建筑結(jié)構(gòu)檢測(cè)與加固方法

陳杰

摘要：隨著我國工程事業(yè)的發(fā)展和建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，建筑工程質(zhì)量愈加受到各方面關(guān)注，建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量及安全性的檢測(cè)鑒定工作，作為衡量建筑工程質(zhì)量的重要手段和依據(jù)，己逐漸受到人們的廣泛關(guān)注。本文結(jié)合實(shí)例分析了常用的檢測(cè)方法與加固方法。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)檢測(cè)；加固方法

中圖分類號(hào)：TU746.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1674-3954（2013）21-0172-02

引言

建筑工程質(zhì)量管理一直是國內(nèi)外研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)，因此，作為保證建筑安全性及實(shí)用性的手段的建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量及安全性的檢測(cè)鑒定工作，開始在建筑工程質(zhì)量管理中發(fā)揮越來越大的作用。

1 常用檢測(cè)方法

結(jié)構(gòu)檢測(cè)工作包括的內(nèi)容比較多，按所檢的結(jié)構(gòu)種類把建筑結(jié)構(gòu)檢測(cè)方法分為：混凝土結(jié)構(gòu)檢測(cè)、鋼結(jié)構(gòu)檢測(cè)和鋼一混凝土組合結(jié)構(gòu)檢測(cè)等。

對(duì)某些結(jié)構(gòu)或構(gòu)件為獲得其結(jié)構(gòu)整體受力性能或構(gòu)件承載力、剛度或抗裂性能，可進(jìn)行結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的整體性能的靜力實(shí)荷檢驗(yàn)。其中靜力實(shí)荷檢驗(yàn)可分為使用性能檢驗(yàn)、承載力檢驗(yàn)和破壞性檢驗(yàn)。對(duì)某些重要建筑和大型的公共建筑還可進(jìn)行結(jié)構(gòu)的動(dòng)力測(cè)試。

對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的混凝土材料強(qiáng)度目前廣泛應(yīng)用的檢測(cè)方法是鉆芯法和回彈法。鉆芯法結(jié)果準(zhǔn)確可靠，但會(huì)造成對(duì)結(jié)構(gòu)物局部的損壞。非破損法中的回彈法、超聲法、超聲一回彈綜合法所測(cè)試結(jié)果精度不高。拔出法是一種介于鉆芯法和非破損檢測(cè)方法之間的混凝土強(qiáng)度微破損檢測(cè)方法，操作簡(jiǎn)便易行，適應(yīng)性很強(qiáng)，檢測(cè)結(jié)果的可靠性也較高，是非常有價(jià)值的一種檢驗(yàn)評(píng)定手段。

對(duì)砌體結(jié)構(gòu)（如圖1為砌體結(jié)構(gòu)常見裂縫）的檢測(cè)目前主要使用軸壓法、原位單剪法、推出法、砂漿片剪切法、點(diǎn)荷法。這些檢測(cè)方法大致可分為兩類：直接法和間接法，直接法的優(yōu)點(diǎn)是直接測(cè)試砌體的強(qiáng)度參數(shù)，其缺點(diǎn)是試驗(yàn)工作量較大；間接法是測(cè)試與砂漿強(qiáng)度有關(guān)的物理參數(shù)，進(jìn)而推定其強(qiáng)度，使用時(shí)具有一定的局限性，其優(yōu)點(diǎn)是測(cè)試工作較為簡(jiǎn)便，檢測(cè)方法的選用應(yīng)綜合考慮結(jié)構(gòu)情況，選用直接或間接或兩者綜合。

2 加固方法

2.1 加大截面加固法

該法施工工藝簡(jiǎn)單、適應(yīng)性強(qiáng)，并具有成熟的設(shè)計(jì)和施工經(jīng)驗(yàn)；適用于梁、板、柱、墻和一般構(gòu)造物的混凝土的加固；但現(xiàn)場(chǎng)施工的濕作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)生產(chǎn)和生活有一定的影響，且加固后的建筑物凈空有一定的減小。

