我国工业建筑可靠性鉴定及其发展

惠云玲, 岳清瑞, 幸坤涛, 郭小华, 林志伸, 张家启

(中冶建筑研究总院有限公司， 北京 100088)



我国工业建筑可靠性鉴定及其发展

惠云玲, 岳清瑞, 幸坤涛, 郭小华, 林志伸, 张家启

(中冶建筑研究总院有限公司， 北京 100088)

通过对我国工业建筑和诊断改造业的发展，以及《工业建筑可靠性鉴定标准》产生发展的分析，阐述了该《标准》对我国工业建筑和民用建筑诊断改造业的指导、推动作用，同时对我国工业产能提高，技术改造过程中确保生产安全，实现可持续发展，建设绿色生态文明起到了推动作用.

工业建筑； 可靠性； 鉴定； 发展

1 我国工业建筑的发展

我国工业产能的大幅提高带动工业建筑的高速发展. 从近代工业的开端—1861年清朝洋务运动开始，到新中国成立之前，我国的工业建筑都带有很重的半殖民地色彩，没有自己的规范或标准. 东北地区遗留的解放前的工业建筑，以日、俄式厂房为主；内地的工业建筑，美、英、德、日、法等各国各式的厂房都有. 根据统计[1]，解放初期和“一五”期间(1949—1957年)，全国156项老工业工程的地区分布如图1，可以看出老旧工业建筑是全国性的问题，东北三省57项，占37%，比重最大.

图2为辽宁原抚顺特钢一炼钢厂房，建于1939年. 图3为山东张裕酒厂，建于1892年，都曾进行过鉴定和加固改造.

我国在50年代建造了大批的工业建筑，从“大跃进”至“文革”结束(1958—1976年)，虽然工业建筑得到了较大发展，但土木建筑界出现了大批非标设计. 尤其是70年代初，工业建筑的结构类型混乱，出现一批耐久性、抗震性很差的结构构件[1]，其中包括大型槽瓦、钢丝网大型屋面板、9 m柱距结构体系、轻型组合屋架、带孔工字型柱、鱼腹式吊车梁、折线形吊车梁、薄壳基础等. 直至1976年以后，工业建筑又进入有秩序建设的正轨.

自1978年以来，我国工业迅猛发展，这从煤炭和钢铁产量的增长可以看出，煤炭从1978年的6.18亿t到2012年的36.6亿t，钢产量从1978年的0.32亿t到2012年的7.16亿t.

这期间我国工业建筑也呈现猛增的势头，建设规模和总建筑面积不断增长. 据统计[1]，1978年我国工业建筑的面积仅有5.9亿m2；到2007年末，工业建筑的面积已经增至30.2亿m2[1]；到2012年，我国工业建筑的面积约为50亿m2. 其中使用20年以上的工业建筑有6.8亿m2.

改革开放的10多年间(1978—1990年)，我国的工业基础设施还比较落后，当时由于没有资金进行大规模的改扩建，各工业行业对现有设施的挖潜和改造成为发展生产、提高产能的首要选择. 就钢铁行业而言，在工业建筑面积仅增加20%的条件下，钢铁产量从3 000万t/年增长到6 000万t/年，主要依靠的就是对企业的技术改造与挖潜实现，但这种结果是在行政命令和缺乏标准规范依据的条件下取得的，给随后的长期安全使用带来了隐患.

根据调研，在钢铁、化工、机械、建材、纺织等许多行业内，都存在工业建筑持续在腐蚀、高温、动载等各种不利环境下使用的情况，长期处于超负荷或超期服役状态.

由于生产环境恶劣，负荷大，安全管理经常不到位，曾发生过很多起工业建筑破坏，甚至倒塌的事故，人员伤亡，企业停产，每年造成的直接经济损失上百亿元.

钢铁企业1958—1981年厂房倒塌统计结果[1]见图4，1990—2007年倒塌研究结果[1]见图5，值得注意的是，与前一阶段(积灰为主)相比，结构老化倒塌，所占比重越来越大，值得重视，并采取措施.

根据上述分析,人为因素占的比重较大，因此解决钢铁工业建筑满足生产挖潜而又不倒房的问题，需要从两方面解决，一是管理要建制度和法规，二是制定技术标准. 就冶金行业而言，当时的冶金部制定了《钢铁企业工业建筑管理办法》并贯彻执行，而且当时的鞍钢、武钢、宝钢等各大钢厂都成立了工业建筑管理科，出台了相应的规章、条例，如工业建筑“十不准”条例. 曾经在一段时期降低了人为失误，执行结果达到了预期目的.

