建筑骨架结构安全性综合检测方法

赵丽娟

（贵州省建设工程质量安全监督总站，贵州 贵阳 550001）

0 引言

根据建筑工程质量验收方反馈的数据可知，我国的土建工程质量问题仍不容忽视，部分既有建筑在投入使用一段时间后依旧出现显著的失稳现象[1]。因此，对结构的检测、监测及相关的测试工作仍有待进一步完善[2]。目前，我国的施工质量评定、运行状态检测和实验研究仍在发展阶段，为延长结构寿命、提高建筑经济效益，有关单位设计建筑结构安全性检测方法，现有的方法不仅为工程阶段性施工提供了技术保证，也为建筑工程竣工质量验收提供了支持。现阶段，工程结构检验技术已被广泛运用于各行各业，但在大多数的工程实践中，都不能以建筑实体为实验目标，尤其是大型、复杂、特殊的工程结构，更是不能进行任何有可能导致结构损坏的实验[3]。为克服此方面问题，本文以某建筑工程项目为例，设计一种针对建筑骨架结构的安全性综合检测方法，旨在通过此次设计，为建筑的抗震鉴定、结构体系布局优化设计提供参考性指导意见。

1 建筑骨架架构几何测量与外观缺陷损伤检查

考虑到对建筑所有骨架架构进行几何测量工作量较大，因此，结构和部件的几何尺寸检验可以采用下列方法进行抽样检验[4]。其一，在图样数据齐全时，可进行实地取样复查，取样方式可以从不同的楼层中选取3 个不同的构件进行检验，如果某个类型的构件在检测中发生偏移，则可以对此类构件进行两次取样，以确定构件的具体几何尺寸[5]。其二，倘若数据不足或图样数据存在问题时，则需进行结构布置、层高及构件尺寸检查，结构构件尺寸的检查根据层状构件的种类进行，每批取样不得少于3 次，且符合结构布置及构件剖面尺寸的规定。在此过程中需要注意的是，使用的构件，其断面形状发生改变时，应标明所测断面尺寸的位置。

在此基础上，进行建筑骨架架构外观缺陷损伤的检查，检查过程中，首先绘制建筑架构立面示意图，如图1 所示。

图1 建筑立面骨架示意图

根据调查情况，对建筑骨架结构外观损坏进行深入检验。在此过程中，根据与构件长度垂直的方向测量节点尺寸，直径小于10mm 的节点位置进行测量。在每支撑结构边1m 处进行3次测量，求出其平均倾角高度，将其最大倾角作为斜纹的探测值[6]。在进行建筑骨架结构扭纹检测时，需要在其上部结构上取1m 的材长测量3 次，将其平均倾斜高度作为扭纹的测量值。在进行结构裂缝检测时，使用探测法进行裂缝深度的探测，利用裂隙塞尺、裂缝宽度计等测量裂缝宽度，用钢尺测量裂缝长度。按照上述方式，完成建筑骨架架构几何测量与外观缺陷损伤检查。

2 建筑骨架上部结构承重受力与变形状态检测

检测过程中，将建筑骨架架构抗压强度技术规范文件作为参照，结合钻芯修正法与回弹法，进行建筑骨架架构中柱、主要梁的强度检测[7]。为确保检测结果的标准性，按照式（1），进行骨架结构中主要梁、柱修正系数的计算。

式中：η表示骨架结构中主要梁、柱的修正系数，需要精确到0.01；N表示骨架结构中集成构件总数；fi表示建筑骨架结构中第i个构件的抗压强度，单位为MPa，需要精确到0.1；fc表示建筑骨架结构中第c个构件的抗压强度标准值（换算值）。完成对建筑骨架上部结构在检测前的修正处理后，注意检查上部结构中骨架柱、骨架梁、次梁等承重性构件。在此基础上，采用三维激光扫描仪、全站仪、水准仪、拉线尺等辅助性设备，对建筑骨架结构中构件进行受压、受弯、斗拱受力、变形等安全检查。将承重柱、承压构件的两端固定，检查柱脚与柱脚发生错位、柱头发生位移、柱脚出现凹陷、柱身横向弯曲变形、断裂、劈裂情况下的承重受力[8]。着重检查骨架柱垂直度，考虑到此参数对整个骨架结构的安全性和稳定性都是有益的，因此在检测时要注意柱头位移的方向和柱子的断面变化。对于建筑结构屋顶等围挡结构的变形，其重点包括屋顶瓦片开裂、松动、脱落、木望板渗漏、腐朽、挠曲变形等；防护结构的变形检验主要为结构凹陷、凸起等[9]。按照上述方式，完成建筑骨架上部结构承重受力与变形状态检测。

