混凝土結構房屋安全性鑒定常見問題探索與研究

張承豐

安全性鑒定有著提高工效、節省費用的優點，在安全大檢查中有較強的適用性。隨著城市化進程的不斷加深，建筑業已從增量變為存量。近幾年，既有房屋出現了較多的安全事故，已經引起黨和政府的高度關注，本文從安全性鑒定適用條件，調查、檢測、裂縫分析及承載能力評定等較常見問題，跟讀者共同進行探討、分析，并提出一些觀點、建議及做法。

一、安全性鑒定適用條件

安全性鑒定主要是指對建筑結構的承載力和結構整體穩定作出評價，通過外業調查、檢測獲得資料數據，通過內業驗算、分析進行鑒定評級。安全性鑒定是可靠性鑒定的一部分，在房屋建筑安全大檢查及應急鑒定中，可提高工效和節省費用。但行業中容易混淆的是當建筑物進行改造加固時通常也只做了安全性鑒定，往往忽視做使用性鑒定，致使后續加固改造設計依據不充分。比如上部結構側向位移過大時，雖未影響到結構安全性，但幕墻或填充墻已產生變形開裂、破損，電梯軌道變形過大已影響正常運行；結構受拉裂縫寬度雖未影響到結構安全，但裂縫寬度過大令用戶感到不適、不安及影響結構耐久性等?！睹裼媒ㄖ煽啃澡b定標準》GB 50292-2015（簡稱規范GB 50292-2015）第3.1.1條明確安全大檢查可僅做安全性鑒定，加固改造則應做可靠性鑒定；《混凝土結構加固設計規范》GB 50367-2013（簡稱規范GB 50367-2013）3.1.1條明確加固改造設計應根據可靠性鑒定結論及委托方要求進行。

二、調查階段常見問題

1.地基基礎排查中不均勻沉降的特征、危害

不均勻沉降會引起建筑周邊的散水、地面開裂、錯位及上部結構傾斜、開裂等，應根據勘察報告及圖紙等綜合分析判定，并要注意建筑物及其地面有無修復歷史，以免誤判。上部結構變形的可通過全站儀、水準儀或線錘等觀測傾斜度、沉降差。鑒于不均勻沉降引起的框架結構變形反應，沉降大的框架柱可出現水平細縫，與其交接的梁底可出現拉剪裂縫，另一端則在梁頂面出現拉剪裂縫或地面磚空鼓、開裂，一般在框架底層反應比較明顯，往上逐層會有減弱的傾向。伴隨著沉降差的不斷加大，會導致框架柱內力發生重新分布，沉降大的框架柱軸力會減小，相鄰沉降小的框架柱軸力則不斷加大，甚至超過極限受壓承載力發生壓屈破壞，從而影響結構整體安全。當沉降引起上部結構開裂、傾斜或地基沉降仍未穩定時，建議加強監測或盡快進行加固處理。

2.荷載及上部結構

詳細調查中應注意現狀使用功能、隔墻布置、裝飾構件、填充墻材料及其厚度等是否與原設計圖一致，其任何改動都會對荷載造成影響。如在自建房鑒定中原設計圖填充墻為加氣混凝土砌塊，經現場開鑿檢查又為燒結粘土磚，由于兩種材料容重相差大，填充墻所占建筑物總荷載的比重又比較大，若按加氣混凝土砌塊的荷載輸入則對計算結果有較大影響。調查中施工變更、竣工圖等資料往往存在缺失難以收集，甚至存在業主或施工隊肆意更改設計的現象，因此在可信度不高時建議對所有軸線、層高、荷載、結構構件布置及截面尺寸等逐一排查，當發現與原設計圖有差異時應加強復核、檢測。

