建筑工程结构检测技术的应用

李 瑞

(福建省永正工程质量检测有限公司,福建 福州 350012)

对建筑物进行质量评点与鉴定的最重要的一个依据就是对建筑物进行结构检测[1]。建筑工程进行检测与鉴定能够发现一些建筑物的质量通病,例如建筑物存在的裂缝与开裂等问题[2]。结构检测技术的发展与运用能够在最大程度上提高建筑物的质量、节省成本、保证国家和人民的生命财产安全。

1 工程结构检测技术分析

1.1 砌体结构

砌体结构具有成本相对低、保温隔热、取材方便等优点,被广泛应用于建筑结构中,其缺点是自重大、强度低、砂浆与块体之间的粘结力弱等；砌体结构检测的内容主要包含块材强度、砌体强度、砌筑砂浆强度等。块材强度的检测方法主要有回弹法、取样结合回弹法或钻芯法。砌体强度检测方法有轴压法、扁顶法、推剪法、单剪法等。砌筑砂浆强度的检测方法有贯入法、筒压法、电荷法和剪切法等。

1.2 混凝土结构

我国现阶段的房屋结构主要还是钢筋混凝土结构,比如钢筋混凝土框架结构、钢筋混凝土框架—剪力墙结构、钢筋混凝土核心筒结构等。混凝土结构检测内容主要有混凝土材料、构件检测、混凝土强度检测、混凝土结构中钢筋检测等。混凝土材料、构件检测一般采用超声波检测技术,可检测材料内部存在的裂缝、空洞等缺陷；检测混凝土强度的常用方法有回弹法、超声法、钻芯法及超声—回弹综合法等,也可分为有损检测和无损检测。钻芯法是在结构局部关键部位钻取混凝土芯样,通过抗压试验确定其抗压强度的方法,属于有损检测技术。钻芯法检测结果相对可靠,但会对结构造成损伤,影响结构整体性能,因而不能大规模使用；顾名思义,无损检测方法不会对结构本身造成“伤害”,如回弹法、超声法和超声—回弹综合法,但其缺点在于检测结果的精度相对不高,现场检测中,无损检测操作简单,应用相对较广泛。钢筋是混凝土构件的重要组成部分,钢筋的配筋数量、捆扎方法和放置位置对混凝土构件的承载力有很大影响。主体结构检测中,对于在建工程,在浇捣混凝土前,捆扎钢筋阶段,结构构件使用的钢筋型号、直径、牌号等都可采用眼观尺量的方法进行检测；对于构件施工结束的或已投入使用的项目,可使用电磁感应器检测钢筋位置。

1.3 钢结构

随着现代大型体育场馆、展览馆、机场、动车高铁车站等大空间公共建筑的增多,屋盖结构采用钢网架、钢桁架的也越来越多,钢结构检测及网架结构检测随之也受到重视。钢材是一种匀质材料,它的强度、刚度、塑性和韧性都是可以直接、有效测量的；其缺点是在潮湿和酸碱环境下易腐蚀、耐火性差。钢结构检测的内容可分为材料性能、构件连接、结构变形与破损、构件外观与尺寸量测、钢材锈蚀程度及钢材表面涂层厚度等,常用的检测方法有：超声波无损检测、射线检测、涡流检测、磁粉检测、渗透检测等。

2 工程结构检测实例分析

2.1 建筑工程概况

某村民委员会1#楼为现七层(局部三层)混合结构,原设计为六层混合结构,主体结构采用钢筋混凝土框架结构,中庭屋面部分采用网架结构,现结构为七层,增设的七层结构布置同原设计六层结构布置；轴(4-6)-(D-F)间中庭部分为后期加盖钢筋混凝土框架结构,与原结构中间设置变形缝；原二层结构布置中的三角形洞口,现为钢筋混凝土楼面,原框架梁位置增设钢梁；二～四层轴(01a-1a)间加盖钢框架结构；四层轴(1a-10a)-(Aa-Ba)间原屋面位置增设门刚结构。该工程建于上世纪九十年代。建筑物高度为25.35m,地处抗震设防烈度7度区。该工程已建成近三十年,现面临加固改造,通过主体结构检测,获取现状各层结构平面布置、基础工作状态、结构侧向(水平)位移、梁柱现龄期混凝土强度、梁柱钢筋分布、钢筋混凝土楼板厚度及其底筋分布情况、钢筋混凝土柱、梁、板及墙体裂损状况等数据,为后续加固设计工作做准备。经现场量测,二层结构平面布置图见图1。

图1 二层结构平面布置图(单位：mm)

2.2 建筑工程主体结构检测

2.2.1 基础检测

由于增建部分缺少设计图纸资料,为确定增建部分基础类型,选择代表性的两根柱进行现场基础开挖,量测基础尺寸及埋置深度,且基础表面未见明显腐蚀、酥碱、松散和剥落,未发现建筑物基础周边存在明显沉陷。

2.2.2 建筑物的侧向位移量测

采用全站仪(NTS-362R4L)分别对现场布置的13个测点进行结构侧向位移量测,依据《民用建筑可靠性鉴定标准》(GB 50292-2015)规定的侧向位移限值要求,所有测点的侧向位移值均未超出限值要求。