3 超声波安全性综合检测结果等级划分

在上述设计内容的基础上，引进超声波技术，根据综合检测结果，进行建筑骨架安全性等级的划分。在此过程中应明确超声波检测技术是建筑工程项目施工质量验收中最常用的一种检测手段[10]。其波长具有穿透力大的特点，在遇到不同的介质时，会产生反射、折射、绕射、波形变换等现象。超声波和光波一样，都是有方向的，可以用于骨架损伤结构的定位，超声波检测有两种方法：反射式和穿透式。由于穿透法没有反射法灵敏，所以在实际检测中，通常都是利用反射方法对钢材类建筑骨架进行检测，即通过反射波的声压判断结构缺陷程度。在此过程中，可根据建筑骨架结构厚度，设计超声波安全性综合检测结果等级划分标准。相关内容如表1 所示。

表1 超声波安全性综合检测结果等级划分标准（缺陷长度）

表1 中，A 表示建筑骨架板材厚度。

根据超声波检测反馈结果缺陷长度，进行缺陷等级的划分，根据建筑骨架架构的设计标准与质量验收需求，确定其结果的安全等级。按照上述方式，实现超声波安全性综合检测结果等级划分，完成建筑骨架结构安全性综合检测方法的设计。

4 实例应用分析

上文从三个方面，完成了建筑骨架结构安全性综合检测方法的设计，为实现对该方法在实际应用中检测效果的分析，下述将以某地区三层建筑工程项目为例，开展如下文所示的实验。

实验前，安排技术人员在现场进行调查，根据合同内容与初步调查结果可知，该建筑工程项目为三层钢骨架综合建筑楼，建筑基本情况如表2 所示。

表2 建筑基本情况

掌握建筑结构基本情况后，对该项目所在地进行地质勘查，根据勘察结果可知，场地的岩土构造比较简单，岩石和土壤的分布均衡性较差，土层厚度在1～12m 之间，岩体起伏较大，石芽呈隆起状态，由上到下土层的分布是四系耕土、残积红粘土、石灰岩。

本工程的骨架结构为柱下桩基，墙体为墙下条形地基，以石灰岩土为主。现场调查发现，在建筑地基和承重构件的交界处，没有出现倾斜、水平和垂直裂缝，地基周围没有滑坡、滑移、开裂等现象。对该建筑物的室内外地面进行检测，并无地下室及1 楼地面裂缝，但建筑物周围的户外地面存在裂纹，最大裂缝宽度达50mm，一层外墙与外立面的交界处出现裂纹，最大裂缝宽度为10mm，户外台阶与户外地板的交界处存在裂纹，裂纹的最大宽度为12mm。裂缝的出现主要是因为原址的回填土沉降，根据质检单位鉴定后，明确现场直接勘查到的裂缝不会对建筑物安全性造成任何影响。

在进一步开展研究中，该建筑工程项目于2022年完成施工，其中一层结构与二层结构已经完全装修，三层仍未装修。同时，由于该建筑工程项目的施工验收资料不全，导致无法进行该建筑骨架结构安全性的综合检测，现受到房地产与开发公司的委托，进行该建筑骨架结构安全性综合检测。

检测过程中，选择三层建筑结构中的一个测区，使用本文设计的方法，对其进行荷载测试。测试过程中，在测点持续增加测试荷载，统计测区的变形增量，在测试过程中，人工测量荷载增加过程中的变形增量。将人工测量结果作为参照，将其与本文设计检测方法中提出的超声波技术检测结果进行对比分析，将其作为检验本文方法实际应用中效果的关键指标之一，具体如图2 所示。

图2 人工测量结果与本文方法检测结果对比

从图2 所示的结果可以看出，人工测量结果与本文设计检测方法所得到的不同测试荷载下的结构变形增量几乎一致，由此可以说明本文设计的方法在实际应用中具有一定可靠性。

在已知该建筑第三层骨架安全性检验达标的基础上，使用本文设计的方法，将第三层划分为三个测区，根据测区构件的基本条件与骨架结构的基本参数，进行测区安全性的综合检测，统计检测结果，相关内容如表3 所示。

从表3 所示的内容可以看出，三个测区的骨架变形比值分别为12.9%、19.4%、13.1%，三个数值均满足骨架变形比值中，骨架变形比值＜20%的需求，说明该建筑第三层骨架安全性检验达标，即本文方法的检测结果与已知结果一致。

表3 建筑第三层骨架安全性综合检测结果

5 结论

本文通过建筑骨架架构几何测量与外观缺陷损伤检查、建筑骨架上部结构承重受力与变形状态检测、超声波安全性综合检测结果等级划分，完成建筑骨架结构安全性综合检测方法的设计。完成设计后，以某地区三层建筑工程项目为例，开展实例应用实验，实验结果证明：该方法可以精准检测到建筑骨架结构的变形情况，为建筑结构布局优化设计与后续抗震鉴定等相关工作的实施提供相对真实的数据作为支撑。因此，可以在后续的工作中，结合建筑工程施工质量验收的实际需求，进行与之方面工作的进一步优化，为我国建筑行业的发展予以助力。