（中國礦業(yè)大學(xué)銀川學(xué)院 寧夏 銀川 750011）

既有建筑物構(gòu)造缺陷的鑒定與加固研究
——以中國礦業(yè)大學(xué)銀川學(xué)院周邊建筑為例

王富兵 王 亞 潘瑞峰 馬海強 王賜福 葛舒月

（中國礦業(yè)大學(xué)銀川學(xué)院 寧夏 銀川 750011）

任何建筑物都是由基礎(chǔ)、柱、墻、梁、樓板、屋蓋等結(jié)構(gòu)構(gòu)件組成。這些構(gòu)件形成的建筑結(jié)構(gòu)是房屋的骨架，是建筑物的承重體系，其作用是承受內(nèi)、外部作用的荷載，并將其傳給地基。建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)是一個幾何不變體，在荷載的作用下有足夠的強度、穩(wěn)定和允許的變形。但是已完工建筑物往往由于結(jié)構(gòu)體系不同、施工工藝差異和外界環(huán)境的不同存在不同的缺陷，如地基沉降、混凝土裂縫、滲漏、鋼筋腐蝕等。這些構(gòu)造缺陷影響建筑的使用壽命，甚至存在一定的安全隱患。本文就常見建筑物構(gòu)造缺陷加以說明，并闡述了該缺陷產(chǎn)生的原因以及相應(yīng)的加固技術(shù)和方案，對同類工程有一定的參考價值和借鑒作用。

既有建筑物；構(gòu)造；缺陷；加固

1.引言

從上個世紀(jì)七十年代的改革開放開始，我國的建筑發(fā)展如雨后春筍般的蓬勃發(fā)展，作為一個發(fā)展中國家與其他發(fā)達(dá)國家一樣也未避開在快速成長時帶來不健康因素，如上個世紀(jì)的一些老舊小區(qū)現(xiàn)在有的已幾乎無法居住，原因很簡單，不能滿足房屋應(yīng)有價值，比如地基太低，雨后小區(qū)變湖泊，外面下大雨屋里下小雨，炎炎夏日頂樓如油鍋煎餅，單元門口沒有殘疾人通道不能滿足殘疾人的自主入戶等等。根據(jù)現(xiàn)狀我國的建筑發(fā)展已從單一建造過度到建造與修復(fù)加固并行的時期。然而加固改造工程由于結(jié)構(gòu)受力的特點，其設(shè)計和分析具有較大的技術(shù)難度。同時由于施工條件因素，其施工難度也不亞于建造新建筑。實踐表明，對結(jié)構(gòu)體系的加固和改造具有顯著的經(jīng)濟效益和社會效益，同時既有建筑物構(gòu)造缺陷的調(diào)查研究以及其加固方案對其同類工程有一定的參考價值和借鑒作用。

目前,上個世紀(jì)的房子以多層砌體結(jié)構(gòu)為主要建筑形式，這給上個世紀(jì)建筑蓬勃發(fā)展，技術(shù)跟不上，并有廣闊的城市用地有關(guān)。然而，在實際工作中由于施工中存在的一些問題,致使建筑物的施工質(zhì)量以及建筑物壽命得不到保證，造成了質(zhì)量缺陷,影響了建筑物的抗震性能和使用壽命,而且還存在著安全隱患,甚至不能滿足建筑安全、可靠、適用性的要求[1]，這一大部分主要是因為當(dāng)年的建筑多數(shù)是板式建筑，二次結(jié)構(gòu)多為紅磚砌筑而成，因而建筑物的構(gòu)筑缺陷應(yīng)得到相應(yīng)的重視,且針對性的鑒定加固技術(shù)和方案應(yīng)提出，以保證建筑物的安全。本文從常見的建筑物構(gòu)造缺陷出發(fā)，從各個施工環(huán)節(jié)總結(jié)分析了建筑物在施工過程中經(jīng)常出現(xiàn)的一些質(zhì)量問題,且有針對性的提出了預(yù)防和整治的措施,對于提高施工質(zhì)量和保證建筑物的使用性能和壽命提供了解決的方法。

2.既有建筑物的構(gòu)造缺陷

（1）原材料引起的構(gòu)造缺陷

組成建筑物主體的原材料主要是鋼筋和混凝土，這些材料的質(zhì)量直接影響到建筑物使用壽命以及安全要求。通常在既有建筑物中，構(gòu)造缺陷主要體現(xiàn)在：鋼筋強度不足或延性太差；混凝土原材料質(zhì)量及配合比問題；混凝土中摻入有害成分；混凝土體積穩(wěn)定性差，引起過大收縮等方面。同時還有一些細(xì)節(jié)性的問題也有可能帶來一定的災(zāi)難，如消防應(yīng)急燈等線管設(shè)施應(yīng)使用鋁合金管，一些老房子在建造時沒有這個概念或考慮到前期成本而使用塑料管。

