趙麗娟

（貴州省建設(shè)工程質(zhì)量安全監(jiān)督總站，貴州 貴陽 550001）

0 引言

根據(jù)建筑工程質(zhì)量驗(yàn)收方反饋的數(shù)據(jù)可知，我國的土建工程質(zhì)量問題仍不容忽視，部分既有建筑在投入使用一段時間后依舊出現(xiàn)顯著的失穩(wěn)現(xiàn)象[1]。因此，對結(jié)構(gòu)的檢測、監(jiān)測及相關(guān)的測試工作仍有待進(jìn)一步完善[2]。目前，我國的施工質(zhì)量評定、運(yùn)行狀態(tài)檢測和實(shí)驗(yàn)研究仍在發(fā)展階段，為延長結(jié)構(gòu)壽命、提高建筑經(jīng)濟(jì)效益，有關(guān)單位設(shè)計建筑結(jié)構(gòu)安全性檢測方法，現(xiàn)有的方法不僅為工程階段性施工提供了技術(shù)保證，也為建筑工程竣工質(zhì)量驗(yàn)收提供了支持。現(xiàn)階段，工程結(jié)構(gòu)檢驗(yàn)技術(shù)已被廣泛運(yùn)用于各行各業(yè)，但在大多數(shù)的工程實(shí)踐中，都不能以建筑實(shí)體為實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)，尤其是大型、復(fù)雜、特殊的工程結(jié)構(gòu)，更是不能進(jìn)行任何有可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)損壞的實(shí)驗(yàn)[3]。為克服此方面問題，本文以某建筑工程項目為例，設(shè)計一種針對建筑骨架結(jié)構(gòu)的安全性綜合檢測方法，旨在通過此次設(shè)計，為建筑的抗震鑒定、結(jié)構(gòu)體系布局優(yōu)化設(shè)計提供參考性指導(dǎo)意見。

1 建筑骨架架構(gòu)幾何測量與外觀缺陷損傷檢查

考慮到對建筑所有骨架架構(gòu)進(jìn)行幾何測量工作量較大，因此，結(jié)構(gòu)和部件的幾何尺寸檢驗(yàn)可以采用下列方法進(jìn)行抽樣檢驗(yàn)[4]。其一，在圖樣數(shù)據(jù)齊全時，可進(jìn)行實(shí)地取樣復(fù)查，取樣方式可以從不同的樓層中選取3 個不同的構(gòu)件進(jìn)行檢驗(yàn)，如果某個類型的構(gòu)件在檢測中發(fā)生偏移，則可以對此類構(gòu)件進(jìn)行兩次取樣，以確定構(gòu)件的具體幾何尺寸[5]。其二，倘若數(shù)據(jù)不足或圖樣數(shù)據(jù)存在問題時，則需進(jìn)行結(jié)構(gòu)布置、層高及構(gòu)件尺寸檢查，結(jié)構(gòu)構(gòu)件尺寸的檢查根據(jù)層狀構(gòu)件的種類進(jìn)行，每批取樣不得少于3 次，且符合結(jié)構(gòu)布置及構(gòu)件剖面尺寸的規(guī)定。在此過程中需要注意的是，使用的構(gòu)件，其斷面形狀發(fā)生改變時，應(yīng)標(biāo)明所測斷面尺寸的位置。

在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行建筑骨架架構(gòu)外觀缺陷損傷的檢查，檢查過程中，首先繪制建筑架構(gòu)立面示意圖，如圖1 所示。

圖1 建筑立面骨架示意圖

根據(jù)調(diào)查情況，對建筑骨架結(jié)構(gòu)外觀損壞進(jìn)行深入檢驗(yàn)。在此過程中，根據(jù)與構(gòu)件長度垂直的方向測量節(jié)點(diǎn)尺寸，直徑小于10mm 的節(jié)點(diǎn)位置進(jìn)行測量。在每支撐結(jié)構(gòu)邊1m 處進(jìn)行3次測量，求出其平均傾角高度，將其最大傾角作為斜紋的探測值[6]。在進(jìn)行建筑骨架結(jié)構(gòu)扭紋檢測時，需要在其上部結(jié)構(gòu)上取1m 的材長測量3 次，將其平均傾斜高度作為扭紋的測量值。在進(jìn)行結(jié)構(gòu)裂縫檢測時，使用探測法進(jìn)行裂縫深度的探測，利用裂隙塞尺、裂縫寬度計等測量裂縫寬度，用鋼尺測量裂縫長度。按照上述方式，完成建筑骨架架構(gòu)幾何測量與外觀缺陷損傷檢查。

2 建筑骨架上部結(jié)構(gòu)承重受力與變形狀態(tài)檢測

檢測過程中，將建筑骨架架構(gòu)抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)范文件作為參照，結(jié)合鉆芯修正法與回彈法，進(jìn)行建筑骨架架構(gòu)中柱、主要梁的強(qiáng)度檢測[7]。為確保檢測結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)性，按照式（1），進(jìn)行骨架結(jié)構(gòu)中主要梁、柱修正系數(shù)的計算。