3.常見裂縫分析

裂縫是鋼筋混凝土結構調查中最常見的問題，按成因可分為受力裂縫和非受力裂縫兩大類，工程中約20%為受力裂縫，80%是非受力裂縫。

荷載的增加或承載力的不足是出現受力裂縫的主要原因。眾所周知鋼筋混凝土構件正截面計算不考慮混凝土的抗拉強度，正截面受壓或斜截面受剪則考慮混凝土的剪壓貢獻，因此混凝土構件受拉的縫寬在一定范圍內不會造成安全隱患，剪切和受壓則不同，無論其縫寬大小，一旦裂縫出現就會降低承載力，GB 50292-2015表5.2.5規定剪切和受壓只要出現裂縫就評為cu或du級，《工業建筑可靠性鑒定標準》GB 50144-2019（簡稱規范GB 50144-2019）第6.2.2條也有類似規定。

造成非受力裂縫的原因主要有鋼筋銹蝕、溫度、干縮及材料自身收縮等，在工程中難于避免，但縫寬過大時也會間接引起結構安全，如鋼筋銹蝕導致其有效截面縮小，鋼筋銹蝕體積脹裂保護層降低鋼筋錨固力及超過鋼筋強度設計值等。GB 50292-2015第5.2.6條也規定了不適于承載的非受力裂縫，視其嚴重情況定為cu或du級。

裂縫的判定應根據力學知識、設計和施工經驗等因素綜合分析判別，切忌教條主義，以下列舉幾種常見裂縫的成因分析。

混凝土中鋼筋銹蝕所引發的非受力裂縫在工程中較為常見，其主要原因是混凝土碳化使混凝土保護層疏松，讓水與空氣侵入，致使鋼筋銹蝕體積膨脹，故其走向特征一般沿主筋縱向銹蝕脹裂，由于室外露天構件容易接觸到水氣，混凝土容易碳化、鋼筋容易銹蝕，故混凝土保護層很容易被鋼筋銹蝕脹裂，由此陷入惡性循環。在構件角部由于混凝土受潮碳化的面積相對較大，鋼筋銹蝕的脹裂通常也先是由角筋開始?？蚣苤孛孑^小時，鋼筋銹蝕脹裂導致框架柱截面的縮小，應注意其對受壓承載力的影響。

另一種較常見的是結構構件受溫度收縮、干縮及材料自身收縮造成的非受力裂縫。以單向板為典型說明，其非受力裂縫的出現常與短跨向平行，有時還帶板角斜裂縫，其開裂機理長跨比短跨剛度小，因此長跨分配的彎矩、剪力小很多，故長跨受力一般不會先于短跨開裂。另外長跨長度較大，受溫度、干縮及材料自身收縮影響大，其收縮長度大，支座約束剛度相等的情況下長跨比短跨收縮力大，在抗裂鋼筋不足的情況下就容易出現裂縫。鋼筋混凝土梁頂面和底面由于有較多鋼筋約束，當腰筋不足時收縮裂縫在梁高腹部呈現出棗核狀。通常室外露天構件由于受溫差、干縮環境影響大，故更容易出現開裂。對于其它非受力裂縫，如混凝土初期成型、養護或水泥安定性問題所引發的裂縫，其走向多為不規則的網狀裂縫。

鑒于受力裂縫的判定，構件受壓破壞時一般出現短密且平行于受力方向的劈裂縱向裂縫；受拉破壞則出現垂直于受力方向的橫向裂縫；受扭構件破壞為相鄰面45度走向，呈螺旋狀的斜裂縫。梁彎剪裂縫一般沿支座中下部斜向平行。軸心拉壓構件、偏心拉壓構件及受彎構件不同部位的裂縫鑒別，可根據受力狀態及裂縫走向等綜合分析判定。

三、結構檢測

1.混凝土抗壓強度檢測方案的優化

結構混凝土齡期不大于1000天時，一般采用回彈法，超過齡期1000天，建議用回彈法鉆芯總體修正量修正，可減少對結構的損傷，如完全采用鉆芯法，在某些情況下會造成安全隱患，如某始建于上世紀八十年代的三層框架結構，框架柱截面只有300 mm ×300mm，用直徑100mm的鉆頭取樣約縮小原截面的1/6，由于建造時還未普及商品混凝土，現場自拌的混凝土強度普遍離散很大，致使某些框架柱混凝土強度比較低，再削弱截面就對結構很不利。優化方案后改用不小于70mm直徑鉆頭抽樣，并結合回彈法鉆芯總體修正量修正，從而減少了構件的破損程度和數量。當混凝土齡期不大于2000天時，也可采用超聲回彈綜合法檢測，但檢測混凝土聲速時受鋼筋干擾大，須先對鋼筋掃描避開檢測，且不適用于表面缺陷或損壞的混凝土。當混凝土齡期超過2000天，又沒有條件鉆芯時，可對回彈測區混凝土抗壓強度換算值按GB 50292-2015附錄K相關標準進行修正（但該法不適用于仲裁）?？傊?，混凝土強度檢測方法應以提高可信度、減少結構損傷為原則，有爭議時仍以鉆芯法為準。

