淺談建筑工程結構檢測與加固技術

丁宗華

摘 要：嚴格遵循規(guī)范要求是建筑工程檢測、加固工作的前提。加固施工重視施工監(jiān)測，可以保證施工質(zhì)量和施工安全。建筑結構檢測、加固的設備在日益發(fā)展，同時，結構的問題也經(jīng)常表現(xiàn)出個性特征，因而檢測、加固方法也必須不斷發(fā)展和創(chuàng)新。靈活的運用檢測、加固方法，可以取得事半功倍的效果。

關鍵詞：建筑工程；結構檢測；結構加固

一、概述

近20年來，我國的結構檢測與加固技術得到快速的發(fā)展，其應用對象已從開始階段的單層的破舊民居擴展到建設工程中的各類結構。

結構檢測與加固技術的發(fā)展與應用對于提高建設工程的質(zhì)量起到了積極的作用，在節(jié)省國家與企業(yè)的資金、保障企業(yè)生產(chǎn)安全和人民生命財產(chǎn)的安全方面也起到了一定的作用。

二、檢驗與測試技術

結構的檢驗測試與建設工程施工階段的送樣和質(zhì)量檢查有明顯的區(qū)別，它通常為事后的檢驗與測試，如：在澆注好混凝土后，測定鋼筋的配置情況等。因此其工作難度大，技術含量高。檢驗與測試技術一般為材料科學、物理學、化學、電子學與計算機科學等多學科緊密結合的技術。

我國的結構檢驗測試技術走的是“引進—消化—提高”和“借鑒—獨創(chuàng)”相結合的發(fā)展之路。

1、混凝土結構

建國初期，我國基本上沒有什么現(xiàn)代的檢測手段。直到六十年代中期才開始進行混凝土強度的非破損檢測方法的研究。七十年代中期，原國家建委把混凝土非破損檢測技術列入了建筑科學研究發(fā)展計劃，組織力量進行攻關。到八十年代中期，第一本全國性檢測規(guī)程《回彈法評定混凝土抗壓強度技術規(guī)程》（JGJ23—85）問世。此后，關于混凝土強度及缺陷的檢測技術得到了廣泛的應用和持續(xù)的發(fā)展。到目前為止，關于混凝土強度的檢測已有回彈法、超聲法、鉆芯法、拔出法和灌入法等，以及由上述基本方法組合而成的超聲回彈綜合法、鉆芯回彈綜合法等。

混凝土強度的檢測技術已基本成熟，成熟的標志在于測試理論的完善和測試儀器性能，如：“回彈值—碳化深度—強度”關系，反映了回彈值與混凝土強度之間的基本規(guī)律?；貜?、超聲、鉆芯和拔出等方法雖然都是舶來之法，但都具有了中國特色，且各種檢測儀器和設備已完全國產(chǎn)化。一些儀器的性能已達到了國際先進水平，如北京市政工程研究院研制生產(chǎn)的NM-3B型非金屬超聲波檢測儀等。應該說，在混凝土強度的檢測方面，我國與經(jīng)濟發(fā)達國家已沒有明顯的差距。

混凝土構件鋼筋配置情況的檢測開始于七十年代。開始階段使用的是進口的儀器。目前我國已經(jīng)有了第二代鋼筋測定儀，該儀器可測定120mm厚混凝土層下的鋼筋，并可測定鋼筋直徑，其測試原理為電磁感應。國產(chǎn)儀器可基本上滿足建筑結構檢測的需要。經(jīng)濟發(fā)達的國家的同類儀器性能略好一些。我國引進的混凝土雷達儀采用電磁波法測試，測試速度快得多，其測試數(shù)據(jù)既可以在屏幕上顯示又可打印輸出，大大提高了檢測速度。

2、砌筑結構

如果說混凝土結構的檢驗與測試走的是“引進—消化—提高”之路，則砌筑結構的檢驗與測試的發(fā)展則走的是“借鑒—獨創(chuàng)”之路。

砌筑結構檢驗測試技術起步比混凝土結構略晚一些，技術成熟程度比混凝土強度檢測技術略差，但該項技術的發(fā)展勢頭猛，在國內(nèi)形成了百家爭鳴的可喜局面?？梢哉f，按“借鑒—獨創(chuàng)”之路發(fā)展起來的砌筑結構檢測技術已經(jīng)達到了經(jīng)濟發(fā)達國家的技術水平。

3、鋼結構

與混凝土結構和砌體結構相比，工程建設中鋼結構的數(shù)量相對較少，加之冶金、機械、交通、航空、石油、化工等工業(yè)部門對鋼材物理力學性能、內(nèi)部缺陷、焊縫探傷等檢驗方法比較完善，因而其檢驗測試技術發(fā)展之路基本是借鑒學習國內(nèi)其他行業(yè)的先進方法，如焊縫和鋼材的超聲波探傷方法、射線探傷方法、磁粉探傷方法和滲透探傷方法等。

鋼結構的檢驗測試技術在學習借鑒的基礎上已經(jīng)可以有效地解決實際問題，應該說，該技術還有很大的發(fā)展空間，需要繼續(xù)研究與開發(fā)。

4、檢驗測試技術的發(fā)展前景

更加準確、減少損傷、快捷方便無疑是已有檢驗測試技術改善和提高的發(fā)展目標。開發(fā)新的檢驗項目，使檢驗測試技術更加完善則是這項技術發(fā)展的方向。

檢驗儀器和設備在結構的檢驗與測試技術中扮演著重要的角色。沒有儀器設備就無法進行檢測，而質(zhì)量好、操作方便的儀器設備是高質(zhì)量檢測工作的保障。與經(jīng)濟發(fā)達國家相比，我們的檢測儀器設備在總體上存在著明顯的差距，主要體現(xiàn)在性能不穩(wěn)定、功能少、壽命短、體積大等方面。