式中：η表示骨架結(jié)構(gòu)中主要梁、柱的修正系數(shù)，需要精確到0.01；N表示骨架結(jié)構(gòu)中集成構(gòu)件總數(shù)；fi表示建筑骨架結(jié)構(gòu)中第i個構(gòu)件的抗壓強(qiáng)度，單位為MPa，需要精確到0.1；fc表示建筑骨架結(jié)構(gòu)中第c個構(gòu)件的抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（換算值）。完成對建筑骨架上部結(jié)構(gòu)在檢測前的修正處理后，注意檢查上部結(jié)構(gòu)中骨架柱、骨架梁、次梁等承重性構(gòu)件。在此基礎(chǔ)上，采用三維激光掃描儀、全站儀、水準(zhǔn)儀、拉線尺等輔助性設(shè)備，對建筑骨架結(jié)構(gòu)中構(gòu)件進(jìn)行受壓、受彎、斗拱受力、變形等安全檢查。將承重柱、承壓構(gòu)件的兩端固定，檢查柱腳與柱腳發(fā)生錯位、柱頭發(fā)生位移、柱腳出現(xiàn)凹陷、柱身橫向彎曲變形、斷裂、劈裂情況下的承重受力[8]。著重檢查骨架柱垂直度，考慮到此參數(shù)對整個骨架結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性都是有益的，因此在檢測時要注意柱頭位移的方向和柱子的斷面變化。對于建筑結(jié)構(gòu)屋頂?shù)葒鷵踅Y(jié)構(gòu)的變形，其重點(diǎn)包括屋頂瓦片開裂、松動、脫落、木望板滲漏、腐朽、撓曲變形等；防護(hù)結(jié)構(gòu)的變形檢驗(yàn)主要為結(jié)構(gòu)凹陷、凸起等[9]。按照上述方式，完成建筑骨架上部結(jié)構(gòu)承重受力與變形狀態(tài)檢測。

3 超聲波安全性綜合檢測結(jié)果等級劃分

在上述設(shè)計內(nèi)容的基礎(chǔ)上，引進(jìn)超聲波技術(shù)，根據(jù)綜合檢測結(jié)果，進(jìn)行建筑骨架安全性等級的劃分。在此過程中應(yīng)明確超聲波檢測技術(shù)是建筑工程項目施工質(zhì)量驗(yàn)收中最常用的一種檢測手段[10]。其波長具有穿透力大的特點(diǎn)，在遇到不同的介質(zhì)時，會產(chǎn)生反射、折射、繞射、波形變換等現(xiàn)象。超聲波和光波一樣，都是有方向的，可以用于骨架損傷結(jié)構(gòu)的定位，超聲波檢測有兩種方法：反射式和穿透式。由于穿透法沒有反射法靈敏，所以在實(shí)際檢測中，通常都是利用反射方法對鋼材類建筑骨架進(jìn)行檢測，即通過反射波的聲壓判斷結(jié)構(gòu)缺陷程度。在此過程中，可根據(jù)建筑骨架結(jié)構(gòu)厚度，設(shè)計超聲波安全性綜合檢測結(jié)果等級劃分標(biāo)準(zhǔn)。相關(guān)內(nèi)容如表1 所示。

表1 超聲波安全性綜合檢測結(jié)果等級劃分標(biāo)準(zhǔn)（缺陷長度）

表1 中，A 表示建筑骨架板材厚度。

根據(jù)超聲波檢測反饋結(jié)果缺陷長度，進(jìn)行缺陷等級的劃分，根據(jù)建筑骨架架構(gòu)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量驗(yàn)收需求，確定其結(jié)果的安全等級。按照上述方式，實(shí)現(xiàn)超聲波安全性綜合檢測結(jié)果等級劃分，完成建筑骨架結(jié)構(gòu)安全性綜合檢測方法的設(shè)計。

4 實(shí)例應(yīng)用分析

上文從三個方面，完成了建筑骨架結(jié)構(gòu)安全性綜合檢測方法的設(shè)計，為實(shí)現(xiàn)對該方法在實(shí)際應(yīng)用中檢測效果的分析，下述將以某地區(qū)三層建筑工程項目為例，開展如下文所示的實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)前，安排技術(shù)人員在現(xiàn)場進(jìn)行調(diào)查，根據(jù)合同內(nèi)容與初步調(diào)查結(jié)果可知，該建筑工程項目為三層鋼骨架綜合建筑樓，建筑基本情況如表2 所示。

