试论建筑结构的检测和加固措施

2013-08-15贾仕军

中国建筑金属结构 2013年2期

贾仕军

（大庆市金城建筑安装工程有限公司，黑龙江大庆166300）

建筑结构试验检测技术：建国初期建造的大量工业与民用建筑，服役期大都超过了50年，存在各种安全隐患。建筑结构试验检测技术是以相应的现行规范为依据、以实验为技术手段，测量有关参数并能够反映结构或构件的实际工作性能，为判断结构的承载能力和安全储备提供重要依据。建筑物在规定的时间内，在规定的条件下（正常设计、正常施工、正常使用和维护），应满足安全性、适用性和耐久性的要求。

1 建筑结构检测在我国的现状

当需要对建筑物的施工质量进行评定时，或当建筑物因某种原因而不能满足某项功能时，或对建筑物满足某项功能的要求产生异议时，就需要对其整体结构或结构的某一部分或是某些构件进行检测，一般需要对建筑物进行检测、鉴定和加固处理的情况有：

因设计不周或有误，如对建筑工程的地质、水文、地基情况了解不全，对地基承载力有过高的估计，从而少算或漏算作用于结构上的荷载；因设计人员受力分析概念不清、结构内力计算错误等；因施工质量不高，如混凝土强度低于设计等级的要求，钢筋混凝土结构构件有孔洞、蜂窝、露筋现象，钢筋力学性能与设计要求不符合等；砌体砌筑方法不当，从而造成通缝、空心砌块不按设计要求灌筑混凝土芯柱。对一些重要的历史性建筑、有纪念意义的建筑需要进行保护时，要对结构进行鉴定和加固；当对建筑物进行改建、扩建和加层时，需对原结构进行鉴定和加固。在对建筑物进行装修中需对结构构件布置有重大改变而影响原结构受力体系时，应对结构进行鉴定和加固。在已有建筑附近进行深大基坑开挖，并且这种开挖会引起土体位移进而会对基坑周围的已有建筑产生有害影响时，应对这些建筑进行鉴定和加固。这也是确保基坑周围已有建筑的安全、确保基坑工程和新建工程顺利进行的重要措施之一。我们按所检的结构种类把建筑结构检测方法分为：混凝土结构检测（如：结构性能实荷检测、混凝土强度回弹法、超声波法、超声回弹综合法、取芯法、拉拨法）、砌体结构检测（如：轴压法、扁顶法、原位单剪法、原位单砖双剪法、推出法、筒压法、砂浆片剪切法，回弹法、点荷法、射钉法）、钢结构检测（如：结构性能实荷检测与动测、超声波无损检测、射线检测、涡流检测、磁粉检测、涂层厚度检测、钢材锈蚀检测）和钢-混凝土组合结构检测（如：钢管混凝土的强度与缺陷检测）等。

2 我国建筑业的考察检测基本设计思路与手法

设计思路首先考察建筑的寿命：耐久性——在一定的环境和使用条件下，随着时间的推移，建筑物对病害及老化的抵抗而保持基本设计功能的能力。设计耐用年限——在正常使用维护条件下，建筑物不需做较大加固处理，就能保证结构安全和主要设计使用功能的年数，在结构设计中又称为“设计基准使用年限”。使用寿命——建筑物或其重要部分从投入使用到废弃不用的时间。建筑物的病害及根源：设计质量水平，特别是设计中对耐久性的考虑；建筑材料性质、质量满足耐久性要求的程度；施工质量和水平、提高混凝土结构耐久性的工艺措施。建筑物使用所处的环境条件：主要是指大气、地下水、工业环境腐蚀因素。

加固原因大致如下：建筑物年久失修，结构有损伤或破坏，不能满足目前的使用要求或安全度不足；由于各种灾害事件的影响使结构产生裂缝或者破坏；施工质量低劣，如混凝土强度等级低于设计要求，钢筋混凝土结构构件有蜂窝、孔洞、露筋等缺陷，钢筋力学性能不符合设计要求；或砌体砌筑方法不当，造成通缝，空心砌块不按设计要求灌筑混凝土芯柱；或钢结构的焊接质量或焊缝高度达不到设计要求。修复加固受损构件应着重从安全可靠、简单易行及经济合理三方面综合考虑，加固后还需考虑对受损建筑的应力影响，同时注意被加固构件的施工方法及构造，确保加固构件可以与原结构共同工作。对受灾建筑的构件进行修复的施工方法与正常建设建筑物是不同的，修复加固时出现一点差错都可能导致受灾建筑不能再被修复甚至是永久损坏，所以修复加固建筑构件时一定要确保精心施工，保证修复加固的质量。

3 检测的后续——补修与加固的措施

3.1 加固连接方法的选择

加固连接方法的选择应综合考虑结构加固的原因、目的受力状态、构造及工作条件和原有结构采用的连接方法，一般可与原有结构的连接方法一致。在钢结构常用的连接方法中，其连接的刚度，即破坏时抵抗变形能力的大小，依次为焊接、摩擦型高强度螺栓、铆接和普通螺栓连接。一般应用刚度较大的连接加固比其刚度小的连接，在同一受力部位连接的加固中，不宜采用刚度相差较大的，如焊缝与铆钉或普通螺栓共同受力的混合连接方法，但刚度较大的连接（如焊缝）承受全部作用力时除外。如有根据可采用焊缝和摩擦型高强度螺栓共同受力的混合连接。

3.2 焊缝连接的加固

可依次采用增加焊缝长度、有效厚度或两者同时增加的办法实现。不论采用哪种方法，都应对施焊前后和过程中焊缝连接强度进行计算。负荷下用焊缝加固结构时，应尽量避免采用长度垂直受力方向的横向焊缝，如果在负荷下加固垂直于受力方向的横向焊缝时，必须采取适当施焊工艺及安全技术措施，以免施焊中因焊件过热引起的构件和其连接的承载能力急剧降低而导致事故的发生。当仅用增加焊缝长度、有效厚度或两者共同的办法不能满足连接加固的要求时，可采用附加连接板的办法，附加连接板可以用角焊缝与基本构件相连，也可用附加节点板与原节点板对接，不论采用何种方法，都需进行连接的受力分析并保证连接（包括焊缝及附加板件、节点板等）能够承受各种可能的作用力。

3.3 螺栓和铆钉连接的加固

螺栓或铆钉因松动、损坏失效或连接强度不足需要更换或新增加固其连接时，应首先考虑采用适宜直径的高强度螺栓连接。当负荷下进行结构加固，需要拆除结构原有受力螺栓、铆钉或增加、扩大钉孔时，除应设计计算结构原有和加固连接件的承载能力外，还必须校核板件的净截面面积的强度。当用摩擦型高强度螺栓部分更换结构连接的铆钉，组成高强度螺栓和铆钉的混合连接时，因同直径的摩擦型高强度螺栓的承载力一般仅为铆钉连接抗剪承载力的85%，为保证连接受力的匀称，故应对称地更换松动、损伤的铆钉，即将缺损铆钉和与其对称布置的非缺损铆钉一并更换。