但是长期以来，由于我国工业建筑缺少可靠性量化评定方法，更由于工业建筑建设年代不同、建造标准不同及使用条件的差异，导致专家依据个人经验所判定的工业建筑安全度差异较大，这给工业建筑的安全使用带来了更大的风险. 所以我国迫切需要建立一套标准统一、操作性强的工业建筑可靠性量化评定方法和标准来指导工程实践.

2 行业催生标准—我国工业建筑诊断改造业标准的发展

2.1 我国建筑诊断改造领域第一部标准的产生

1988年前后，原冶金部组织了以中冶建筑研究总院有限公司(原冶金部建筑研究总院)为首的相关单位，开展了国内最早的工业建筑挖潜改造与安全评估工作. 当时的项目组对工业建筑破坏及倒塌事故资料进行了专题研究，开展了基于结构破坏、倒塌的可靠度分析，剖析了典型结构构件的可靠度水平，研究了我国不同时期(解放前、“大跃进”、“文革”时期、改革开放初期等)工业建筑结构可靠度水平与寿命之间的关系，提出了与国家标准可靠度水准相适应的工业建筑结构构件承载能力可靠指标，编制了《钢铁工业建(构)筑物可靠性鉴定规程》(YBJ219—89). 从技术标准上解决结构安全控制问题，突破当时的规范、标准，又有把握保证结构安全.

在上述的冶金行业规程YBJ219—89的基础上,项目组又编制了《工业厂房可靠性鉴定标准》(GBJ144—90). 已有建筑诊治领域内的首部国家标准，应运而生. 该标准创立了基于故障树(Fault Tree)理论的工业建筑结构可靠性鉴定传力树模型，形成了以可靠度(Reliability)理论为基础的工业建筑结构可靠性鉴定技术体系，解决了我国工业建筑结构可靠性鉴定安全控制尺度的技术难题，实现了工业建筑可靠性量化评估，奠定了工业建筑结构可靠性分级评定的基础.

当时国内外尚无编制此类鉴定标准的先例，它对工业厂房的鉴定程序、分层分级评定方法和评级标准做出明确规定，该标准的颁布和实施极大的推动了工业建筑管理的科学化、规范化，为我国工业建筑尤其以老钢厂为代表靠挖潜增产，进行技术改造的企业，在消除安全隐患，确保厂房的安全，避免停产、事故造成的损失等方面，起到了不可替代的作用.

据不完全统计，全国各检测单位10多年间，共进行了数千项工程检测鉴定、工程事故处理和改扩建工程的检测评定，支撑了工业厂房的安全使用、挖潜和改造，同时在保障安全生产和合理使用建设资金方面取得了明显的社会经济效益，为工业厂房的使用和管理提供了科学的技术依据.

单就冶金行业而言，受益的企业遍布全国，在东北特钢(包括原抚顺特钢、大连钢厂、北满特钢等)，包钢、太钢、首钢、武钢、宝钢、上海五钢、邯郸钢厂、济南钢厂、河北津西钢厂、河北敬业钢厂和攀长钢等数10家国内大型企业几百项重点大型项目的检测鉴定、加固改造中得到应用. 典型的如：在武钢、包钢的“平改转”改造中，对厂房进行利旧、挖潜等技术改造，保证厂房安全；在宝钢确保安全生产的前提下，提高管理水平；以及在太钢进行的一系列改造与鉴定过程中，在保证安全的前提下满足业主的产能提高要求. 这些项目都综合了技术改造、安全生产、节约投资以及环境保护等要求，成为工业建筑诊断项目的典型. 图6～9为几个工程实例的照片.