表2 建筑基本情況

掌握建筑結(jié)構(gòu)基本情況后，對該項目所在地進(jìn)行地質(zhì)勘查，根據(jù)勘察結(jié)果可知，場地的巖土構(gòu)造比較簡單，巖石和土壤的分布均衡性較差，土層厚度在1～12m 之間，巖體起伏較大，石芽呈隆起狀態(tài)，由上到下土層的分布是四系耕土、殘積紅粘土、石灰?guī)r。

本工程的骨架結(jié)構(gòu)為柱下樁基，墻體為墻下條形地基，以石灰?guī)r土為主?，F(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在建筑地基和承重構(gòu)件的交界處，沒有出現(xiàn)傾斜、水平和垂直裂縫，地基周圍沒有滑坡、滑移、開裂等現(xiàn)象。對該建筑物的室內(nèi)外地面進(jìn)行檢測，并無地下室及1 樓地面裂縫，但建筑物周圍的戶外地面存在裂紋，最大裂縫寬度達(dá)50mm，一層外墻與外立面的交界處出現(xiàn)裂紋，最大裂縫寬度為10mm，戶外臺階與戶外地板的交界處存在裂紋，裂紋的最大寬度為12mm。裂縫的出現(xiàn)主要是因?yàn)樵返幕靥钔脸两?，根?jù)質(zhì)檢單位鑒定后，明確現(xiàn)場直接勘查到的裂縫不會對建筑物安全性造成任何影響。

在進(jìn)一步開展研究中，該建筑工程項目于2022年完成施工，其中一層結(jié)構(gòu)與二層結(jié)構(gòu)已經(jīng)完全裝修，三層仍未裝修。同時，由于該建筑工程項目的施工驗(yàn)收資料不全，導(dǎo)致無法進(jìn)行該建筑骨架結(jié)構(gòu)安全性的綜合檢測，現(xiàn)受到房地產(chǎn)與開發(fā)公司的委托，進(jìn)行該建筑骨架結(jié)構(gòu)安全性綜合檢測。

檢測過程中，選擇三層建筑結(jié)構(gòu)中的一個測區(qū)，使用本文設(shè)計的方法，對其進(jìn)行荷載測試。測試過程中，在測點(diǎn)持續(xù)增加測試荷載，統(tǒng)計測區(qū)的變形增量，在測試過程中，人工測量荷載增加過程中的變形增量。將人工測量結(jié)果作為參照，將其與本文設(shè)計檢測方法中提出的超聲波技術(shù)檢測結(jié)果進(jìn)行對比分析，將其作為檢驗(yàn)本文方法實(shí)際應(yīng)用中效果的關(guān)鍵指標(biāo)之一，具體如圖2 所示。

圖2 人工測量結(jié)果與本文方法檢測結(jié)果對比

從圖2 所示的結(jié)果可以看出，人工測量結(jié)果與本文設(shè)計檢測方法所得到的不同測試荷載下的結(jié)構(gòu)變形增量幾乎一致，由此可以說明本文設(shè)計的方法在實(shí)際應(yīng)用中具有一定可靠性。

在已知該建筑第三層骨架安全性檢驗(yàn)達(dá)標(biāo)的基礎(chǔ)上，使用本文設(shè)計的方法，將第三層劃分為三個測區(qū)，根據(jù)測區(qū)構(gòu)件的基本條件與骨架結(jié)構(gòu)的基本參數(shù)，進(jìn)行測區(qū)安全性的綜合檢測，統(tǒng)計檢測結(jié)果，相關(guān)內(nèi)容如表3 所示。

從表3 所示的內(nèi)容可以看出，三個測區(qū)的骨架變形比值分別為12.9%、19.4%、13.1%，三個數(shù)值均滿足骨架變形比值中，骨架變形比值＜20%的需求，說明該建筑第三層骨架安全性檢驗(yàn)達(dá)標(biāo)，即本文方法的檢測結(jié)果與已知結(jié)果一致。

表3 建筑第三層骨架安全性綜合檢測結(jié)果

5 結(jié)論

本文通過建筑骨架架構(gòu)幾何測量與外觀缺陷損傷檢查、建筑骨架上部結(jié)構(gòu)承重受力與變形狀態(tài)檢測、超聲波安全性綜合檢測結(jié)果等級劃分，完成建筑骨架結(jié)構(gòu)安全性綜合檢測方法的設(shè)計。完成設(shè)計后，以某地區(qū)三層建筑工程項目為例，開展實(shí)例應(yīng)用實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明：該方法可以精準(zhǔn)檢測到建筑骨架結(jié)構(gòu)的變形情況，為建筑結(jié)構(gòu)布局優(yōu)化設(shè)計與后續(xù)抗震鑒定等相關(guān)工作的實(shí)施提供相對真實(shí)的數(shù)據(jù)作為支撐。因此，可以在后續(xù)的工作中，結(jié)合建筑工程施工質(zhì)量驗(yàn)收的實(shí)際需求，進(jìn)行與之方面工作的進(jìn)一步優(yōu)化，為我國建筑行業(yè)的發(fā)展予以助力。