建筑結構鑒定檢測與加固改造點滴談
房屋產生了質量問題及事故，可從勘察、設計、施工、材料、使用和災害侵襲等方面來分析原因，然后做出鑒定結論、進行處理。根據有關事故統計：設計錯誤占18.5%、施工不當占34.9%、設計施工均不當占28.7%、無證設計無證施工占68%、其他占17.9%；施工期間事故占77.5%、使用期間事故占23.5%。經過我國大量專業技術工作人員對建筑物多年理論研究和實踐經驗的總結，并參考國外的經驗，制定了一系列國家標準和行業標準：[1]《民用建筑可靠性鑒定標準》（GB 50292—1999）、[2]《建筑抗震鑒定標準》（GB 50023—95）、[3]《危險房屋鑒定標準》（JGJ 125—99）、[4]《房屋完損等級評定標準》（1985試行本）、《工業廠房可靠性鑒定標準》（GB 144—90）、《鋼鐵工業建（構）筑物可靠性鑒定規程》（YBJ 219—89）、《混凝土結構加固技術規范》（CECS 25:90）、《鋼結構加固技術規范》（CECS 77：96）、《建筑抗震加固技術規程》（JGJ 116—98）、《地基處理技術規范》（JGJ 79-91）、《既有建筑地基基礎加固技術規范》（JGJ 123-2000）、《古建筑木結構維護與加固技術規范》（GB 50165—92）等。對建筑物的鑒定和加固技術用章程將它們確定下來，對保證工程質量、消除安全隱患、防止事故發生、確保人民生命財產安全、統一標準、節約材料都起到了重要作用。文獻[1]是以概率理論為基礎，將“構件”、“子單元”、“鑒定單元”三個層次的安全性和正常使用性分別評為四個等級。文獻[2] 采用兩級鑒定法，是篩選法的具體應用，將抗震構造要求和抗震承載力驗算要求更緊密配合在一起，具體體現了結構抗震力是承載能力和變形能力兩個因素的有機結合，并按建筑類別（甲、乙、丙、丁）和設防然度（6、7、8、9度）區別對待。文獻[3]以模糊數學理論為基礎，分“構件”、“房屋組成部分”、“房屋”三個層次，將單個構件分為“危險”和“非危險”，將房屋組成部分劃分為a、b、c、d四個等級，將房屋評定為A、B、C、D四等級（非危房、危險點房、局部危房、整棟危房）。文獻[4] 則采用的是傳統經驗法，按結構、裝修、設備三個層次的完損程度將房屋評定為完好房、基本完好房、一般損壞房、嚴重損壞房四個等級，適用于一般比較簡單的中小型房屋。
2 綜述
結構的可靠性是指結構在規定的設計基準期（一般為50年）內，在正常設計、正常施工、正常使用的條件下，完成預定功能的能力，是結構安全性、適用性、耐久性的總稱。“安全性”即建筑結構在規定的條件下應能承受可能出現的各種荷載及外加約束作用，以及遇到偶然事件時應能保持必要的整體穩定性；“適用性”即建筑結構在正常使用時，應能滿足正常的使用要求，如不能有過大的變形、裂縫等；“耐久性”即建筑結構在正常使用、正常維護下，材料性能雖隨時間推移而變化，但仍能滿足預定功能的要求（如在基準期內，砂漿粉化、磚墻體風化、砼的碳化、鋼材的銹蝕及木材的腐朽等均不能超過規定的限值）。文獻[1]中“正常使用性鑒定”即包括上述“適用性”和“耐久性”的鑒定。結構耐久性鑒定只能根據現有結構的耐久性性能及使用中的耐久性累積損傷信息反饋，鑒定的重點是根據結構的損傷程度、損傷速度、維修狀況及其對結構安全的危害程度等，推算其結構自然壽命的剩余耐久年限，估計結構在正常使用、正常維護的條件下，繼續使用是否能滿足下一個目標使用年限的要求。