既有建筑物構造缺陷的鑒定與加固研究
——以中國礦業(yè)大學銀川學院周邊建筑為例

（中國礦業(yè)大學銀川學院 寧夏 銀川 750011）

既有建筑物構造缺陷的鑒定與加固研究
——以中國礦業(yè)大學銀川學院周邊建筑為例

王富兵 王 亞 潘瑞峰 馬海強 王賜福 葛舒月

（中國礦業(yè)大學銀川學院 寧夏 銀川 750011）

任何建筑物都是由基礎、柱、墻、梁、樓板、屋蓋等結構構件組成。這些構件形成的建筑結構是房屋的骨架，是建筑物的承重體系，其作用是承受內(nèi)、外部作用的荷載，并將其傳給地基。建筑結構應是一個幾何不變體，在荷載的作用下有足夠的強度、穩(wěn)定和允許的變形。但是已完工建筑物往往由于結構體系不同、施工工藝差異和外界環(huán)境的不同存在不同的缺陷，如地基沉降、混凝土裂縫、滲漏、鋼筋腐蝕等。這些構造缺陷影響建筑的使用壽命，甚至存在一定的安全隱患。本文就常見建筑物構造缺陷加以說明，并闡述了該缺陷產(chǎn)生的原因以及相應的加固技術和方案，對同類工程有一定的參考價值和借鑒作用。

既有建筑物；構造；缺陷；加固

1.引言

從上個世紀七十年代的改革開放開始，我國的建筑發(fā)展如雨后春筍般的蓬勃發(fā)展，作為一個發(fā)展中國家與其他發(fā)達國家一樣也未避開在快速成長時帶來不健康因素，如上個世紀的一些老舊小區(qū)現(xiàn)在有的已幾乎無法居住，原因很簡單，不能滿足房屋應有價值，比如地基太低，雨后小區(qū)變湖泊，外面下大雨屋里下小雨，炎炎夏日頂樓如油鍋煎餅，單元門口沒有殘疾人通道不能滿足殘疾人的自主入戶等等。根據(jù)現(xiàn)狀我國的建筑發(fā)展已從單一建造過度到建造與修復加固并行的時期。然而加固改造工程由于結構受力的特點，其設計和分析具有較大的技術難度。同時由于施工條件因素，其施工難度也不亞于建造新建筑。實踐表明，對結構體系的加固和改造具有顯著的經(jīng)濟效益和社會效益，同時既有建筑物構造缺陷的調(diào)查研究以及其加固方案對其同類工程有一定的參考價值和借鑒作用。

目前,上個世紀的房子以多層砌體結構為主要建筑形式，這給上個世紀建筑蓬勃發(fā)展，技術跟不上，并有廣闊的城市用地有關。然而，在實際工作中由于施工中存在的一些問題,致使建筑物的施工質(zhì)量以及建筑物壽命得不到保證，造成了質(zhì)量缺陷,影響了建筑物的抗震性能和使用壽命,而且還存在著安全隱患,甚至不能滿足建筑安全、可靠、適用性的要求[1]，這一大部分主要是因為當年的建筑多數(shù)是板式建筑，二次結構多為紅磚砌筑而成，因而建筑物的構筑缺陷應得到相應的重視,且針對性的鑒定加固技術和方案應提出，以保證建筑物的安全。本文從常見的建筑物構造缺陷出發(fā)，從各個施工環(huán)節(jié)總結分析了建筑物在施工過程中經(jīng)常出現(xiàn)的一些質(zhì)量問題,且有針對性的提出了預防和整治的措施,對于提高施工質(zhì)量和保證建筑物的使用性能和壽命提供了解決的方法。

2.既有建筑物的構造缺陷

（1）原材料引起的構造缺陷

組成建筑物主體的原材料主要是鋼筋和混凝土，這些材料的質(zhì)量直接影響到建筑物使用壽命以及安全要求。通常在既有建筑物中，構造缺陷主要體現(xiàn)在：鋼筋強度不足或延性太差；混凝土原材料質(zhì)量及配合比問題；混凝土中摻入有害成分；混凝土體積穩(wěn)定性差，引起過大收縮等方面。同時還有一些細節(jié)性的問題也有可能帶來一定的災難，如消防應急燈等線管設施應使用鋁合金管，一些老房子在建造時沒有這個概念或考慮到前期成本而使用塑料管。

