既有建筑物构造缺陷的鉴定与加固研究 ——以中国矿业大学银川学院周边建筑为例

（中国矿业大学银川学院 宁夏 银川 750011）

既有建筑物构造缺陷的鉴定与加固研究
——以中国矿业大学银川学院周边建筑为例

王富兵 王 亚 潘瑞峰 马海强 王赐福 葛舒月

（中国矿业大学银川学院 宁夏 银川 750011）

任何建筑物都是由基础、柱、墙、梁、楼板、屋盖等结构构件组成。这些构件形成的建筑结构是房屋的骨架，是建筑物的承重体系，其作用是承受内、外部作用的荷载，并将其传给地基。建筑结构应是一个几何不变体，在荷载的作用下有足够的强度、稳定和允许的变形。但是已完工建筑物往往由于结构体系不同、施工工艺差异和外界环境的不同存在不同的缺陷，如地基沉降、混凝土裂缝、渗漏、钢筋腐蚀等。这些构造缺陷影响建筑的使用寿命，甚至存在一定的安全隐患。本文就常见建筑物构造缺陷加以说明，并阐述了该缺陷产生的原因以及相应的加固技术和方案，对同类工程有一定的参考价值和借鉴作用。

既有建筑物；构造；缺陷；加固

1.引言

从上个世纪七十年代的改革开放开始，我国的建筑发展如雨后春笋般的蓬勃发展，作为一个发展中国家与其他发达国家一样也未避开在快速成长时带来不健康因素，如上个世纪的一些老旧小区现在有的已几乎无法居住，原因很简单，不能满足房屋应有价值，比如地基太低，雨后小区变湖泊，外面下大雨屋里下小雨，炎炎夏日顶楼如油锅煎饼，单元门口没有残疾人通道不能满足残疾人的自主入户等等。根据现状我国的建筑发展已从单一建造过度到建造与修复加固并行的时期。然而加固改造工程由于结构受力的特点，其设计和分析具有较大的技术难度。同时由于施工条件因素，其施工难度也不亚于建造新建筑。实践表明，对结构体系的加固和改造具有显著的经济效益和社会效益，同时既有建筑物构造缺陷的调查研究以及其加固方案对其同类工程有一定的参考价值和借鉴作用。

目前,上个世纪的房子以多层砌体结构为主要建筑形式，这给上个世纪建筑蓬勃发展，技术跟不上，并有广阔的城市用地有关。然而，在实际工作中由于施工中存在的一些问题,致使建筑物的施工质量以及建筑物寿命得不到保证，造成了质量缺陷,影响了建筑物的抗震性能和使用寿命,而且还存在着安全隐患,甚至不能满足建筑安全、可靠、适用性的要求[1]，这一大部分主要是因为当年的建筑多数是板式建筑，二次结构多为红砖砌筑而成，因而建筑物的构筑缺陷应得到相应的重视,且针对性的鉴定加固技术和方案应提出，以保证建筑物的安全。本文从常见的建筑物构造缺陷出发，从各个施工环节总结分析了建筑物在施工过程中经常出现的一些质量问题,且有针对性的提出了预防和整治的措施,对于提高施工质量和保证建筑物的使用性能和寿命提供了解决的方法。

2.既有建筑物的构造缺陷

（1）原材料引起的构造缺陷

组成建筑物主体的原材料主要是钢筋和混凝土，这些材料的质量直接影响到建筑物使用寿命以及安全要求。通常在既有建筑物中，构造缺陷主要体现在：钢筋强度不足或延性太差；混凝土原材料质量及配合比问题；混凝土中掺入有害成分；混凝土体积稳定性差，引起过大收缩等方面。同时还有一些细节性的问题也有可能带来一定的灾难，如消防应急灯等线管设施应使用铝合金管，一些老房子在建造时没有这个概念或考虑到前期成本而使用塑料管。

（2）设计引起的构造缺陷

大到航母飞船小到笔芯头的设计最能体现一个国家的生产水平，同样建筑也不例外，建筑物的基本设计需满足结构受力、结构承受荷载的要求。这些基本设计引起的缺陷主要体现在：结构传力体系缺陷，整体稳定性差；内力分析及截面设计缺陷，抗力不足；构件承受非设计工况；满足基本要求后，一些细节也是至关重要的，如屋顶反檐（也叫翻檐、翻沿，只是不同的地区不同称呼罢了）的设计不合理轻者会影响到墙体的美观，重者会往室内渗水。

（3）地基引起的构造缺陷

房屋的全部荷载最终通过基础传递给地基，而地基在荷载作用下，其应力随深度而扩散，深度越深、扩散越大，应力就越小。在同一深处，总是中间最大，向两边逐渐减小。在实际施工中，若遇到：软弱地基未妥善处理；湿陷性地基因渗、漏水；因人防、地道等影响；周围施工开挖、排水不及时等情况，则会出现应力不均匀。在同等受力条件下，建筑物地基会产生不均匀沉降，从而产生裂缝。

