現代建筑結構檢測與加固施工技術

楊波

（牡丹江市建筑科學研究院，黑龍江 牡丹江 157000）

在需要對建筑物的施工質量進行評定時,或當建筑物由于某種原因不能滿足某項功能的要求或對滿足某項功能的要求產生懷疑時,就需要對建筑物的整體結構、結構的某一部分或某些構件進行檢測。當判定被檢結構存在安全隱患時,就應該對其進行加固處理,或者拆除。

以前,建筑結構檢測、加固的重點主要是面對舊房,但近十年來,無論舊房或新房都存在著檢測、加固的問題,建筑結構檢測檢測、加固的工作越來越多。一般來說,在下列情況下要對建筑物進行檢測、鑒定和加固:(1)設計不周或有誤;如對工程地質、水文地質尾部和地基情況了解不全,地基承載力估計過高,漏算或少算作用于結構上的荷載;設計人員受力分析概念不清,結構內力計算錯誤等;(2)施工質量低劣;如混凝土強度等級低于設計要求,鋼筋混凝土結構構件有蜂窩、孔洞、露筋等缺陷,鋼筋力學性能不符合設計要求;或砌體砌筑方法不當,造成通縫,空心砌塊不按設計要求灌筑混凝土芯柱;或鋼結構的焊接質量或焊縫高度達不到設計要求;(3)使用或改造不當;如未經核算就在原有建筑物上加層或對其進行改造,造成原有結構承載力不足,使用過程中任意改變用途加大荷載;或隨意拆除承重墻或墻上開洞;(4)使用環境惡化;如結構長期受到高溫、振動、酸、堿、鹽、雜散電流等不利因素作用,引起結構構件的腐蝕性和損傷等。(5)建筑物年久失修.結構有損傷或破壞,不能滿足目前的使用要求或安全度不足;(6)由于各種災害事件的影響使結構產生裂縫或者破壞;(7)需要對古建筑、歷史性建筑進行進一步維護、保護。

建筑結構試驗檢測技術是以相應現行規范為根據、以實驗為技術手段,測量能反映結構或構件實際工作性能的有關參數,為判斷結構的承載能力和安全儲備提供重要依據。建筑結構試驗檢測不僅對新建工程安全性能的評定起重要作用,而且對于危舊房屋的更新改造、古建筑和受損結構的加固修復等提供直接的技術參數。

1 常用檢測方法

結構檢測工作包括的內容比較多,一般有結構材料的力學性能檢測、結構的構造措施檢測、結構構件尺寸檢測、鋼筋位置及直徑檢測、結構及構件的開裂和變形情況檢測及結構性能實荷檢測等。我們按所檢的結構種類把建筑結構檢測方法分為:混凝土結構檢測、砌體結構檢測、鋼結構檢測和鋼一混凝土組合結構檢測等。對某些結構或構件為獲得其結構承整體受力性能或構件承載力、剛度或抗裂性能,可進行結構或構件的整體性能的靜力實荷檢驗。對某些重要建筑和大型的公共建筑還可進行結構的動力測試。其中靜力實荷檢驗可分為使用性能檢驗、承載力檢驗和破壞性檢驗。使用性能的檢驗主要用于驗證結構或構件在規定荷的作用下不出現過大的變形和損傷,結構或構件經過檢測后還必須滿足正常使用要求;承載力檢驗主要用于驗證結構或構件的設計承載力;破壞性檢驗主要用于確定結構或模型的實際承載力。對混凝土結構的混凝土材料強度目前廣泛應用的檢測方法是鉆芯法和回彈法。鉆芯法是在建筑構件上鉆取混凝土芯樣直接進行抗壓強度檢驗,結果準確可靠,但會造成對結構物局部的損壞,尤其是對重要的結構部位,無法進行大量的檢測。非破損法中的回彈法、超聲法、超聲一回彈綜合法所測定的參數(回彈值、聲速值)對混凝土強度來說并不很敏感,測試結果精度不高。拔出法是一種介于鉆芯法和非破損檢測方法之間的混凝土強度微破損檢測方法,操作簡便易行,對結構物損傷極小,又有足夠檢測精度.尤其是近20年才出現的后裝拔出法無需預先在混凝土中埋置錨固件,而是在己硬化的混凝土上通過鉆孔、擴槽、嵌人的方法將錨固件置人并固定其中,因此,在己硬化的新舊混凝土的各種構件上都可以使用,適應性很強,檢測結果的可靠性也較高,特別是當現場結構缺少混凝土強度的有關試驗資料時,是非常有價值的一種檢驗評定手段。對砌體結構的檢測目前主要使用軸壓法、扁頂法、原位單剪法、原位單磚雙剪法、推出法、筒壓法、砂漿片剪切法、回彈法、點荷法、射釘法。這些檢測方法大致可分為兩類:直接法和間接法,前者為檢測砌體抗壓強度和砌體抗剪強度的方法,后者為測試砂漿強度的方法。直接法的優點是直接測試砌體的強度參數,反映被測試工程的材料質量和施工質量,其缺點是試驗工作量較大,對砌體有一定的損傷;間接法是測試與砂漿強度有關的物理參數,進而推定其強度,“推定”時難免增大測試誤差,也不能綜合反應工程的材料質量和施工質量,使用時具有一定的局限性,其優點是測試工作較為簡便,對砌體工程損傷較少或無損傷。檢測方法的選用應綜合考慮結構情況,選用直接或間接或兩者綜合。

