摘 要：本文結合實際工程，在對既有建筑結構安全性鑒定檢測的基礎上，引入數學模型，建立既有建筑安全性分析模型，并對研究背景進行深入分析。首先，根據相關規(guī)范和工程實踐經驗建立既有建筑安全性分級方法并給出了采用該方法分級后各級相應的加固建立方案。其次，基于層次分析法和模糊綜合評價方法建立既有建筑安全性評價模型，重點論述該計算模型核心思路。最后，對研究背景中的既有建筑結構安全性進行分析，分析結果表明，該建筑處于二級，可繼續(xù)使用，但應對局部構件進行補強。本文研究內容對合理利用老舊建筑物、延長建筑使用壽命具有現實意義。

關鍵詞：既有建筑；安全性分析；模糊綜合評價；混凝土強度；碳化深度

中圖分類號：TU 746；TU 93" 文獻標志碼：A

20世紀80年代我國建筑行業(yè)發(fā)展迅速，建設了大量的民用、工業(yè)建筑，存在建筑標準較低、建筑施工技術相對落后、建設年代久遠、建筑材料老化、腐蝕等問題，使大多年代久遠的既有建筑存在不同程度的損傷[1-2]。如果繼續(xù)使用，就可能會影響人民群眾生命財產安全，而拆除重建又會對居民正常生活、資源環(huán)境以及生態(tài)環(huán)境等產生不利影響[3]。因此如何科學、合理修繕現狀老舊建筑、盡量恢復其正常使用功能延長其使用壽命是現階段建筑行業(yè)一個重要的研究方向[4]。在前人的研究中，針對既有建筑多采用強度、耐久性以及外觀等方式分別對建筑鋼筋混凝土結構安全性進行分析，各參數自成系統(tǒng)，缺乏整體性評價理念?；诖?，本文引入數學模型建立既有建筑整體性評價模型，對既有建筑安全性進行評價。

1 研究背景及結構檢測結果

1.1 研究背景

某地下商場始建于20世紀90年代，結構類型為框架結構，該建筑物主要作為地下商城使用至今，該建筑設防烈度為7度，結構安全性等級為1級。該建筑物為地下一層鋼筋混凝土樓蓋結構，局部為框架結構，采光采用鋼網架結構，該商場有9處出入口，建設時主要將其作為地下人防設施，后因時代發(fā)展以及經營需求更改為地下商城。該工程由鋼筋混凝土建設而成，因此其安全性分析主要是針對鋼筋混凝土現狀條件進行檢測和分析，為確保建筑物使用安全，對該建筑鋼筋混凝土工程外觀、強度以及耐久性等進行檢測。

1.2 外觀檢查

由于建設年代久遠，經現場查看，未發(fā)現該建筑工程鋼筋混凝土結構發(fā)生明顯的變形、傾斜等現象，墻體結構也未發(fā)現明顯酥松，不存在因地基不均勻沉降而導致鋼筋混凝土結構裂縫的現象，基本確定該商城不存在嚴重靜載缺陷，但使用年代較長，混凝土結構存在不同程度的損傷，主要損傷情況如下。1）柱23/D、33/J、33/A等存在受壓貫穿裂縫、混凝土結構出現開裂、鋼筋銹蝕。2）柱12E、36G等位置發(fā)現豎向受壓裂縫和混凝土開裂。3）柱28/F在使用過程中出現局部破損、鋼筋外露。4）板12-16/C-E、1-3/D-E底部存在露筋、裂縫等。5）變形縫存在漏水現象。6）梁4-6/A、14/G側面存在裂縫。7）梁26-28/D存在破損、鋼筋外露。

1.3 結構強度抽檢

檢測過程中采用取芯室內試驗和現場回彈法對現狀鋼筋混凝土強度進行綜合評定，部分評定結果見表1，所有測點所得修正后混凝土強度值分布如圖1所示。本工程中鋼筋混凝土強度檢測多集中在30MPa左右，大部分測點實際強度大于24MPa，僅有一處修正后強度值為23.3MPa（小于24MPa），結合混凝土外觀檢測結果可知，在鋼筋混凝土結構強度方面，本工程并未存在明顯缺陷和問題。

1.4 耐久性檢測

本工程針對梁板柱不同位置進行耐久性測試，部分成果見表2。在3種構件中，氯離子含量均小于0.7%，且大部分集中在0.4%以下。同時，比較保護層厚度與碳化深度的測試值可知，總體碳化深度較低。

2 建筑安全性評價結果

2.1 單一因素評估

對既有建筑的鋼筋混凝土結構進行安全性評價的過程存在大量的不確定性因素，無法準確、定量地對建筑鋼筋混凝土結構安全性進行評定，而模糊數學作為一門研究和處理具有模糊性現象的數學方法，能夠精準地對模糊先行進行數學描述[5-6]。因此，本研究引入模糊數學理論，對建筑鋼筋混凝土結構單一安全鑒定結果進行評定并形成矩陣，以便對建筑鋼筋混凝土結構進行綜合評定。