（4）施工引起的构造缺陷

施工过程在整个建造过程起了一个至关重要的一步，主要涉及到施工人员爱岗敬业的精神和施工工艺的先进程度。突显的构造缺陷主要表现为：混凝土搅拌、浇筑、养护施工缺陷；受力钢筋移位及连接质量；预应力失控；施工缝的预留不当；结构施工超载或承受非设计荷载；冬季、夏季施工；跨季节施工未采取有效措施等。如在浇筑过程中未经设计同意私自加水，振捣过程中不按规定进行快插慢拔，板和柱混凝土混用等都会引起蜂窝麻面和强度的不足；在砌体结构中，施工质量不合符规范要求引起的缺陷主要表现为墙体裂缝，如砌体温度过低引起开裂，因不同砌体材料强度、热胀冷缩、吸水率不同引起开裂，砌筑砂浆强度偏低或偏高引起开裂，砌筑用砂浆没有按要求做到随拌随用以及在砂浆使用过程中，未能有效控制砂的含泥量引起的开裂。

（5）使用不当引起的构造缺陷

比较突出的为自作主张理所当然的改变原来的使用性质，如民用改为工业，使得严重超载；存放一下具有侵蚀的物品与建筑物接触时未进行防护，与一些常温差较大的设施不进行防护过度，如冰窖、锅炉等；还有甚者私自改变其结构进行任意改造；忽略后期的维护等。

（6）结构引起的构造缺陷

当年的多层建筑多数是板式建筑，一是板式建筑可以满足如雨后春笋的发展需求，在厂里预制好，现场直接用有关，这样就大大的减弱了房子的整体性，因此抗震性被大大的削减，由于材料制作的落后，大多时墙体采用红砖，不仅浪费了国家大部分良田，而且还给本不稳的地基增加了更多的承受力。

3.既有建筑物缺陷的检测鉴定及加固

既有的一些建筑物，有的已超过预定的使用年限，严重老化。有的虽然还没有超过正常使用年限，但问题也不少。这些潜伏的危险如不及时解决将会酿成更大的事故。因此对这些建筑物进行可靠性鉴定，通过质量检测、评价，予以及时改造或加固补强是十分必要的。

结构检测与鉴定是已存建筑改造的前提条件，既有建筑物可靠性的评定是关系到使用、安全和经济的重大问题。既有建筑结构状况的检测与评价是对其结构及部件的材料质量和工作性能方面所存在的缺陷状况进行详细检测、试验、判断和评价的过程，其包含的项目内容大致上可分为如下两个方面:结构材料缺损状况诊断，包括材料损坏程度检测，材料物理、化学和力学性能测试及缺损原因的分析判断等；结构整体性能、功能状况鉴定，包括结构承载能力(强度、刚度和稳定性等)的鉴定等[2]。

（一）结构材料状况检测与评价

(1)混凝土强度测定

现场测定构件的混凝土强度是工程中经常要求测试的项目，目前测试方法主要有回弹法(即Schmidt锤法或表面硬度法)、超声波法、超声波—回弹综合法、贯入法、断裂法、拔拉法、拉脱法和取芯样试验法等。常用的有回弹法、超声脉冲法、超声回弹综合法、钻芯法、拔出法等，回弹法在现场以操作简便、费用低廉影响因素少等优势比较常用，回弹法是用回弹仪弹击混凝土表面，由仪器重锤回弹能量的变化，反映混凝土的弹性和塑性性质，测量混凝土的表面硬度推算抗压强度，是混凝土结构现场检测中常用的一种非破损试验方法。

(2)构件材料缺损的检验

钢构件的缺损主要是锈蚀、裂缝、机械损伤、局部变形、焊缝缺陷和防护层损坏等，其中包括由于应力集中和疲劳等引起的裂缝。取试样根据拉伸试验进行判断其力学性能是否还符合标准。

(3)钢筋锈蚀的评价技术

混凝土的密实度、渗水性、含水量、含氯盐量、碳化深度、保护层厚度不足和开裂等缺损，是导致钢筋锈蚀的诸多因素，反之，钢筋锈蚀又促使混凝土进一步破损。对钢筋锈蚀的评定技术可分为直接评定和间接评定两种。

