、分析供評定(鑒定)及加固(處理)參考。

尺寸偏差的檢測通過量測實際結(jié)構(gòu)的截面尺寸、墻柱偏斜、標高偏差及其他類型的尺寸偏差值的方法實現(xiàn);過大變形的檢測通過對實際結(jié)構(gòu)構(gòu)件明顯撓度、構(gòu)件偏斜、翹曲扭轉(zhuǎn)的量測的方法實現(xiàn);鋼筋移位的檢測通過對存疑截面鋼筋位置進行量測并核實受力鋼筋規(guī)格、數(shù)量的方法實現(xiàn)。

1.4 耐久性檢測

耐久性檢測應(yīng)注意“度”的確定，以供評定(鑒定)及加固(處理)作為依據(jù)。可從設(shè)計施工資料，竣工驗收報告，承載服役歷史，使用維修記錄以及其他有關(guān)資料，結(jié)構(gòu)環(huán)境等級，暴露程度，氣候條件，使用狀態(tài)，有害介質(zhì)(氯鹽等)以及其他因素的影響情況，碳化深度，酥裂范圍，氯離子侵入深度及含量，堿含量以及其他腐蝕性介質(zhì)的情況，鋼筋、器件、焊縫、接頭的觀察，銹蝕程度描述，截面(強度)損失率及有關(guān)情況等方面進行分析檢測。

2 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的安全評定

自A.M.Freudental教授將可靠度概念引入土木工程領(lǐng)域，許多學(xué)者都在積極探索應(yīng)用可靠指標進行結(jié)構(gòu)耐久性鑒定。結(jié)構(gòu)抗力和荷載效應(yīng)都具有概率統(tǒng)計的意義，因而常借用可靠度的概念。我國的結(jié)構(gòu)荷載設(shè)計規(guī)范中給出了一定的可靠度和相應(yīng)的失效概率。一般而言，建筑物的安全與否可通過結(jié)構(gòu)抗力與荷載效應(yīng)的相對大小來判斷，并為區(qū)分不同建筑物的重要程度而在公式中引入結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)。由于結(jié)構(gòu)安全的概念是相對的，在設(shè)計中，一般從概率的角度進行分析，通過控制失效概率來進行結(jié)構(gòu)安全評定。

目前，對建筑的檢測評定一般有三種方法，即傳統(tǒng)經(jīng)驗法、實用評定方法和概率評定法。通過不同方法，對建筑結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)檢測，判斷結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的損傷程度及部位，進而以分等定級的形式來評定建筑物的健康狀態(tài)。

2.1 傳統(tǒng)經(jīng)驗法

傳統(tǒng)經(jīng)驗法的程序簡單，易操作。該方法以原有的設(shè)計規(guī)范為依據(jù)，由經(jīng)驗豐富的專家通過現(xiàn)場觀察和簡單的計算分析，根據(jù)專家的專業(yè)知識和工程經(jīng)驗直接對建筑物做出評價。該方法通過調(diào)查、觀測、驗算等手段，依次對結(jié)構(gòu)的承載能力、構(gòu)造、裂縫和變形進行測定，并參照規(guī)范［3］中提供的具體評定指標，進行子結(jié)構(gòu)等級的劃分。按照各子結(jié)構(gòu)的等級進行建筑物的綜合評定，最終給出建筑物的安全性評級及使用性評級，對其適修性進行評估，并撰寫鑒定報告。

由于此方法缺乏系統(tǒng)性，難以對結(jié)構(gòu)的性能和狀態(tài)做出全面分析，帶有較大主觀性。并考慮到責(zé)任承擔的因素，一般工程處理方案偏于保守，這樣容易造成浪費。

2.2 實用評定方法

該方法有較好的技術(shù)支持和理論背景，對建筑物的評定較準確，有比較統(tǒng)一的鑒定程序和標準，可以進行比較準確的定量評價，可作為建筑加固維修、改造處理方案的可靠技術(shù)依據(jù)。

該方法首先對建筑物及其環(huán)境進行縝密的調(diào)查、檢查和測試;然后借助計算機技術(shù)，運用科學(xué)的分析方法，對結(jié)構(gòu)的當前性能狀態(tài)進行分析;借用相關(guān)手段，分析結(jié)構(gòu)目前存在的問題及成因;最后，參照現(xiàn)行標準規(guī)范，從安全性、適用性多個方面綜合評定建筑。

該方法技術(shù)較為復(fù)雜，一般需由專門的技術(shù)機構(gòu)承擔評定工作，評價成本較傳統(tǒng)經(jīng)驗法高。

2.3 概率評定法

該方法利用統(tǒng)計推斷方法分析對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響的各種不確定性因素，通過采集分析已有建筑物和環(huán)境信息，對結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)做出評價。該方法理論依據(jù)較強，但其評定結(jié)論更符合測評建筑物的實際情況。

長期以來，對服役結(jié)構(gòu)的工作性能鑒定一直依賴于有經(jīng)驗的技術(shù)人員根據(jù)現(xiàn)場檢測和必要的結(jié)構(gòu)驗算，以及其知識背景甚至是直覺做出評價和處理。這類方法的鑒定結(jié)果會因人而異，特別是往往為了避免個人承擔風(fēng)險，而顯得過于保守。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的量化評定方法還有待完善。關(guān)于既有房屋的檢測評定研究，國外研究起步較早，目前國內(nèi)學(xué)者也開始關(guān)注。各種檢測技術(shù)不斷涌現(xiàn)，如各種無損檢測技術(shù)。檢測評價方法也多種多樣，如脆弱性評價、動力特性檢測方法等。

［1］霍凱成.建筑結(jié)構(gòu)檢測鑒定與加固［M］.武漢：武漢理工大學(xué)出版社，2003.

［2］彭圣浩.建筑工程質(zhì)量通病防治手冊［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2003.

［3］GB 50367-2006，混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)規(guī)范［S］.