占羅龍，揭建剛，陶武金 （豐和營(yíng)造集團(tuán)股份有限公司，江西 南昌 330000）

1 引言

隨著現(xiàn)代建筑業(yè)的日益發(fā)展，建筑工程結(jié)構(gòu)的檢測(cè)與加固已經(jīng)成為建筑科學(xué)的重要工作。當(dāng)今涌現(xiàn)了許多新型材料及新型結(jié)構(gòu)，這使得高層、超高層、大跨度建筑項(xiàng)目日益增多。建筑結(jié)構(gòu)一般采用鋼筋混凝土和鋼材，在使用過(guò)程中鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性不足會(huì)引起結(jié)構(gòu)性能的劣化[1]，鋼結(jié)構(gòu)會(huì)銹化腐蝕，防火涂料也會(huì)脫落，也會(huì)引起鋼結(jié)構(gòu)不同程度的劣化[2]。對(duì)具有剪力墻的高層結(jié)構(gòu)，剪力墻工作過(guò)程中的偏移、剛度下降，會(huì)影響整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。建筑結(jié)構(gòu)在使用過(guò)程中由于外荷載、沉降以及人為等因素會(huì)使得結(jié)構(gòu)不再具有原有的工作能力，這時(shí)就需要對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行安全檢測(cè)評(píng)定，對(duì)一些破壞嚴(yán)重或者不能繼續(xù)工作的結(jié)構(gòu)就需要采取加固措施。Hai-qing等[3]在結(jié)構(gòu)加強(qiáng)檢測(cè)中采用了光纖光柵傳感原理；Giurgiutiu等[4]在用FRP材料對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)加固檢測(cè)中采用壓電晶片活躍傳感器技術(shù)；M.Saafi[5]采用壓電換能器對(duì)結(jié)構(gòu)健康進(jìn)行檢測(cè)。我國(guó)的檢測(cè)與加固技術(shù)起步比較晚，這些技術(shù)經(jīng)歷了從無(wú)到有、從簡(jiǎn)單到全面、從局部構(gòu)建到整體結(jié)構(gòu)的發(fā)展過(guò)程，這也使得檢測(cè)技術(shù)和加固技術(shù)在不斷更新，以便滿足現(xiàn)代建筑質(zhì)量的新要求。我國(guó)20世紀(jì)50年代興建的房屋、碼頭等建筑已經(jīng)進(jìn)入老齡服役期[6]，結(jié)構(gòu)檢測(cè)與加固技術(shù)對(duì)保證建筑質(zhì)量安全起到了積極的作用，也為節(jié)約社會(huì)成本及資源起到了一定的作用。

2 建筑結(jié)構(gòu)檢測(cè)與加固的目的

建筑物是日常生活和社會(huì)發(fā)展不可或缺的部分，它應(yīng)滿足在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，在正常設(shè)計(jì)、正常施工、正常使用和維修的條件下，應(yīng)滿足安全性、適用性、耐久性的要求。當(dāng)建筑在使用的過(guò)程中，不能滿足上述要求或?qū)ι鲜鲆螽a(chǎn)生疑惑時(shí)，就應(yīng)該及時(shí)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)。因此，建筑結(jié)構(gòu)檢測(cè)的目的就是了解建筑結(jié)構(gòu)的安全性、適用性、耐久性是否滿足相應(yīng)要求，以便為日后結(jié)構(gòu)維修加固提供依據(jù)，以便延長(zhǎng)建筑的使用壽命。

2.1 建筑結(jié)構(gòu)檢測(cè)的主要任務(wù)

在了解檢測(cè)依據(jù)、標(biāo)準(zhǔn)及相應(yīng)技術(shù)資料的情況下，對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件材料的強(qiáng)度及材料的工作性能進(jìn)行檢測(cè)，還應(yīng)將結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)文獻(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理對(duì)照，檢測(cè)建筑結(jié)構(gòu)是否按照設(shè)計(jì)文獻(xiàn)進(jìn)行施工的。對(duì)建筑整體或部分結(jié)構(gòu)的位移、變形進(jìn)行檢測(cè)，同時(shí)也要對(duì)結(jié)構(gòu)的剛度、強(qiáng)度及穩(wěn)定性進(jìn)行相關(guān)檢測(cè)，從而對(duì)建筑的結(jié)構(gòu)有一個(gè)整體認(rèn)識(shí)。已建成建筑及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)文件是否一致，人為因素的不利影響，施工中的缺陷及程度。