（二）结构加固与改造的原则和方法

建筑物建设时都是根据所要求的功能与标准为基础进行设计、施工的。现有建筑物，经过多年的使用后，随着技术进步和生活水平的提高，可能不满足人民生活和生产的需求，要求对现有建筑物进行改造与加固。建筑物改造是指改善和提高具有固定资产的建筑物扩大再生产的建筑活动，改造后的建筑物，其功能和标准都比原来设计提高了。结构或构件经过检验和可靠性鉴定后，认为不满足使用要求时，就要进行加固处理。结构加固改造的全过程包括结构可靠性鉴定、方案设计和施工三个阶段，已有结构现状的评价，加固方法的选择和加固施工组织是加固改造涉及的主要技术内容[1,2]。

结构加固方案的选择和加固设计对加固改造工程的质量和经济性有很大的影响，是加固改造项目成功与否的关键。在结构加固方案的选择和设计时，应根据可靠性鉴定结果，根据原有结构的实际情况和加固改造的目的和加固后的使用要求，在对加固后结构体系和结构构件受力状况进行全面分析的基础上，并充分考虑施工队伍的技术水平和施工场地条件，进行综合分析，选择合理的加固方案，使其达到加固效果好，对结构使用功能影响小，技术可靠，施工方便，经济合理，外观整齐。

加固施工是加固改造过程的主要环节，是实施加固设计、保证加固质量的关键，应考虑生产与加固施工的相互影响。有限的施工场地、原有结构、构件的制约等对施工方法和施工质量都有影响[3]。现场的施工操作应尽可能的简便。由于大多数加固工程的施工是在负荷或部分负荷的情况下进行的，因此，施工安全很重要，并且加固施工应速战速决，避免发生意外。加固工程竣工后，应由使用单位或主管部门组织专业技术人员进行验收。

从设计的角度讲，结构的加固方法主要有：

(1)减轻荷载:改用轻质材料或其它减少荷载的方法。如:工业厂房的屋架可在下弦增设临时支柱，或组成撑杆式结构的方法来卸荷;托架的卸荷可以采用上述方法，也可以利用吊车梁作为支点使托架卸荷;柱子一般采用设置临时支柱卸去屋架和吊车梁的荷载;平台结构因其高度不高，一般采用临时支柱进行卸荷[4]。

(2)改变结构的静力计算图形:采取措施使结构发生符合设计意图的内力重分布，以调整原有结构中的应力，改善被加固构件的受力情况[5]。如:增加支撑或辅助构件以增加结构或构件的刚度，使结构可以按空间结构进行验算，挖掘结构潜力，或施加预应力等来改变构件的弯矩图形；增设撑杆、加设拉杆或将静定结构变为超静定结构来改变析架的内力；将被加固构件与其它结构共同工作形成混合结构，以改善受力情况[6]。

4.总结

既有建筑物从设计、施工到使用过程中，会因为原材料、设计、施工和使用等原因出现构造上的缺陷。而这些缺陷使结构在正常设计、正常施工、正常使用的条件下，难以完成预定功能，甚至难以满足结构安全性、适用性、耐久性要求。尤其对很多重要的或由于建造地段和文化因素不能够轻易拆除建筑物，如何“以有限的资源或在一定范围内，正确地做出最低限度的、必要的、不可缺少的判断，并做出最大可能的、切实可行的加固改造方案”是鉴定加固从业人员将长期面临的最直接问题。

实践表明，由于新的基础理论的日臻完善和新材料、新工艺的不断出现，对既有建筑物进行加固和改造，越来越显示其显著的经济效益和社会效益。既有建筑物的结构检测鉴定技术及加固这一研究领域，是在近30年的时间逐步成熟的。新的加固材料的研制是推动加固技术发展的动力。以往的经验告诉我们，检测鉴定技术的发展依赖于检验测试仪器的发展，加固技术的发展依赖于新材料的发展。由轻质、高强、抗腐蚀、耐高温的新材料构成的效果好、易施工的加固方法可推动加固材料的发展。结构的加固技术有待进一步发展。加固改造理论的提高是该项技术发展的另一个方面。目前的加固基本上是针对构造和承载能力不足的构件，缺乏从结构总体上的把握与判别。要从总体上把握，需要加固理论的提高来解决。

[1]秦晓芳,赵艳敏.建筑结构加固技术及发展趋势[J].山西建筑,2007.33（11）:100-101.

[2]GB50367-2006.混凝土结构加固设计规范[S],北京,中国建筑工业出版社.2006.

[3]胡兆文,付立莎,荆建明.既有多次砌体房屋承重墙拆除改造加固设计与施工[J].建筑结构.2010（6）：40.

[4]孙文彬.加大截面法加固钢筋混凝土框架柱实例[J].基建雨花,2006（12）：9.

[5]胡波,时旭东.加大截面法单面加固钢筋混凝土柱受力性能研究[J],特种结构.2005.3（10）:9.

[6]袁文阳,工程经补强加固实用设计及典型事例[M],北京,中国,建筑工业出版社，2008.

G322

B

1007-6344（2017）06-0319-02