2.2 标准的发展

《工业厂房可靠性鉴定标准》和我国工业建筑诊断业的发展互相推动，工业建筑业飞速发展的10多年间，在实施过程中陆续也发现一些问题，甚至有些地方已不适应检测鉴定发展的要求，为了适应工业建筑诊断改造业的发展和需要，加强对既有工业建筑的安全与合理使用的技术管理，在总结10多年工程鉴定实践经验和科研成果的基础上，根据建设部相关文件的要求，由中冶建筑研究总院有限公司会同有关高校、科研、设计和企业等共15个单位的人员组成修订编制组，对原《工业厂房可靠性鉴定标准》(GBJ144—90)(以下简称《原标准》)进行了全面修订，并更名为《工业建筑可靠性鉴定标准》(GBJ50144—2008). 修编后的标准内容更为丰富，章节和附录有所增加，扩大了标准的适用范围：从原来的适用于工业厂房(主要是单层厂房)扩充到单层和多层工业建筑物和常见工业构筑物；修订、改进了原标准的总体编排、鉴定程序、评定体系、鉴定评级标准、结构工作环境分类、结构分析校核、有关评级方法和鉴定报告编写要求等，内容上有提升、深度上有扩展、技术上有很大改进，在鉴定的基本规定、结构构件和结构系统鉴定评级方法等方面有创新. 2008年颁布实施的修编后的现行标准于2009年获中冶集团科学技术二等奖.

2.3 标准的修订

2.3.1 任务来源

根据住房和城乡建设部《住房城乡建设部关于印发2014年工程建设标准规范制订修订计划的通知》(建标〔2013〕169号)文件的要求，由中冶建筑研究总院有限公司会同有关单位共同修订国家标准《工业建筑可靠性鉴定标准》(GB50144).

2.3.2 修订背景

国家标准《工业建筑可靠性鉴定标准》(GB50144—2008)(以下简称《标准》)颁布实施有5年多，共印发1.6万余册，举办培训班、研讨班多次，在科研、高校、工矿企业等有关部门得到了较为广泛的推广应用. 据不完全统计全国各检测鉴定单位依据《标准》共进行了数千例的工程项目鉴定、工程事故处理和改扩建工程的检测评估，挽救了一大批危旧厂房，支撑了现有工业厂房的安全使用、挖潜和改造，对于保障安全生产和合理使用建设资金，取得了明显的社会经济效益，为厂房的使用和科学管理提供了技术依据.

2010年后，部分设计规范、检测技术标准已完成修编并开始实施，为了协调相关标准规范的关系，避免冲突，需要对《工业建筑可靠性鉴定标准》进行修订，另外工业建筑结构检测鉴定理论与应用也取得长足进步，也为修订标准奠定了基础.

1)《工业建筑可靠性鉴定标准》(GB50144)是我国工业建筑可靠性鉴定及管理的主要依据，颁布实施以来，在实际工程中得到广泛应用，在既有工业建(构)筑物的可靠性鉴定、结构改造工程中起到了重要作用，对工业建筑的安全使用意义重大. 由于鉴定标准所依靠的《建筑结构荷载规范》、《混凝土结构设计规范》、《钢结构设计规范》、《砌体结构设计规范》、《地基基础设计规范》以及相应的施工质量验收规范等，大都在2010年以后开始了相关的修订工作，其中部分设计规范已完成修编开始实施，并新增了一些设计规范. 为了协调相关标准规范的关系，避免冲突. 需要对《工业建筑可靠性鉴定标准》(GB50144—2008)进行修订.

2)而且相关结构的检测技术标准也相继编制实施或修订，如《混凝土结构现场检测技术标准》、《砌体结构现场检测技术标准》、《钢结构现场检测技术标准》等，为了协调相关检测技术标准规范的关系，完善和提高工业建筑结构检测的技术水平，也需要对《工业建筑可靠性鉴定标准》(GB50144—2008)进行补充修订.

3)在《标准》颁布实施的5年多时间里，随着建筑物鉴定与加固工作的迅猛发展，我国在这方面的理论和应用也取得了长足进步. 如工业建筑混凝土结构的耐久性研究、工业建筑钢结构疲劳性能的研究等科研成果. 也可以对《工业建筑可靠性鉴定标准》(GB50144—2008)进行补充修订.

4)随着国内经济的迅猛发展，工业建(构)筑物的类型也在不断增多，除了冶金工业中常用的烟囱、通廊、贮仓和水池等外，还有大量的支架、高炉框架和冷却塔等构筑物也需要进行可靠性鉴定，但在实际工程中《工业建筑可靠性鉴定标准》(GB50144—2008)中缺少相关构筑物类型的鉴定内容和依据. 因此需要在《工业建筑可靠性鉴定标准》(GB50144—2008)中增加部分构筑物的可靠性鉴定的内容.