結構可靠性鑒定就是通過調查、檢測、分析和判斷等手段對實際結構的“三性”進行評定的過程，結構質量檢測好比醫生看病時的各種檢查化驗，目的在于解決在缺乏資料的情況下，對舊建筑物進行鑒定、加固、改建、擴建，或由于超載使用、結構存在過度變形裂縫、腐蝕、火災、爆炸、地震等造成建筑物損傷等情況，都必須通過結構檢測來確定材料的力學性能、結構實際工作狀況和承載能力，測取一些必要的數據，為鑒定及加固改造提供依據。結構檢測內容主要為材料強度、結構裂縫、結構變形、結構缺陷、結構腐蝕、荷載條件及結構幾何尺寸等。通過結構損傷分析原因及其對結構的危害，作出鑒定結論，最后應對現存建筑物提出處理意見，確定是否需要進行加固。如果可以利用設計時的安全儲備，則修補能解決問題的就不要進行加固，可避免加固過程中使結構受損加劇或出現新問題。若結構存在的損傷影響了結構安全，威脅了人民生命財產的，但有修復和保存價值或較拆除重建更經濟時，則應及時進行加固處理。對有紀念意義或有文物、歷史、藝術價值的建筑物，也應予以修復和保存。加固不能盲目進行，應仔細全面進行設計，從實際出發，因地制宜，切實可行，并繪制詳細而完備的施工圖。加固施工應嚴格按圖紙進行，這是一項細致而緩慢的工作，要加強觀察，注意先支撐后加固，以保證施工人員安全。簡而言之，檢測體現科學性、鑒定具有法律性、加固改造反映經濟性，檢測為鑒定提供數據，鑒定為加固改造提供依據。
鑒定檢測的內容
1、鑒定檢測的原因
2、建筑物經過長期使用，不同程度地發生老化。
3、建筑物由于某種原因發生失穩，連接失敗或錨固性破壞等。
4、建筑物發生了異常變形、裂縫等。 4、由于工藝改革，使用條件發生了變化而需要重新鑒定。
5、一些具有特殊用途的重要建筑物需要定期檢查、鑒定。
6、建筑物受地震、火災、臺風、爆炸等突發性的外加荷載作用等而造成的損壞程度的鑒定。
檢查要點、檢測方法和鑒定分析
一、地基基礎
（一）檢驗：
1、地基沉降；2、建筑物所受地形狀態和環境； 3、相鄰建筑施工的影響； 4、地震影響。
（二）評定：
1、地基不均勻變形； 2、斜坡滑動； 3、腐蝕性作用。建筑物使用階段的沉降觀測的期限:
1、砂土地基2年。 2、膨脹土地基3年。 3、粘土地基5年。 4、軟土地基10年。 建筑物竣工后的第一年內，每隔2–3月觀測一次，以后適當延長至4–6月，直至達到沉降變形穩定標準（沉降速度＜0.01～0.04mm/d）為止。
應在使用期間進行沉降觀測的建筑物:
1、地基基礎設計等級為甲級的建筑物。 2、復合地基或軟弱地基上的設計等級為乙級的建筑物。 3、加層、擴建的建筑物。 4、受鄰近基坑開挖施工影響或受場地地下水等環境因素變化影響的建筑物。
混凝土結構
（一）檢查要點：
1、首先應檢查和考慮結構由于材質不良所產生的影響；2、其次要考慮結構問題，所涉及的有設計計算方面的原因及施工方面的原因；
3、從使用上講，保證建筑物處于正常受力條件和外界環境要求下工作是防止發生事故的根本；
4、另外，建筑物應正常維護。
（二）檢查和評定：
1、材質檢驗和測定； 2、結構構件承載能力的檢驗和評定；3、裂縫和變形的檢驗和評定； 4、構件連接的檢驗與評定。
混凝土強度偏低對承載力的影響
軸心受拉：
軸心受拉構件設計時本來就不考慮混凝土參加工作，混凝土強度偏低無影響，也無需加固，僅從耐久性出發，對表面修補即可。
軸心受壓：
由于一般軸心受壓構件配筋率較小（ρ≤1%），可見受壓構件承受的荷載大部分由混凝土來承擔，構件混凝土強度偏低，對構件承載力的降低幾乎成正比。
受彎構件 :
正截面