檢測方法改善和提高的第二個方面是檢測理論提高和檢測數(shù)據(jù)分析方法的改善。合理確定檢測數(shù)量、合理布置檢測位置、減小檢測結果的不確定性、充分利用檢測數(shù)據(jù)等，是所有結構檢驗與測試工作面對的問題。

隨著工程技術的發(fā)展和檢測要求的提高，一些新的問題又擺在我們面前，如高強混凝土的強度檢測、混凝土缺陷的準確判定、預應力筋管道灌漿飽滿度測試、新型墻體材料的強度測試方法及質(zhì)量評定方法等。

鋼結構的檢驗與測試是最具有發(fā)展?jié)摿Φ募夹g。在對鋼結構進行鑒定時，鋼構件材料物理力學性能的現(xiàn)場無損驗測技術、鋼構件應力的現(xiàn)場無損測定技術和結構關鍵部位應力及損傷現(xiàn)場測試技術等是目前亟待發(fā)展的技術。

三、結構的鑒定與評估技術

結構鑒定與評估技術的發(fā)展與建筑市場和社會的需求有直接的關系，與國家的經(jīng)濟狀況有密切的關系，同時又受到檢測技術發(fā)展的影響。

經(jīng)過20多年的發(fā)展，建筑物和構筑物的抗震鑒定與抗震加固技術已日臻完善，形成了自己的體系，成為結構鑒定與加固技術不可缺少的重要分支。建筑物和構筑物抗震鑒定與加固技術的發(fā)展與成熟，為結構鑒定與加固技術的發(fā)展奠定了基礎。

建設工程質(zhì)量的檢測與鑒定為治理工程質(zhì)量通病，如設計造成的多層磚房溫度裂縫問題，混凝土工程施工階段的開裂問題等起到了積極的作用，為設計規(guī)范和施工驗收規(guī)范的修編提供了依據(jù)。

經(jīng)過50年的發(fā)展，結構的鑒定與評估技術已經(jīng)發(fā)展成為包括結構安全性鑒定、結構抗災害能力鑒定與評估、工程質(zhì)量問題鑒定、災后結構的鑒定與評估和結構耐久性鑒定和剩余壽命評估的綜合技術。

但鑒定與評估技術尚存在一些問題，如在對已有結構的承載能力計算鑒定時一般都沿用結構設計時的計算理論和計算方法。結構的設計階段采用失效概率的理論，考慮了作用的變異、材料強度變異、構件尺寸的變異等；而已有結構的承載能力鑒定時，除了可變作用存在變異外，永久作用、材料強度和構件尺寸已確定，此外存在著軸線的實際偏差、基礎實際不均勻沉降、環(huán)境溫度的影響、結構的實際損傷等；問題不同了，計算理論和計算方法也應該有所區(qū)別。因此，關于已有結構的承載能力的計算理論和計算方法有待發(fā)展。

在對建筑工程質(zhì)量問題鑒定時，鑒定工作受到結構設計理論的制約，如設計不考慮環(huán)境因素的影響，而實際工程質(zhì)量問題與環(huán)境溫度等有很大的關系，如何評定這類問題，也有待設計理論和鑒定理論的提高。

四、結構的加固與改造技術

新的加固材料的研制是推動加固技術發(fā)展的動力。以往的經(jīng)驗告訴我們，檢測鑒定技術的發(fā)展依賴于檢驗測試儀器的發(fā)展，加固技術的發(fā)展依賴于新材料的發(fā)展。由輕質(zhì)、高強、抗腐蝕、耐高溫的新材料構成的效果好、易施工的加固方法可推動加固材料的發(fā)展。加固改造技術的提高還體現(xiàn)在施工技術改善和提高及施工機具上，而在這方面的研究一直相對較少。

加固改造理論的提高是該項技術發(fā)展的另一個方面。目前的加固基本上是針對構造和承載能力不足的構件，缺乏從結構總體上的把握與判別。在結構設計領域則有相應的理論，如建筑抗震設計中的概念設計，混凝土結構設計中的強柱弱梁強節(jié)點等。目前的加固有時會適得其反。例如：對多層磚混結構的某一層墻體做夾板墻加固，使得該層墻體的鋼度大幅度增加，形成與相臨樓層的鋼度差，對結構的抗震不利。此外還有加固后構件的承載能力提高，防火等級大幅度下降等問題。這些問題需要從總體上把握，靠加固理論的提高來解決。

五、結束語

隨著結構加固技術的發(fā)展，結構的改造技術也得到了發(fā)展，結構的加固技術在結構的改造中發(fā)揮了作用。建筑結構的科學檢測、加固是建筑工程質(zhì)量安全保障體系中的一個重要組成部分。嚴格遵循規(guī)范要求是建筑工程檢測、加固工作的前提。建筑結構檢測、加固的設備在日益發(fā)展，同時，結構的問題也經(jīng)常表現(xiàn)出個性特征，因而檢測、加固方法也必須不斷發(fā)展和創(chuàng)新。靈活的運用檢測、加固方法，可以取得事半功倍的效果。加固施工重視施工監(jiān)測，可以保證施工質(zhì)量和施工安全。此外，替代結構技術、改變傳力途徑技術、預應力技術、托梁拔柱技術、結構增層和加層技術，在結構的改造中由廣大的科技人員和工程技術人員發(fā)明和創(chuàng)造出來。結構的加固技術有待進一步發(fā)展。