2.鋼筋檢測存在的困擾

既有建筑物結構檢測鋼筋有電磁掃描法、直接法、雷達法。工程中常用電磁感應法與直接法，電磁感應法的磁通量與鋼筋直徑、保護層厚度有關，同一方程不能同時求解兩參數，在檢測鋼筋直徑時，保護層厚度偏差大難于確定，故無法精確計算出鋼筋直徑。用直接法測量鋼筋直徑，即鑿開后清理干凈，直接用游標卡尺測量3次計算算術平均值，雖可精確計取鋼筋直徑，但檢測過程中過多的開鑿對結構損傷很大，即使修復也難以保證其質量不受到影響。因此，鋼筋直徑、根數（特別存在多排鋼筋的情況）能否直接精確的測出，還有賴于檢測技術的突破，特別對于那些沒有圖紙的鋼筋檢測顯得尤為迫切，此弊端已成為行業痛點。

3.承載能力評定混凝土結構構件的安全等級的常見誤區及其相應措施

承載力評定混凝土結構構件的安全等級是鑒定工作的核心內容，現階段有些從業人員仍習慣用鋼筋面積比來評定構件承載能力的安全等級，而不是用抗力（R）效應（r0S）比去評定，因此通常出現比值偏小的情況，從而導致構件安全等級降低?，F以下圖框架梁端部受彎承載能力的評定來說明其差值來源：假定梁端截面負彎矩設計值r0S（M）=-323 kN·m，混凝土強度等級為C30，可知相對受壓區高度xb=122.4mm，計算配筋結果為原配筋4根25可知相對受區高度xb=100.9mm，得出抗力R（Mu）=100.9×300×14.3×（457.5－100.9/2）＋762×360×418.5=291 kN·m，抗力與效應比R/r0S=291/323=0.90；鋼筋面積比則為1964（實配4根25）/2221（計算配筋）=0.88，若按GB50292-2015評定，可見框架梁的安全等級cu級就降低成為du級。另外，計算模型輸出的配筋有時又是以最小配筋率構造控制，其鋼筋面積比用來評定構件的承載能力顯然不合理。

以上表明用鋼筋面積比來評定構件承載力安全等級是不科學的，但復核中把所有原配鋼筋通過人工手算還原成構件抗力R與效應r0S去比較，其工作量會非常繁重，效率也會大打折扣。建議在計算模型中直接輸入原配筋，這樣也使得結構計算模型的剛度、變形等與工程實際更加接近。鑒于實際配筋的輸入時，如對照圖紙逐一手工輸入，無疑又是一道大工序，實際工程應用中，可將梁板平法配筋CAD電子版圖，經配筋修改、字符和圖層匹配等處理后，直接導入結構計算軟件，在結構計算軟件自動直接評出構件安全等級，準確且高效。鑒于有些項目存在只有藍圖的情況，藍圖掃描的PDF位圖圖像要準確還原成CAD的矢量圖像，技術上尚還存在一定困難。

四、結束語

綜上所述，鑒定工作涉及建筑材料、施工、檢測及設計等內容，知識面廣、綜合性強，應在工作中對發現的問題不斷進行探索、分析、總結和創新。從業人員刻苦鉆研專業知識，深刻理解規范，不斷升華技術理論，不斷提高專業素養，從實踐中來、到實踐中去?？蒲袡C構、廠家應不斷改進、攻克軟件及檢測設備的瓶頸技術，始終以科學技術為第一生產力，著力提高效率，在不同層面共同推動，實現行業高質量發展，為社會主義現代化建設保駕護航。