由于鋼結構的材質均勻,因此具有強度、塑性與韌性均能較方便地進行測試的優勢。

2 常用加固方法

一般所需加固的結構大都存在由于結構自身的承載能力因災害(如火災、腐蝕、凍害)或施工質量不到位或功能改變等因素的影響而導致結構承載能力不足的現象,所采用的加固方法多是從提高結構的有效受力面積出發(如加大載面法等)減小截面的應力,或者直接改變結構的受力體系,改變其傳力途徑(如增加支撐法等)從而降低結構構件的受力,最終達到加固的目的。a)混凝土結構加固方法,b)砌體結構加固方法,c)鋼結構加固方法。結構加固中需根據實際條件以及使用要求選擇適宜的加固方法。

對于混凝土結構,在選擇加固方法的同時還需選擇相應的配套技術。其中施工技術一般有:

(1)托換技術。該技術系托梁(或析架,以下同)拆柱(或墻,以下同)、托梁接柱和托梁換柱等技術的概稱。托換技術屬于一種綜合性技術,由相關結構加固、上部結構頂升與復位以及廢棄構件拆除等技術組成,適用于已有建筑物的加固改造。與傳統做法相比,具有施工時間短?費用低、對生活和生產影響小等優點?但對技術要求比較高,需要由熟練工人來完成,才能確保安全。

(2)植筋技術。該技術系一項對混凝土結構較簡捷、有效的連接與錨固技術,可植入普通鋼筋,也可植人螺栓式錨筋,已廣泛應用于已有建筑物的加固改造工程。

(3)裂縫修補技術。該技術根據混凝土裂縫的起因、性狀和大小,采用不同封護方法進行修補,使結構因開裂而降低的使用功能和耐久性得以恢復;主要適用于已有建筑物中各類裂縫的處理,但對受力性裂縫,除修補外,尚應采用相應的加固措施。

(4)碳化混凝土修復技術。該技術系指通過恢復混凝土的堿性(鈍化作用)或增加其阻抗而使碳化造成的鋼筋腐蝕得到遏制的技術,目前這一技術還不夠成熟。

(5)混凝土表面處理技術。該技術是指采用化學方法、機械方法、噴砂方法、真空吸塵方法、射水方法等清理混凝土表面污痕、油跡、殘渣以及其它附著物的專門技術。

3 結語

建筑結構的科學檢測、加固是建筑工程質量安全保障體系中的一個重要組成部分。嚴格遵循規范要求是建筑工程檢測、加固工作的前提。建筑結構檢測、加固的設備在日益發展,同時,結構的問題也經常表現出個性特征,因而檢測、加固方法也必須不斷發展和創新。靈活的運用檢測、加固方法,可以取得事半功倍的效果。加固施工重視施工監測,可以保證施工質量和施工安全。

[1]董海波，董海濤.加固施工技術與建筑結構檢測[J].中國新技術新產品，2009-09-10.

[2]王陸英，王青山.無損檢測技術在建筑鋼結構行業中的應用 [J].科技情報開發與經濟，2009-07-15.