針對影響建筑鋼筋混凝土的單一耐久性指標，首先應確定耐久性評價等級，本研究根據相關規(guī)范要求并結合工程實際，建立鋼筋混凝土構件安全性等級分級，見表3。

其次，根據不同指標檢測值與結構安全性之間的關系，采用分級隸屬度函數，確定評價矩陣，以混凝土強度為例，將混凝土強度檢測值f1與混凝土強度設計值f2的比值P作為評價指標，并根據混凝土強度比數值結合混凝土強度分級隸屬度函數（如圖2所示）建立單一因素評估結果。

根據上述隸屬度函數原理，分別對檢測獲取的各單一因素與鋼筋混凝土強度之間建立關系，見表4。并采用隸屬度函數建立各因素的評估結果。

2.2 建立評價體系

多級模糊綜合評定方法是模糊關系合成原理，對多個因素對主體的隸屬度等級進行綜合性評價的一種方法，能夠對不確定信息進行量化，并得到評價對象的評價結果。結合本研究內容建立的二級模糊綜合評價層次模型如圖3所示。本文建立的二級模糊綜合評價模型中一級指標為鋼筋混凝土結構構件的部位或屬性，如此劃分的原因在于不同地區(qū)、不同建筑類型、不同使用過程所造成的現狀建筑混凝土結構受損情況不一致，導致不同構件之間不具備可比性。而對相同構件來說，根據結構安全性檢測結果并結合上文所述單一因素評價方法建立評價矩陣，以此實現模糊問題數值化，以便后續(xù)分析。

根據上述計算原則，首先將安全性分析分為若干個不相交的子集，在本文建立的多級模糊綜合評定方法中，先將安全性分析分為若干個不相交的子集，該因素集為一級指標，隨后根據上述計算原則，結合上文所述單一因素評價方法，將單個因素轉換為二級指標，如公式（1）所示。

U={ui1，ui2，...，uij} （1）

式中：uij為第i個因素子集中的第j個二級指標。

針對同級因素的重要性程度，可采用層次分析法，以數字標度法建立評價矩陣，并計算得到同級因素之間的重要性程度矩陣，如公式（2）所示。

A={a1，a2，...，am} （2）

式中：A為評價等級權重。

公式（2）是以權重形式表示的評價矩陣，該矩陣在建立過程中具有一定的主觀性，因此需要對上述矩陣進行歸一性和非負性檢驗，檢測方法可參照層次分析法對權重矩陣的檢測方法，如果所構建的評價矩陣不能夠滿足相關要求，就需要進一步修改直至滿足要求。

隨后從影響評價對象的單個因素出發(fā)，建立評價對象對因素集元素的隸屬程度，如公式（3）所示。

（3）

式中：rij為因素集中第j各因素的隸屬度。

將相同指標下的單個因素所建立的隸屬程度建立為該指標下的模糊評價關系矩陣，如公式（4）所示。

R={rij} （4）

分別對單個因素的模糊評判結果建立集合為R，評估的計算過程如公式（5）所示。

B=A·R （5）

綜上所述，矩陣B為最終的模糊綜合評判結果。

2.3 研究背景安全性評價結果

根據上文所述評價方法，結合層次分析法，計算所得研究背景中建筑安全性對于一級指標的權重如公式（6）所示。

A1=（0.59，0.23，0.18）

A21=（0.35，0.23，0.14，0.12，0.16）

A22=（0.30，0.37，0.09，0.10，0.14） （6）

A23=（0.42，0.25，0.12，0.12，0.09）

以柱為例，所建立的模糊評價關系B2如公式（7）所示。

（7）

B2=（0.335，0.200，0.074，0.242，0.120）。

上述結果即為柱構件的模糊評價關系，按照上述計算方法分別計算梁、板的模糊評價關系，并將其作為R1，隨后計算研究背景的模糊評價關系，如公式（8）所示。

B=（0.150，0.421，0.125，0.201，0.090） （8）

根據上述計算結果，結合最大隸屬度原則，認為研究背景的建筑鋼筋混凝土結構安全性等級為二級，即結構安全性較好，該建筑物可繼續(xù)使用，但需要對具體病害位置進行處理。

3 結語

本文以實際工程為研究背景，在結構檢測結果的基礎上，系統(tǒng)綜合地對既有建筑安全性進行分析評價，所得結論如下。1）針對建筑鋼筋混凝土結構檢測所得各類參數，引入數學方法，建立安全性評價模型，該模型能夠將模糊問題數值化、分散參數系統(tǒng)化，實現了整體、系統(tǒng)、準確地對既有建筑安全性進行分析的功能。2）采用所研究的既有建筑安全性評價模型對研究背景進行評價，評價結果顯示，該建筑物混凝土結構安全性等級為二級，須對病害位置進行修補處理。

參考文獻

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