2.2.3 柱、梁混凝土强度检测

每层分别抽取混凝土梁柱构件,敲掉表面粉刷层用回弹仪(ZC3-A型)进行混凝土强度检测,现场检测发现部分所检混凝土构件表面存在蜂窝、麻面、露筋等现象；现场共检测29根柱构件、27根梁构件,由于使用时间久,计算现龄期梁柱混凝土强度值时,需考虑老龄混凝土回弹值龄期修正系数；根据现场回弹法检测数据,所检柱现龄期砼强度推定值为20.0MPa～27.0MPa,所检梁现龄期砼强度推定值为22.7MPa～27.0MPa,所检柱现龄期混凝土强度低于设计强度等级300号(C28)要求,所检梁现龄期混凝土强度满足设计强度等级200号(C18)要求。

2.2.4 柱、梁钢筋配置检测

每层分别抽取混凝土梁、柱构件,用钢筋位置测定仪(ZBL-R630)检测其主筋根数及箍筋分布情况；梁、柱构件主筋直径采用有损检测法,工人现场敲打构件角部,露出钢筋,用游标卡尺量测钢筋直径；现场检测数据表明,所检柱、梁构件主筋根数及直径与设计基本相符,多数所检柱箍筋分布不符合设计及规范要求,其余所检柱、梁箍筋分布与设计基本相符。

2.2.5 楼板厚度及楼板底筋分布检测

随机抽取几块钢筋混凝土楼板,用楼板厚度测定仪(DJLC-A型)测定楼板厚度,用钢筋位置测定仪(ZBL-R630)检测板底底筋分布情况；检测数据表明,所检楼板厚度值与设计基本相符,所检楼板底筋分布与设计基本相符。

2.2.6 混凝土柱、梁、板及墙体裂损状况检测

该建筑在使用过程中由于安装设备的需要,部分钢筋混凝土梁存在腹部开洞现象,部分所检屋面板存在开裂、渗水现象,连廊部分二层已加固钢筋混凝土柱构件加固用粘钢板锈蚀严重。

2.2.7 结论

该建筑建成已近三十年,主体结构存在加层、增建、柱混凝土强度偏低、柱箍筋分布间距偏大、结构性能退化等问题。现该工程面临改造,建议委托方委托具有相应资质的加固设计和施工单位,同时结合改造后的使用功能,在后续的改造、加固施工过程中及时对报告中所体现的问题以及由于改造而可能导致的承载力不足构件采取加固、维修等处理措施。

3 建筑工程结构检测技术的应用与发展趋势

先进的检测仪器在建筑物主体检测中发挥着至关重要的作用,因此,质量先进、准确的检测仪器和设备是确保建筑物检测工作顺利完成的前提[3]。但是,当前我们国家检测机构的仪器和设备存在着较大的差别,不具有较好的精确度和准确度,主要体现在以下几个方面：仪器的使用年限比较短；不具备完善的功能；操作比较困难和性能不稳定等。我国建筑物检测技术发展的趋势就是要开发更加便捷、有效和无损伤的检测技术[4]。结合结构检测的实际工作,我认为在未来以下两种方法应该会在建筑结构检测中得到大量使用。一种是超声波检测技术。超声波检测就是将超声波发射到建筑物的内部,从超声波的发射情况来检测建筑物的损伤部位。超声波检测的优点就是能够获得建筑物损伤的具体位置以及大小,并且不会对建筑物产生破坏。超声波检测具有较强的穿透能力,被运用到较厚建筑物损伤检测当中。并且随着科学技术的不断发展,超声波检测的设备也越来越先进,甚至是实现了自动化。但超声波检测技术也存在着一定的缺陷,这种方法对建筑物结构表面的光洁度具有一定的要求。另一种是雷达检测技术。雷达检测技术是将电磁波摄入到建筑物中,利用从建筑物反射回来的反射波来判断建筑物的内部缺陷位置与大小。雷达检测技术具有较广的应用范围,但是其检测成本和对检测设备的要求比较高。

4 结语

因此,对建筑物进行结构检测是确保建筑物安全使用的前提下,可以在很大程度上提高建筑物的使用寿命、节省成本,保证人民的生命财产安全。对既有建筑的结构检测应当不断完善和改进检测设备,探究先进的检测技术,尽可能的减少对建筑物的破损。要放眼于建筑行业未来的发展变化,以当前建筑行业的标准作为评定规范,并且利用性能分析、状态评估、数值模拟和荷载试验的方法来评定建筑物结构检测的可靠性和准确度。建筑工程质量检测工作人员应不断提高自身理论知识水平和丰富实践经验,强化使命、责任、管理意识,以提高质量检测成效。

[1]倪海军.建筑工程结构检测技术研究分析[J].江西建材,2017(22).

[2]许忠安.基于建筑工程结构检测技术的分析[J].江西建材,2013(4)．

[3]李伟.钢结构工程焊缝无损检测技术应用研究[J].通讯世界,2014(11)．

[4]徐战士.桥梁建筑施工中加固技术的有效运用[J].环球人文地理,2015(12)．