2.2 置換混凝土加固法

該法的優(yōu)點(diǎn)與加大截面法相近，且加固后不影響建筑物的凈空，但同樣存在施工的濕作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)的缺點(diǎn)；適用于受壓區(qū)混凝土強(qiáng)度偏低或有嚴(yán)重缺陷的梁、柱等混凝土承重構(gòu)件的加固。

2.3 粘結(jié)外包型鋼加固法

該法受力可靠、施工簡(jiǎn)便、現(xiàn)場(chǎng)工作量較小，但用鋼量較大，且不宜在無防護(hù)的情況下用于600°以上高溫場(chǎng)所；適用于使用上不允許顯著增大原構(gòu)件截面尺寸，但又要求大幅度提高其承載能力的混凝土結(jié)構(gòu)加固。

2.4 粘貼鋼板加固法

該法施工快速、現(xiàn)場(chǎng)無濕作業(yè)或僅有抹灰等少量濕作業(yè)，對(duì)生產(chǎn)和生活影響小，且加固后對(duì)原結(jié)構(gòu)外觀和原有凈空無顯著影響，但加固效果在很大程度上取決于膠粘工藝與操作水平；適用于承受靜力作用且處于正常濕度環(huán)境中的受彎或受拉構(gòu)件的加固。

2.5 粘貼纖維增強(qiáng)塑料加固法

除具有粘貼鋼板相似的優(yōu)點(diǎn)外，還具有耐腐蝕、耐潮濕、幾乎不增加結(jié)構(gòu)自重、耐用、維護(hù)費(fèi)用較低等優(yōu)點(diǎn)，但需要專門的防火處理，適用于各種受力性質(zhì)的混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件和一般構(gòu)筑物。

2.6 繞絲法

該法的優(yōu)缺點(diǎn)與加大截面法相近；適用于混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件斜截面承載力不足的加固，或需對(duì)受壓構(gòu)件施加橫向約束力的場(chǎng)合。

2.7 錨栓錨固法

該法適用于混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C₂0～C60的混凝土承重結(jié)構(gòu)的改造、加固；不適用于己嚴(yán)重風(fēng)化的上述結(jié)構(gòu)及輕質(zhì)結(jié)構(gòu)。

3 實(shí)例分析

3.1 工程概況

某大廈地下1層，地面以上25層，總高度99.5m，總建筑面積41000m²，裙房7層，為交易大廳及大空間的辦公室，8～11層為招待所，12～14層為寫字樓，25層為大空間的多功能會(huì)議廳，該樓是一幢綜合性大樓。該工程為框架剪力墻結(jié)構(gòu)，按Ⅶ度抗震設(shè)防，框架抗震等級(jí)為二級(jí)，剪力墻抗震等級(jí)為二級(jí)。

3.2 質(zhì)量問題與工程檢測(cè)

3.2.1 質(zhì)量問題概況

2012年4月12日～6月2日，混凝土供應(yīng)公司向該大廈工程底板承臺(tái)，1-2層的部分梁、板、柱及剪力墻供應(yīng)了商品混凝土2576.8m³，混凝土強(qiáng)度的設(shè)計(jì)等級(jí)分別是：底板與承臺(tái)為C35，地下室與一、二層柱、剪力墻為C50，一、二層梁板為C45。商品混凝土的交貨檢驗(yàn)按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB14902-2003共制作試塊33組，試驗(yàn)工作由建筑工程質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)中心承擔(dān)。經(jīng)檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，共15組混凝土試塊抗壓強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。其中，柱子有5組的檢驗(yàn)值為38.4MPa、38.0MPa、34.2MPa、40.5MPa、40.6MPa，一層剪力墻有一組的檢驗(yàn)值為35.5MPa。地下室底板有4組的檢驗(yàn)值為34.1MPa、33.2MPa、30.6MPa、29.6MPa，二層剪力墻有3組檢驗(yàn)值為38.2MPa、31.8MPa、37.2MPa，地下室水池側(cè)壁等有2組的檢驗(yàn)值為36.1MPa、34.2MPa。強(qiáng)度不合格的混凝土分布大致是地下室的全部柱和地下室的頂板、一層的28根柱、部分剪力墻及1/2面積的二層樓面梁板結(jié)構(gòu)，二層全部柱、剪力墻及約1/2面積的三層樓面板結(jié)構(gòu)，強(qiáng)度不合格混凝土涉及面廣而量多，所以該工程結(jié)構(gòu)混凝土的質(zhì)量問題是非常嚴(yán)重的，必須查清問題，并進(jìn)行加固處理才能繼續(xù)主體結(jié)構(gòu)的施工。