2.3.3 修订原则、总体目标及基本思路

本次修订在现有标准框架结构基础上，以结构可靠性总原则和鉴定理论为依据，以进一步提高科学性、先进性和实用性为原则.

总体目标是经过2年时间的修订，能达到与国际标准接轨，并保持自己的特色；与国内相关标准协调，并突出工业建筑特点；进一步提高科学性、先进性和实用性，并发扬简明好用的优点.

根据修订原则及总体目标，本次修订的具体思路是：总体上沿用现有标准的框架结构，使用范围适当扩大，安全度与现行规范相适应；规范基本框架、鉴定程序和鉴定分类、评定层次和结构基本不变；鉴定报告依据工程实际情况适当调整；以解决安全性为主，适用性为辅. 根据技术成果成熟度及研究成果对相关内容进行修订，具体如下：

1)扩大适用范围，增加部分构筑物的可靠性鉴定评审.

2)本次修订的钢结构、混凝土结构理论研究比较深入，将研究成果比较成熟的钢材性能检测、钢结构疲劳性能检测评定方法、锈蚀对钢材性能的影响、有缺陷钢构件的承载能力评定和混凝土结构耐久性评估等内容补充进相关章节中并补充结构温度的测量方法和结构振动测试评价方法.

3)结构分析与校核，应与现行设计规范相协调.

4)结构系统的综合评定，可靠性鉴定包括安全性鉴定和使用性鉴定. 根据工程的实际需要出发，增加结构系统综合鉴定评级，单独进行安全性鉴定的内容.

5)开展有关方面的科研工作，针对有关问题进行工程总结、理论分析或试验研究.

6)开展工程试点工作，结合实际工程项目进行标准修订的试应用、分析和验证工作.

3 标准推动行业的健康持续发展

3.1 推动工业建筑行业的发展

《工业建筑可靠性鉴定标准》主要用于既有工业建筑的检测鉴定、安全评估，为结构加固改造和技术决策提供技术依据，从技术上提高工业建筑结构的管理水平，延长使用寿命，防止重大事故的发生.

自1990年实施以来，在工业建(构)筑物的诊断改造领域内，对企业中的工业建筑管理、技术鉴定的工作流程、判别指标以及技术报告的内容和形式方面都起到了规范作用，对促进整个行业的健康发展起到了显著的推动作用. 据保守估计，自1990年至今，主编单位共完成工程鉴定项目3 000多项，其中工业建筑项目约占70%. 我国工业建筑面积约50亿m2，大多数工业建(构)筑物在使用20年后需要大修或技术改造，尤其我国建国初期建造的工业建筑已达到合理使用年限，继续使用就需要检测鉴定评估，且近几年是我国技术改造进入十分密集的时期，初步估计我国每年需要检测鉴定评估的工业建筑约3～5亿m2，其直接的检测鉴定费用约需要90～150亿元，考虑这些结构经检测鉴定延长使用寿命10～15年，每年可为国家节约投资上千亿元[2-3].

3.2 推动相关行业的发展

《工业建筑可靠性鉴定标准》始终站在行业发展的前沿，修编及时，保持了很好的领先性、实用性和可操作性，在大型公共建筑和民用建筑领域内也成为指导性的标准.

北京地铁沿线既有建筑的可靠性评估，在全国的体育场馆以及大型公共建筑的鉴定和改造中，依据《工业建筑可靠性鉴定标准》的相关条款，完成了上百项的工程. 典型的案例如北京地铁8号线及二期、9号线及人民大会堂、国家体育总局排球馆、篮球馆、跳水馆、乒乓球馆等多个场馆风险源检测评估.

自2000年以来，随着国家对节能减排工作的不断深入，环保标准不断提高，排放监督将愈发严格. 为满足国家和地方环保法规要求，改善本地区的大气环境质量，确保电力与环境的可持续协调发展，推进电厂未来发展，建设绿色环保型电厂，电厂的发电机组需进行烟气脱硝改造工程，烟囱(包括电厂、选煤厂等能源系统以及民用系统的烟囱)需进行脱硫技术改造. 为保证脱硝、脱硝设备改造的顺利进行及后续结构使用的安全性，必须首先对相关结构进行全面的安全性检测鉴定. 目前我单位已经承担国电、华电、大唐等企业的上百项工程,实例见图10和图11. 在这些项目中，《工业建筑可靠性鉴定标准》成为其依据的重要标准，对推进我国的能源系统绿色环保建设和未来可持续发展起到了重要作用.