我國(guó)大批工業(yè)廠房、公共建筑和民用建筑，已經(jīng)進(jìn)入中老壽命期，加固改造任務(wù)已提上日程。上述檢測(cè)的延續(xù)工作就是結(jié)構(gòu)的維修加固，建筑結(jié)構(gòu)維修加固的目的主要是提高結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性及耐久性，并滿足結(jié)構(gòu)的使用功能和安全性，降低事故發(fā)生的概率，延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的使用壽命。此外，結(jié)構(gòu)加固也是對(duì)原有受力結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固補(bǔ)強(qiáng)，從而滿足新的使用要求及安全性，并節(jié)約成本，減少投資。在保障建筑延續(xù)使用、國(guó)家財(cái)產(chǎn)安全和人民生命財(cái)產(chǎn)安全方面起到了積極的作用。

2.2 建筑結(jié)構(gòu)檢測(cè)的主要任務(wù)

檢測(cè)對(duì)象按結(jié)構(gòu)類型可分為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)檢測(cè)、砌體結(jié)構(gòu)檢測(cè)、鋼結(jié)構(gòu)檢測(cè)、木結(jié)構(gòu)檢測(cè)等[7]。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)檢測(cè)可采用混凝土強(qiáng)度回彈法（采用洛氏硬度為60±2的剛鉆上）、取芯法、超聲波法、超聲回彈綜合法。砌體結(jié)構(gòu)檢測(cè)可采用原位單剪法、軸壓法、原位單磚雙剪法、筒壓法。鋼結(jié)構(gòu)檢測(cè)可采用表面硬度法、超聲波無(wú)損檢測(cè)法、結(jié)構(gòu)性能實(shí)荷檢測(cè)與動(dòng)測(cè)、射線檢測(cè)、渦流檢測(cè)、結(jié)構(gòu)靜力實(shí)荷試驗(yàn)法（不適用于冷彎型鋼、壓型鋼板、鋼——混組合、普通抗彎疲勞檢測(cè)）。木結(jié)構(gòu)檢測(cè)可采用木材抗彎強(qiáng)度試驗(yàn)法、木材含水率測(cè)定法。對(duì)于有些需測(cè)定建筑結(jié)構(gòu)整體受力性能，則可進(jìn)行結(jié)構(gòu)的整體使用性能、承載力、破壞性的靜力實(shí)荷檢驗(yàn)。其中，使用性能的檢測(cè)主要用于驗(yàn)證結(jié)構(gòu)在規(guī)定荷載的作用下不出現(xiàn)過(guò)大的變形和損傷。承載力檢驗(yàn)主要驗(yàn)證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的承載力是否達(dá)標(biāo)。破壞性檢驗(yàn)主要用于確定結(jié)構(gòu)的實(shí)際承載力。此外，還有對(duì)建筑結(jié)構(gòu)撓度檢測(cè)、結(jié)構(gòu)傾斜檢測(cè)、結(jié)構(gòu)不均勻沉降檢測(cè)、裂縫檢測(cè)。

2.3 建筑結(jié)構(gòu)加固的任務(wù)

校正結(jié)構(gòu)變形后的位移及變形并盡可能恢復(fù)結(jié)構(gòu)原有的工作特性。對(duì)有損傷或不滿足現(xiàn)有工作能力的結(jié)構(gòu)構(gòu)件采用加固技術(shù)維修；整體結(jié)構(gòu)和局部結(jié)構(gòu)加固應(yīng)盡量保證結(jié)構(gòu)的實(shí)際工作特性；原有建筑物使用功能和要求的改變，需要對(duì)其進(jìn)行改造與加固[8]。

2.4 常用結(jié)構(gòu)加固技術(shù)

近10年來(lái)結(jié)構(gòu)維修加固飛速發(fā)展，逐漸發(fā)展成為一門新的學(xué)科，許多加固技術(shù)逐漸走向成熟。目前，我國(guó)采用的傳統(tǒng)加固技術(shù)[9]如下。

加大截面法。加大截面加固技術(shù)（也稱外包混凝土加固技術(shù)），此方法是加大構(gòu)件（同種材料）的截面面積，以提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性和抗裂性，從而達(dá)到提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力的目的。加大截面法在我國(guó)是一種傳統(tǒng)的加固方法，可廣泛用于混凝土、磚混結(jié)構(gòu)的梁、板、柱、墻等構(gòu)件的加固。此加固方法的優(yōu)點(diǎn)是可靠性強(qiáng)，工藝簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是現(xiàn)場(chǎng)濕作業(yè)工作量很大，養(yǎng)護(hù)期較長(zhǎng)，對(duì)生產(chǎn)和生活有很大影響，對(duì)原有結(jié)構(gòu)的外形和房屋使用空間會(huì)造成一定影響。根據(jù)不同的加固目的和要求，此技術(shù)又分為加大斷面為主的加固和加配筋為主的加固，或者兩者兼?zhèn)涞募庸獭?/p>