3.2.2 工程檢測(cè)

為了查清問題，及時(shí)處理、消除隱患，決定對(duì)地下室、一層及二層混凝土進(jìn)行全面回彈，并對(duì)部分混凝土進(jìn)行抽芯檢測(cè)，檢查混凝土的實(shí)際強(qiáng)度。2012年6～7月，湖北省建筑工程質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心分兩次對(duì)該工程地下室底板、柱、一層柱、剪力墻、二層梁、柱、剪力墻等20個(gè)部位進(jìn)行了抽樣取芯，檢測(cè)結(jié)果混凝土最小換算強(qiáng)度為16.3MPa，最大換算強(qiáng)度為34.2MPa，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)要求。

3.3 加固方案分析

2012年7月，業(yè)主委托工程建設(shè)技術(shù)專家組對(duì)該工程結(jié)構(gòu)混凝土質(zhì)量問題進(jìn)行技術(shù)咨詢，專家們?cè)诼犎×私ㄔO(shè)、設(shè)計(jì)、監(jiān)理、施工及商品混凝土供應(yīng)單位的情況介紹，查閱有關(guān)技術(shù)資料和文件后，進(jìn)行了認(rèn)真分析研究，提出了處理意見。關(guān)于處理原則，專家們提出，對(duì)于地下室承臺(tái)、底板及樓面梁、板，如果其抗剪承載力能滿足要求，則可以不采取加固處理措施；對(duì)于剪力墻，經(jīng)過驗(yàn)算，一部分需要加固，一部分可以不采取加固處理措施；對(duì)于框架柱，因混凝土強(qiáng)度等級(jí)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)要求，柱軸壓比超過了抗震規(guī)范中對(duì)柱軸壓比的限制，即使柱構(gòu)件能滿足各種荷載（圖2為荷載裂縫）組合作用下的承載力和正常使用要求，柱仍需要進(jìn)行加固處理。關(guān)于柱加固處理方法，專家提出了對(duì)地下室框架柱采用“加大截面法”方案，對(duì)上部結(jié)構(gòu)柱采用“托梁換柱法”或“部分換柱法”方案。

3.4 加固設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)單位根據(jù)專家的意見，按照鉆芯檢測(cè)法得出的構(gòu)件混凝土實(shí)際強(qiáng)度，對(duì)整幢建筑物進(jìn)行整體計(jì)算，電算分析結(jié)果顯示，剪力墻各墻肢除兩側(cè)簡(jiǎn)體中200mm厚墻體外，均按照構(gòu)件要求配筋。工程其他部位暗柱，墻體水平筋及豎向筋實(shí)際配筋率均滿足要求，因此剪力墻構(gòu)件中僅200mm厚墻體需要加固處理；地下室、一層及二層混凝土強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的框架柱均需要加固；地下室承臺(tái)、底板及樓面梁板等構(gòu)件經(jīng)過復(fù)核，滿足設(shè)計(jì)要求，不需要進(jìn)行加固處理。在選擇加固方案時(shí)，業(yè)主提出不拆除，盡可能少加大截面，盡可能縮短處理時(shí)間的三點(diǎn)要求。考慮到業(yè)主方的使用要求，設(shè)計(jì)單位在反復(fù)核算比較后，決定對(duì)地下室及一、二層框架柱采取不同的加固方案，對(duì)地下室框架柱及剪力墻采用“加大截面法”進(jìn)行加固，對(duì)一、二層柱采用“部分換柱法”進(jìn)行加固。

4 結(jié)束語

由于氣候的影響，當(dāng)代的建筑物遭受著各種天災(zāi)人禍，如臺(tái)風(fēng)、地震等，這些都對(duì)建筑物造成巨大的破壞作用，造成國家和人民的生命財(cái)產(chǎn)的巨大損失，因此，它們需要通過技術(shù)手段進(jìn)行可靠性檢測(cè)、鑒定與維護(hù)改造加以修復(fù)和加固。

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