3.3 推动相关行业标准的发展

《工业建筑可靠性鉴定标准》不仅推动了工业建筑可靠性检测鉴定行业的健康和持续发展，自1990年开始实施后，直接或间接推动了相关领域的标准和规范发展. 1999年，民用建筑领域内同类标准《民用建筑可靠性鉴定标准》(GB50292—1999)颁布并实施. 核电行业在参照《工业建筑可靠性鉴定标准》(GB50144—2008)的基础上，编制了《铀燃料元件厂混凝土结构厂房可靠性鉴定技术规范》(GB/T50676—2011)，这在核工业领域的厂房鉴定是首部技术规范；2013已完成送审稿的《烟囱可靠性鉴定标准》，即为现行《工业建筑可靠性鉴定标准》中关于烟囱鉴定内容的具体化，同时适用范围有所扩大.

在《工业建筑可靠性鉴定标准》的发展过程中，由于其创造性地将工业建筑结构安全性、适用性与耐久性统一到可靠性评估体系中，建立了以安全性为主同时考虑耐久性、适用性的可靠性评定方法. 由此催生出一系列标准、规程，譬如《混凝土结构耐久性评定标准》(CECS220)、《混凝土结构耐久性修复与防护技术规程》(JGJ/T259)均属于国内首部有关结构鉴定、混凝土结构耐久性评定与修复方面的国家及行业标准规范，填补了国内空白，达到国际先进水平. 2011年获得陕西省科学技术二等奖.

2012年，以涵盖工业建筑可靠性鉴定标准、耐久性检测鉴定及修复材料为题的项目—“工业建筑混凝土结构诊治关键技术与应用”，荣获国家科技进步二等奖.

目前与《工业建筑可靠性鉴定标准》相关的一系列成果，已经成功应用于冶金、机械、石化、建材、核电、电力、轻工等行业的工业建筑结构诊治中，有效的延长了工业建筑的使用寿命，保障了安全生产，引导、带动并形成了工业建筑结构诊治的广阔市场. 并广泛应用于民用建筑、市政、交通等领域. 据保守统计，仅该项目完成单位的直接经济效益累计86亿元，近三年新增销售额19亿元，新增利润1.8亿元，新增税收1.2亿元，每年为国家节支数百亿元[3].

4 结论

随着我国工业规模的巨大发展，以及整个建筑行业的飞速发展，由于建筑老化、建筑质量安全问题、天灾等因素带来的问题不断出现，加之国家环保、绿色可持续发展、全球等大环境的要求，既有建(构)筑物诊断改造的工作任重而道远. 《工业建筑可靠性鉴定标准》在延长建筑寿命，保障生产安全，推动土木建筑领域的技术进步，促进国民经济可持续发展等方面必将发挥更大的作用.

[1] 林志伸.我国工业建筑诊治问题[A]∥惠云玲. 工程结构安全诊治技术与工程实例[C].北京:中国建材工业出版社，2009:3-15

[2] 惠云玲.工业建筑可靠性鉴定标准制定修订及其应用[A]∥惠云玲. 工程结构安全诊治技术与工程实例[C].北京:中国建材工业出版社，2013:9-14

[3] GB50144—2008，工业建筑可靠性鉴定标准[S]

[责任编辑：佟启巾]

Reliability Evaluation and Development of Industrial Construction in China

Hui Yunling， Yue Qingrui， Xing Kuntao， Guo Xiaohua， Lin Zhishen， Zhang Jiaqi

(Central Research Institute of Building and Construction Co., Ltd, MCC Group)

Through the analysis of development of industrial construction and diagnosis reconstruction in China, as well as the creation and development of standard for appraisal of reliability of industrial buildings and structures, which has certain instruction and the reference function to diagnosis reconstruction of industrial and civil buildings in China, the positive influence of the criterion for industrial capacity improvement, safety production in technical modification, sustainable development realization and ecological civilization development were elaborated in this paper.

industrial construction; reliability; evaluation; development

1004-6011(2016)03-0049-06

2016-07-25

科技部科研院所技术开发研究专项(2008EG213032)

惠云玲(1960—),女，教授级高工，硕士，研究方向:既有工程结构诊治技术.

TU27

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