體外預(yù)應(yīng)力加固技法。體外預(yù)應(yīng)力加固法（也稱無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力加固法），就是在混凝土體外設(shè)置拉桿或撐桿對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)施加預(yù)應(yīng)力。這樣對(duì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)制施加力后，改變了原結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分布、降低結(jié)構(gòu)原有的應(yīng)力水平，使得結(jié)構(gòu)加固中所特有的應(yīng)力應(yīng)變滯后現(xiàn)象得到很好的消除。這種加固方法具有加固、卸載、改變結(jié)構(gòu)內(nèi)力的效果，主要用于大跨度結(jié)構(gòu)加固或者采用一般方法無(wú)法加固（或加固不是很理想）的較高應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)下的大型結(jié)構(gòu)加固。其有施工方便、經(jīng)濟(jì)可靠，預(yù)應(yīng)力束可以單獨(dú)防腐或可以更換等優(yōu)點(diǎn)。

外包鋼加固法。外包鋼加固（也稱粘結(jié)外包型鋼加固法）是以型鋼（一般為角鋼、扁鋼）外包構(gòu)件四角或兩角的加固方法。分為濕式和干式兩種情況，外包型鋼與構(gòu)件之間是采用乳膠水泥粘貼或環(huán)氧樹(shù)脂化學(xué)灌漿等方法粘結(jié)，使型鋼與原結(jié)構(gòu)共同受力稱為濕式外包鋼加固法。外包型鋼與構(gòu)件之間沒(méi)有任何粘接，外包型鋼與元構(gòu)件不能共同工作，只能單獨(dú)受力稱為干式外包鋼加固法。外包鋼加固方法受力比較可靠、施工簡(jiǎn)便，適用于柱、梁及高層建筑加固。但是，這種方法用鋼量較大，二次維修費(fèi)用較高。

托梁拔柱加固技術(shù)。托梁拔柱是托屋架拔柱、托梁拆墻及托梁拔柱的統(tǒng)稱，是在不拆或少拆上部結(jié)構(gòu)的情況下實(shí)施拆除中部柱或墻的一項(xiàng)綜合性技術(shù)[3]。還包括相關(guān)結(jié)構(gòu)加固技術(shù)、上部結(jié)構(gòu)頂升技術(shù)、斷柱技術(shù)及預(yù)應(yīng)力技術(shù)。主要適用于一些因生活及生產(chǎn)需要改變平面布局、使用空間的老房屋和老廠房的改造工程。這比傳統(tǒng)去頂蓋改造相比，具有改造時(shí)間短、對(duì)生活和生產(chǎn)影響小、費(fèi)用較低等優(yōu)點(diǎn)，其缺點(diǎn)是技術(shù)要求較高，安全措施要相當(dāng)嚴(yán)格。

增設(shè)支點(diǎn)加固法。增設(shè)支點(diǎn)加固法是通過(guò)增加支撐點(diǎn)來(lái)減少受彎結(jié)構(gòu)的計(jì)算跨度，達(dá)到減少結(jié)構(gòu)內(nèi)力和提高結(jié)構(gòu)的承載水平的加固方法。該方法簡(jiǎn)單可靠，但容易損害原建筑使用空間，需根據(jù)實(shí)際工程情況采用此方法。分為剛性支點(diǎn)和彈性支點(diǎn)兩種情況。

粘貼纖維復(fù)合材料加固法。這種加固方法類似于外包鋼加固法，只是把鋼材換成纖維材料。近10年來(lái)，隨著對(duì)纖維材料的不斷研究，纖維材料用于建筑結(jié)構(gòu)加固技術(shù)也日漸成熟。最具代表性就是復(fù)合高強(qiáng)纖維材料（Fiber Reinforced Polymer，簡(jiǎn)稱 FRP），其應(yīng)用較廣，技術(shù)也比較成熟，F(xiàn)RP在加固混凝土結(jié)構(gòu)中主要有三種破壞形式[10]：片端剝離（張開(kāi)型破壞）、純彎段剝離（滑移型破壞）、彎剪段剝離（混合型破壞）。除此之外還有玻璃纖維（GFRP）、碳纖維（CFRP）、芳綸纖維（AFRP）等加固材料。相比于傳統(tǒng)加固材料，纖維材料具有強(qiáng)度高、耐腐蝕、不改變?cè)薪Y(jié)構(gòu)的自重和外形、施工簡(jiǎn)便，適用于很多類型結(jié)構(gòu)的加固，不過(guò)這種加固方法成本較高，有些關(guān)鍵性技術(shù)還有待突破。