混凝土強度偏低對受彎構件正截面的承載力影響幅度不大，（例如：ρ=0.2%–1%的構件，混凝土強度等級由C20降到C10，正截面承載力減少1%–5%）；
斜截面
對受彎構件斜截面的受剪承載力降低是明顯的（例如：一段正常設置箍筋和彎起鋼筋的受彎構件中，混凝土強度等級由C20降到C10，斜截面的受剪承載力降低20%–40%）。
受沖切面
鋼筋混凝土沖切面承載能力幾乎全部由混凝土承擔，混凝土強度偏低，對其影響最甚，基本上成正比降低。
砌體結構
（一）砌體結構缺陷和癥害的檢查：
1、磚、砌塊、石料、砂漿等強度變化，腐蝕、風化及凍融損壞等；
2、裂縫檢查；3、結構損傷及砌筑質量檢查；
4、變形檢查；
5、連接檢查。
6、圈梁、構造柱檢查；
7、墻體穩定性檢查。
（二）缺陷和癥害的基本分析：
1、砌體承載能力不足；
2、砌體裂縫：
（1）地基不均勻沉降引起的裂縫； （2）地基不均勻凍脹引起的裂縫； （3）溫差影響； （4）地震。3、砌體的酥化與解體。
（三）砌體結構的檢測與評定：
1、砌體強度及有關參數的測定方法：
（1） 扁式液壓測力器原位試驗法；
（2） 現場截取標準試件法；
（3） 回彈法、超聲波法、化學分析法等；2、結構構件承載能力的檢驗與評定；
3、砌體裂縫的檢驗與評定；
4、砌體結構構造的檢驗與評定。
鋼結構
（一）鋼結構缺陷和損壞及其原因分析：1、鋼結構的損壞特征： （1）整體性的破壞； （2）幾何形狀失真； （3）連接破壞； （4）結構變形； （5）腐蝕破壞。
2、鋼結構損壞的原因分析： （1）力作用引起的損壞； （2）溫度作用引起的損壞； （3）化學作用產生的損壞。
（二）鋼結構的檢驗和評定：
1、材質檢驗與測定； 2、鋼結構構件承載能力的檢驗與評定； 3、鋼結構構件變形的檢驗與評定； 4、鋼結構構件銹蝕和損傷的檢驗與評定。
圍護結構
檢查要點：
（一）1、屋面系統及地面散水、排水溝（管）；
2、墻體（圍護磚墻或砼墻板、女兒墻、屋檐、泛水、圍廊、挑臺、雨篷及門、窗）；
3、地下結構的防滲漏及使用功能；
4、防護設置（隔熱、防爆、排煙等）。
（二）圍護結構的功能評定：按以上四個部分，以影響最大的一項作為評定等級。
維修、加固及改造處理對建筑物維修、加固、改造是一項比新建工程更復雜的工作，必須在了解建筑的設計、施工和使用狀況、調查破損情況和破損原因，并且考慮修補后所要達到的使用要求和年限基礎上，才能制定出合理、經濟的維修方法。
維修加固處理的原則
一、設計應簡單易行、安全可靠； 二、施工要求在不影響或少影響工作和生活的條件下進行；
三、盡量保留原有建筑物或減少拆除工作量；
四、對施工組織、工藝布置、施工方法和技術等應有特殊的安排；
五、應經濟合理，不能只注重表面，而留下隱患，但也不要過于謹小慎微，把問題搞得很復雜，造成不必要的浪費。
維修加固處理的內容
一、地基基礎加固；
二、復位糾偏； 三、結構補強；
四、裂縫修補；
五、防滲堵漏；
六、擴建改造；
七、部分或全部拆除；
八、整體平移、旋轉。
處理方法和技術
一、混凝土結構加固方法、技術：
1、加大截面法、外包型鋼法、粘貼纖維增強材料法、鋼筋套箍法、粘鋼法、錨栓錨固法、預應力法、改變結構傳力途徑法、壓力灌漿修補法、焊接補筋法、加掖法、噴射混凝土補強法。
2、托換技術、植筋技術、裂縫修補技 術、碳化砼修復技術、砼表面處理技術、填充密封技術、化學灌漿技術、結構構件移位技術、調整結構自振頻率技術。二、砌體結構加固方法：
1、鋼筋混凝土外加層加固法（噴射混凝土）；
2、鋼筋水泥砂漿外加層加固法（噴漿）；