（2）設(shè)計引起的構(gòu)造缺陷

大到航母飛船小到筆芯頭的設(shè)計最能體現(xiàn)一個國家的生產(chǎn)水平，同樣建筑也不例外，建筑物的基本設(shè)計需滿足結(jié)構(gòu)受力、結(jié)構(gòu)承受荷載的要求。這些基本設(shè)計引起的缺陷主要體現(xiàn)在：結(jié)構(gòu)傳力體系缺陷，整體穩(wěn)定性差；內(nèi)力分析及截面設(shè)計缺陷，抗力不足；構(gòu)件承受非設(shè)計工況；滿足基本要求后，一些細(xì)節(jié)也是至關(guān)重要的，如屋頂反檐（也叫翻檐、翻沿，只是不同的地區(qū)不同稱呼罷了）的設(shè)計不合理輕者會影響到墻體的美觀，重者會往室內(nèi)滲水。

（3）地基引起的構(gòu)造缺陷

房屋的全部荷載最終通過基礎(chǔ)傳遞給地基，而地基在荷載作用下，其應(yīng)力隨深度而擴散，深度越深、擴散越大，應(yīng)力就越小。在同一深處，總是中間最大，向兩邊逐漸減小。在實際施工中，若遇到：軟弱地基未妥善處理；濕陷性地基因滲、漏水；因人防、地道等影響；周圍施工開挖、排水不及時等情況，則會出現(xiàn)應(yīng)力不均勻。在同等受力條件下，建筑物地基會產(chǎn)生不均勻沉降，從而產(chǎn)生裂縫。

（4）施工引起的構(gòu)造缺陷

施工過程在整個建造過程起了一個至關(guān)重要的一步，主要涉及到施工人員愛崗敬業(yè)的精神和施工工藝的先進(jìn)程度。突顯的構(gòu)造缺陷主要表現(xiàn)為：混凝土攪拌、澆筑、養(yǎng)護施工缺陷；受力鋼筋移位及連接質(zhì)量；預(yù)應(yīng)力失控；施工縫的預(yù)留不當(dāng)；結(jié)構(gòu)施工超載或承受非設(shè)計荷載；冬季、夏季施工；跨季節(jié)施工未采取有效措施等。如在澆筑過程中未經(jīng)設(shè)計同意私自加水，振搗過程中不按規(guī)定進(jìn)行快插慢拔，板和柱混凝土混用等都會引起蜂窩麻面和強度的不足；在砌體結(jié)構(gòu)中，施工質(zhì)量不合符規(guī)范要求引起的缺陷主要表現(xiàn)為墻體裂縫，如砌體溫度過低引起開裂，因不同砌體材料強度、熱脹冷縮、吸水率不同引起開裂，砌筑砂漿強度偏低或偏高引起開裂，砌筑用砂漿沒有按要求做到隨拌隨用以及在砂漿使用過程中，未能有效控制砂的含泥量引起的開裂。

（5）使用不當(dāng)引起的構(gòu)造缺陷

比較突出的為自作主張理所當(dāng)然的改變原來的使用性質(zhì)，如民用改為工業(yè)，使得嚴(yán)重超載；存放一下具有侵蝕的物品與建筑物接觸時未進(jìn)行防護，與一些常溫差較大的設(shè)施不進(jìn)行防護過度，如冰窖、鍋爐等；還有甚者私自改變其結(jié)構(gòu)進(jìn)行任意改造；忽略后期的維護等。

（6）結(jié)構(gòu)引起的構(gòu)造缺陷

當(dāng)年的多層建筑多數(shù)是板式建筑，一是板式建筑可以滿足如雨后春筍的發(fā)展需求，在廠里預(yù)制好，現(xiàn)場直接用有關(guān)，這樣就大大的減弱了房子的整體性，因此抗震性被大大的削減，由于材料制作的落后，大多時墻體采用紅磚，不僅浪費了國家大部分良田，而且還給本不穩(wěn)的地基增加了更多的承受力。

3.既有建筑物缺陷的檢測鑒定及加固

既有的一些建筑物，有的已超過預(yù)定的使用年限，嚴(yán)重老化。有的雖然還沒有超過正常使用年限，但問題也不少。這些潛伏的危險如不及時解決將會釀成更大的事故。因此對這些建筑物進(jìn)行可靠性鑒定，通過質(zhì)量檢測、評價，予以及時改造或加固補強是十分必要的。