（2）設計引起的構造缺陷

大到航母飛船小到筆芯頭的設計最能體現(xiàn)一個國家的生產(chǎn)水平，同樣建筑也不例外，建筑物的基本設計需滿足結構受力、結構承受荷載的要求。這些基本設計引起的缺陷主要體現(xiàn)在：結構傳力體系缺陷，整體穩(wěn)定性差；內(nèi)力分析及截面設計缺陷，抗力不足；構件承受非設計工況；滿足基本要求后，一些細節(jié)也是至關重要的，如屋頂反檐（也叫翻檐、翻沿，只是不同的地區(qū)不同稱呼罷了）的設計不合理輕者會影響到墻體的美觀，重者會往室內(nèi)滲水。

（3）地基引起的構造缺陷

房屋的全部荷載最終通過基礎傳遞給地基，而地基在荷載作用下，其應力隨深度而擴散，深度越深、擴散越大，應力就越小。在同一深處，總是中間最大，向兩邊逐漸減小。在實際施工中，若遇到：軟弱地基未妥善處理；濕陷性地基因滲、漏水；因人防、地道等影響；周圍施工開挖、排水不及時等情況，則會出現(xiàn)應力不均勻。在同等受力條件下，建筑物地基會產(chǎn)生不均勻沉降，從而產(chǎn)生裂縫。

（4）施工引起的構造缺陷

施工過程在整個建造過程起了一個至關重要的一步，主要涉及到施工人員愛崗敬業(yè)的精神和施工工藝的先進程度。突顯的構造缺陷主要表現(xiàn)為：混凝土攪拌、澆筑、養(yǎng)護施工缺陷；受力鋼筋移位及連接質(zhì)量；預應力失控；施工縫的預留不當；結構施工超載或承受非設計荷載；冬季、夏季施工；跨季節(jié)施工未采取有效措施等。如在澆筑過程中未經(jīng)設計同意私自加水，振搗過程中不按規(guī)定進行快插慢拔，板和柱混凝土混用等都會引起蜂窩麻面和強度的不足；在砌體結構中，施工質(zhì)量不合符規(guī)范要求引起的缺陷主要表現(xiàn)為墻體裂縫，如砌體溫度過低引起開裂，因不同砌體材料強度、熱脹冷縮、吸水率不同引起開裂，砌筑砂漿強度偏低或偏高引起開裂，砌筑用砂漿沒有按要求做到隨拌隨用以及在砂漿使用過程中，未能有效控制砂的含泥量引起的開裂。

（5）使用不當引起的構造缺陷

比較突出的為自作主張理所當然的改變原來的使用性質(zhì)，如民用改為工業(yè)，使得嚴重超載；存放一下具有侵蝕的物品與建筑物接觸時未進行防護，與一些常溫差較大的設施不進行防護過度，如冰窖、鍋爐等；還有甚者私自改變其結構進行任意改造；忽略后期的維護等。

（6）結構引起的構造缺陷

當年的多層建筑多數(shù)是板式建筑，一是板式建筑可以滿足如雨后春筍的發(fā)展需求，在廠里預制好，現(xiàn)場直接用有關，這樣就大大的減弱了房子的整體性，因此抗震性被大大的削減，由于材料制作的落后，大多時墻體采用紅磚，不僅浪費了國家大部分良田，而且還給本不穩(wěn)的地基增加了更多的承受力。

3.既有建筑物缺陷的檢測鑒定及加固

既有的一些建筑物，有的已超過預定的使用年限，嚴重老化。有的雖然還沒有超過正常使用年限，但問題也不少。這些潛伏的危險如不及時解決將會釀成更大的事故。因此對這些建筑物進行可靠性鑒定，通過質(zhì)量檢測、評價，予以及時改造或加固補強是十分必要的。

結構檢測與鑒定是已存建筑改造的前提條件，既有建筑物可靠性的評定是關系到使用、安全和經(jīng)濟的重大問題。既有建筑結構狀況的檢測與評價是對其結構及部件的材料質(zhì)量和工作性能方面所存在的缺陷狀況進行詳細檢測、試驗、判斷和評價的過程，其包含的項目內(nèi)容大致上可分為如下兩個方面:結構材料缺損狀況診斷，包括材料損壞程度檢測，材料物理、化學和力學性能測試及缺損原因的分析判斷等；結構整體性能、功能狀況鑒定，包括結構承載能力(強度、剛度和穩(wěn)定性等)的鑒定等[2]。