3、增設扶壁柱加固法；
4、外包鋼加固法；
5、預應力撐桿加固法；
6、增改圈梁、構造柱加固法；
7、增設梁墊加固法；
8、局部拆砌加固法；
9、裂縫修補加固法。
三、鋼結構加固技術：
1、改變結構計算圖形的加固；
2、加大構件截面的加固；3、連接的加固與加固件的連接；
4、裂紋的修復與加固。
四、地基基礎加固處理方法：
1、 基礎補強注漿加固法；
2、 加大基礎底面積法；
3、 加深基礎法；
4、 坑式托換法；
5、 錨桿靜壓樁法；
6、 樹根樁法；
7、 坑式靜壓樁法；
8、 石灰樁法；
9、 砂石樁法；
10、換填法；
11、預壓法；
12、強夯法；
13、振沖法；
14、注漿加固法；
15、高壓噴射注漿法；
16、土或灰土擠密樁法；
17、深層攪拌法；
18、硅化法；
19、堿液法；
20、迫降糾傾技術；
21、頂升糾傾技術；
22、深基坑復合土釘支護技術。 五、擴建改造主要有加層改造、拓寬改造、接長改造。關鍵都集中在新舊房屋交接處的合理構造上，這是實現房屋功能改造和滿足安全度的重要保證。
六、拆除技術主要有機械拆除法、控制爆破法及靜態破碎劑法三種。
抗震鑒定與抗震加固
“抗震鑒定”是通過檢查現有建筑的設計、施工質量和現狀，按規定的抗震設防要求，對其在地震作用下的安全性進行評估。“抗震加固”是指使現有建筑達到規定的抗震設防要求而進行的設計及施工。地震中建筑物的破壞是造成地震災害的主要原因。現有建筑相當一部分未考慮抗震設防，有些雖然考慮了抗震，但與第三代烈度區劃圖等的規定相比，并不能滿足相應的設防要求。1977年以來建筑抗震鑒定、加固的實踐和震害經驗表現，對現有建筑進行抗震鑒定，并對不滿足鑒定要求的建筑進行適當的抗震加固是減輕地震災害的重要途徑。現有建筑進行抗震鑒定的目標，比抗震設計規范對新建工程規定的設防標準低。我國第一部抗震設計規范是1974年才正式實施的，在此之前絕大部分建筑未考慮抗震設防，在此之后有些地區因設防烈度的提高而使原有按較低烈度設防的建筑可能不滿足相應的抗震要求。我國現有位于6度及6度以上地區需要抗震鑒定加固的建筑有7億多平方米，已經加固的僅有2億多平方米。由于6度時仍然有相當震害，近年來不少強震發生在6度區，造成很大損失，對6度抗震設防區的現有建筑進行抗震鑒定是必要的。由于歷史原因，現有建筑相當一部分不能滿足抗震要求，我國對現有建筑的抗震加固是非常重視的，自1977年到1989年底全國共加固32.15億多m2的建筑，用于抗震的經費共33.5億元。經過加固的工程，有的已經受了地震的考驗，證明了抗震加固是確保生產發展和人民生命安全積極而有效的措施，現有建筑的抗震加固的目標，與文獻[2]保持一致，這一目標比新建建筑的設防要求為低。抗震鑒定是加固的前提，鑒定與加固前后連續。
結語
當今世界上經濟發達國家的工程建設大體經歷了三個階段：大規模新建；新建與維修改造并重；部分新建重點轉向舊建筑物的維修改造，并使其進一步現代化。二十世紀七十至八十年代，世界各國開始重視建筑物維修改造業在建設中的重要使用。例如瑞典1983年建筑業總投資的50%是維修改造投資；美國勞動部預言維修改造業將是最受歡迎的九個行業之一；美國1978年維修改造業的投資是1965年的3.8倍；前蘇聯第九和第十個五年計劃中的維修改造業的投資占工業建筑總投資的65%。我國一五期間新建建筑投資占基建總投資的95.8%，而六五期間只占45%，說明我國正處于這一轉變中。維修改造好現有建筑并使其現代化，則必須進行調查、檢測和鑒定，這將是一項十分艱巨的任務。