3 我國(guó)在建筑結(jié)構(gòu)檢測(cè)與加固領(lǐng)域存在的問(wèn)題

①建筑結(jié)構(gòu)檢測(cè)與加固整個(gè)體系還不完善。我國(guó)在這方面起步比較晚，理論基礎(chǔ)較薄弱。隨著建筑行業(yè)不斷發(fā)展，建筑結(jié)構(gòu)檢測(cè)與加固工程逐漸趨向成熟，并向?qū)W科化、專業(yè)化邁進(jìn)。但是整個(gè)體系還不夠完善，有待進(jìn)一步加強(qiáng)提高相關(guān)細(xì)部的粘合度。建立結(jié)構(gòu)檢測(cè)與加固準(zhǔn)則、標(biāo)準(zhǔn)及建立較為完善的數(shù)據(jù)庫(kù)，這些都有待進(jìn)一步的研究和探索。

②建筑結(jié)構(gòu)檢測(cè)與加固采用的設(shè)備也相對(duì)陳舊老化，以至于不能很好地滿足現(xiàn)代結(jié)構(gòu)檢測(cè)與加固的需求。質(zhì)量好、精度高、性能穩(wěn)定、操作方便的儀器是高質(zhì)量檢測(cè)與加固工作的保證。在這方面，我們國(guó)家與一些發(fā)達(dá)國(guó)家有著明顯的差距，特別是在數(shù)字化檢測(cè)儀器設(shè)備方面。加大對(duì)建筑結(jié)構(gòu)檢測(cè)與加固的投入顯得很有必要。

③我國(guó)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的承載力驗(yàn)算仍在沿用設(shè)計(jì)規(guī)范，在擬建結(jié)構(gòu)和既有結(jié)構(gòu)的分項(xiàng)系數(shù)及組合系數(shù)選擇上存在很大不同，這直接影響到結(jié)構(gòu)的工作能力。因此，對(duì)既有結(jié)構(gòu)構(gòu)件的極限狀態(tài)準(zhǔn)則應(yīng)考慮既有結(jié)構(gòu)的工作特點(diǎn)，并進(jìn)行新的模擬分析和理論研究。一些舊的設(shè)計(jì)理論與標(biāo)準(zhǔn)不再適用于現(xiàn)在的建筑設(shè)計(jì)中，亟待修訂。

④建筑結(jié)構(gòu)檢測(cè)與加固相關(guān)的資料很缺乏。在結(jié)構(gòu)檢測(cè)與加固技術(shù)相關(guān)的資料文獻(xiàn)相對(duì)較少，沒(méi)有明確的劃分領(lǐng)域?，F(xiàn)在可查的一些資料也相對(duì)較為陳舊，技術(shù)在不斷地更新，建立該領(lǐng)域完善的資料庫(kù)是一個(gè)值得探討的問(wèn)題。

⑤加快對(duì)新型材料的研究與運(yùn)用。國(guó)外在對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)裂縫檢測(cè)過(guò)程中采用纖維感應(yīng)技術(shù)，這些仿生材料的發(fā)展前景很廣?，F(xiàn)在用的FRP加固材料，很難測(cè)得其在混凝土表面加固端破壞的類型，F(xiàn)RP-混凝土界面的破壞的模型有待改進(jìn)。我國(guó)生產(chǎn)的一些新型加固材料在質(zhì)量方面也有很多不足，特別是強(qiáng)度得不到保證。

4 結(jié)語(yǔ)

目前，我國(guó)加大了對(duì)建筑結(jié)構(gòu)檢測(cè)與加固工程的投入，這會(huì)刺激其相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展與突破。建筑結(jié)構(gòu)檢測(cè)與加固是建筑工程領(lǐng)域中重要的一個(gè)分支，也是維護(hù)結(jié)構(gòu)正常工作、延續(xù)建筑使用壽命的重要手段。應(yīng)對(duì)我國(guó)的現(xiàn)狀，提高建筑結(jié)構(gòu)檢測(cè)與加固水平，并在此基礎(chǔ)上不斷完善既有建筑結(jié)構(gòu)的檢測(cè)與加固規(guī)范，形成一個(gè)有理論深度、實(shí)質(zhì)數(shù)據(jù)齊全、可用性高的完善體系是很有必要的。