結(jié)構(gòu)檢測與鑒定是已存建筑改造的前提條件，既有建筑物可靠性的評定是關(guān)系到使用、安全和經(jīng)濟的重大問題。既有建筑結(jié)構(gòu)狀況的檢測與評價是對其結(jié)構(gòu)及部件的材料質(zhì)量和工作性能方面所存在的缺陷狀況進(jìn)行詳細(xì)檢測、試驗、判斷和評價的過程，其包含的項目內(nèi)容大致上可分為如下兩個方面:結(jié)構(gòu)材料缺損狀況診斷，包括材料損壞程度檢測，材料物理、化學(xué)和力學(xué)性能測試及缺損原因的分析判斷等；結(jié)構(gòu)整體性能、功能狀況鑒定，包括結(jié)構(gòu)承載能力(強度、剛度和穩(wěn)定性等)的鑒定等[2]。

（一）結(jié)構(gòu)材料狀況檢測與評價

(1)混凝土強度測定

現(xiàn)場測定構(gòu)件的混凝土強度是工程中經(jīng)常要求測試的項目，目前測試方法主要有回彈法(即Schmidt錘法或表面硬度法)、超聲波法、超聲波—回彈綜合法、貫入法、斷裂法、拔拉法、拉脫法和取芯樣試驗法等。常用的有回彈法、超聲脈沖法、超聲回彈綜合法、鉆芯法、拔出法等，回彈法在現(xiàn)場以操作簡便、費用低廉影響因素少等優(yōu)勢比較常用，回彈法是用回彈儀彈擊混凝土表面，由儀器重錘回彈能量的變化，反映混凝土的彈性和塑性性質(zhì)，測量混凝土的表面硬度推算抗壓強度，是混凝土結(jié)構(gòu)現(xiàn)場檢測中常用的一種非破損試驗方法。

(2)構(gòu)件材料缺損的檢驗

鋼構(gòu)件的缺損主要是銹蝕、裂縫、機械損傷、局部變形、焊縫缺陷和防護層損壞等，其中包括由于應(yīng)力集中和疲勞等引起的裂縫。取試樣根據(jù)拉伸試驗進(jìn)行判斷其力學(xué)性能是否還符合標(biāo)準(zhǔn)。

(3)鋼筋銹蝕的評價技術(shù)

混凝土的密實度、滲水性、含水量、含氯鹽量、碳化深度、保護層厚度不足和開裂等缺損，是導(dǎo)致鋼筋銹蝕的諸多因素，反之，鋼筋銹蝕又促使混凝土進(jìn)一步破損。對鋼筋銹蝕的評定技術(shù)可分為直接評定和間接評定兩種。

（二）結(jié)構(gòu)加固與改造的原則和方法

建筑物建設(shè)時都是根據(jù)所要求的功能與標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計、施工的?，F(xiàn)有建筑物，經(jīng)過多年的使用后，隨著技術(shù)進(jìn)步和生活水平的提高，可能不滿足人民生活和生產(chǎn)的需求，要求對現(xiàn)有建筑物進(jìn)行改造與加固。建筑物改造是指改善和提高具有固定資產(chǎn)的建筑物擴大再生產(chǎn)的建筑活動，改造后的建筑物，其功能和標(biāo)準(zhǔn)都比原來設(shè)計提高了。結(jié)構(gòu)或構(gòu)件經(jīng)過檢驗和可靠性鑒定后，認(rèn)為不滿足使用要求時，就要進(jìn)行加固處理。結(jié)構(gòu)加固改造的全過程包括結(jié)構(gòu)可靠性鑒定、方案設(shè)計和施工三個階段，已有結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀的評價，加固方法的選擇和加固施工組織是加固改造涉及的主要技術(shù)內(nèi)容[1,2]。

結(jié)構(gòu)加固方案的選擇和加固設(shè)計對加固改造工程的質(zhì)量和經(jīng)濟性有很大的影響，是加固改造項目成功與否的關(guān)鍵。在結(jié)構(gòu)加固方案的選擇和設(shè)計時，應(yīng)根據(jù)可靠性鑒定結(jié)果，根據(jù)原有結(jié)構(gòu)的實際情況和加固改造的目的和加固后的使用要求，在對加固后結(jié)構(gòu)體系和結(jié)構(gòu)構(gòu)件受力狀況進(jìn)行全面分析的基礎(chǔ)上，并充分考慮施工隊伍的技術(shù)水平和施工場地條件，進(jìn)行綜合分析，選擇合理的加固方案，使其達(dá)到加固效果好，對結(jié)構(gòu)使用功能影響小，技術(shù)可靠，施工方便，經(jīng)濟合理，外觀整齊。

加固施工是加固改造過程的主要環(huán)節(jié)，是實施加固設(shè)計、保證加固質(zhì)量的關(guān)鍵，應(yīng)考慮生產(chǎn)與加固施工的相互影響。有限的施工場地、原有結(jié)構(gòu)、構(gòu)件的制約等對施工方法和施工質(zhì)量都有影響[3]?，F(xiàn)場的施工操作應(yīng)盡可能的簡便。由于大多數(shù)加固工程的施工是在負(fù)荷或部分負(fù)荷的情況下進(jìn)行的，因此，施工安全很重要，并且加固施工應(yīng)速戰(zhàn)速決，避免發(fā)生意外。加固工程竣工后，應(yīng)由使用單位或主管部門組織專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行驗收。

從設(shè)計的角度講，結(jié)構(gòu)的加固方法主要有：

(1)減輕荷載:改用輕質(zhì)材料或其它減少荷載的方法。如:工業(yè)廠房的屋架可在下弦增設(shè)臨時支柱，或組成撐桿式結(jié)構(gòu)的方法來卸荷;托架的卸荷可以采用上述方法，也可以利用吊車梁作為支點使托架卸荷;柱子一般采用設(shè)置臨時支柱卸去屋架和吊車梁的荷載;平臺結(jié)構(gòu)因其高度不高，一般采用臨時支柱進(jìn)行卸荷[4]。

(2)改變結(jié)構(gòu)的靜力計算圖形:采取措施使結(jié)構(gòu)發(fā)生符合設(shè)計意圖的內(nèi)力重分布，以調(diào)整原有結(jié)構(gòu)中的應(yīng)力，改善被加固構(gòu)件的受力情況[5]。如:增加支撐或輔助構(gòu)件以增加結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的剛度，使結(jié)構(gòu)可以按空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行驗算，挖掘結(jié)構(gòu)潛力，或施加預(yù)應(yīng)力等來改變構(gòu)件的彎矩圖形；增設(shè)撐桿、加設(shè)拉桿或?qū)㈧o定結(jié)構(gòu)變?yōu)槌o定結(jié)構(gòu)來改變析架的內(nèi)力；將被加固構(gòu)件與其它結(jié)構(gòu)共同工作形成混合結(jié)構(gòu)，以改善受力情況[6]。

4.總結(jié)

既有建筑物從設(shè)計、施工到使用過程中，會因為原材料、設(shè)計、施工和使用等原因出現(xiàn)構(gòu)造上的缺陷。而這些缺陷使結(jié)構(gòu)在正常設(shè)計、正常施工、正常使用的條件下，難以完成預(yù)定功能，甚至難以滿足結(jié)構(gòu)安全性、適用性、耐久性要求。尤其對很多重要的或由于建造地段和文化因素不能夠輕易拆除建筑物，如何“以有限的資源或在一定范圍內(nèi)，正確地做出最低限度的、必要的、不可缺少的判斷，并做出最大可能的、切實可行的加固改造方案”是鑒定加固從業(yè)人員將長期面臨的最直接問題。

實踐表明，由于新的基礎(chǔ)理論的日臻完善和新材料、新工藝的不斷出現(xiàn)，對既有建筑物進(jìn)行加固和改造，越來越顯示其顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。既有建筑物的結(jié)構(gòu)檢測鑒定技術(shù)及加固這一研究領(lǐng)域，是在近30年的時間逐步成熟的。新的加固材料的研制是推動加固技術(shù)發(fā)展的動力。以往的經(jīng)驗告訴我們，檢測鑒定技術(shù)的發(fā)展依賴于檢驗測試儀器的發(fā)展，加固技術(shù)的發(fā)展依賴于新材料的發(fā)展。由輕質(zhì)、高強、抗腐蝕、耐高溫的新材料構(gòu)成的效果好、易施工的加固方法可推動加固材料的發(fā)展。結(jié)構(gòu)的加固技術(shù)有待進(jìn)一步發(fā)展。加固改造理論的提高是該項技術(shù)發(fā)展的另一個方面。目前的加固基本上是針對構(gòu)造和承載能力不足的構(gòu)件，缺乏從結(jié)構(gòu)總體上的把握與判別。要從總體上把握，需要加固理論的提高來解決。

[1]秦曉芳,趙艷敏.建筑結(jié)構(gòu)加固技術(shù)及發(fā)展趨勢[J].山西建筑,2007.33（11）:100-101.

[2]GB50367-2006.混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計規(guī)范[S],北京,中國建筑工業(yè)出版社.2006.

[3]胡兆文,付立莎,荊建明.既有多次砌體房屋承重墻拆除改造加固設(shè)計與施工[J].建筑結(jié)構(gòu).2010（6）：40.

[4]孫文彬.加大截面法加固鋼筋混凝土框架柱實例[J].基建雨花,2006（12）：9.

[5]胡波,時旭東.加大截面法單面加固鋼筋混凝土柱受力性能研究[J],特種結(jié)構(gòu).2005.3（10）:9.

[6]袁文陽,工程經(jīng)補強加固實用設(shè)計及典型事例[M],北京,中國,建筑工業(yè)出版社，2008.

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