（一）結構材料狀況檢測與評價

(1)混凝土強度測定

現(xiàn)場測定構件的混凝土強度是工程中經(jīng)常要求測試的項目，目前測試方法主要有回彈法(即Schmidt錘法或表面硬度法)、超聲波法、超聲波—回彈綜合法、貫入法、斷裂法、拔拉法、拉脫法和取芯樣試驗法等。常用的有回彈法、超聲脈沖法、超聲回彈綜合法、鉆芯法、拔出法等，回彈法在現(xiàn)場以操作簡便、費用低廉影響因素少等優(yōu)勢比較常用，回彈法是用回彈儀彈擊混凝土表面，由儀器重錘回彈能量的變化，反映混凝土的彈性和塑性性質(zhì)，測量混凝土的表面硬度推算抗壓強度，是混凝土結構現(xiàn)場檢測中常用的一種非破損試驗方法。

(2)構件材料缺損的檢驗

鋼構件的缺損主要是銹蝕、裂縫、機械損傷、局部變形、焊縫缺陷和防護層損壞等，其中包括由于應力集中和疲勞等引起的裂縫。取試樣根據(jù)拉伸試驗進行判斷其力學性能是否還符合標準。

(3)鋼筋銹蝕的評價技術

混凝土的密實度、滲水性、含水量、含氯鹽量、碳化深度、保護層厚度不足和開裂等缺損，是導致鋼筋銹蝕的諸多因素，反之，鋼筋銹蝕又促使混凝土進一步破損。對鋼筋銹蝕的評定技術可分為直接評定和間接評定兩種。

（二）結構加固與改造的原則和方法

建筑物建設時都是根據(jù)所要求的功能與標準為基礎進行設計、施工的?，F(xiàn)有建筑物，經(jīng)過多年的使用后，隨著技術進步和生活水平的提高，可能不滿足人民生活和生產(chǎn)的需求，要求對現(xiàn)有建筑物進行改造與加固。建筑物改造是指改善和提高具有固定資產(chǎn)的建筑物擴大再生產(chǎn)的建筑活動，改造后的建筑物，其功能和標準都比原來設計提高了。結構或構件經(jīng)過檢驗和可靠性鑒定后，認為不滿足使用要求時，就要進行加固處理。結構加固改造的全過程包括結構可靠性鑒定、方案設計和施工三個階段，已有結構現(xiàn)狀的評價，加固方法的選擇和加固施工組織是加固改造涉及的主要技術內(nèi)容[1,2]。

結構加固方案的選擇和加固設計對加固改造工程的質(zhì)量和經(jīng)濟性有很大的影響，是加固改造項目成功與否的關鍵。在結構加固方案的選擇和設計時，應根據(jù)可靠性鑒定結果，根據(jù)原有結構的實際情況和加固改造的目的和加固后的使用要求，在對加固后結構體系和結構構件受力狀況進行全面分析的基礎上，并充分考慮施工隊伍的技術水平和施工場地條件，進行綜合分析，選擇合理的加固方案，使其達到加固效果好，對結構使用功能影響小，技術可靠，施工方便，經(jīng)濟合理，外觀整齊。

加固施工是加固改造過程的主要環(huán)節(jié)，是實施加固設計、保證加固質(zhì)量的關鍵，應考慮生產(chǎn)與加固施工的相互影響。有限的施工場地、原有結構、構件的制約等對施工方法和施工質(zhì)量都有影響[3]?，F(xiàn)場的施工操作應盡可能的簡便。由于大多數(shù)加固工程的施工是在負荷或部分負荷的情況下進行的，因此，施工安全很重要，并且加固施工應速戰(zhàn)速決，避免發(fā)生意外。加固工程竣工后，應由使用單位或主管部門組織專業(yè)技術人員進行驗收。

從設計的角度講，結構的加固方法主要有：

(1)減輕荷載:改用輕質(zhì)材料或其它減少荷載的方法。如:工業(yè)廠房的屋架可在下弦增設臨時支柱，或組成撐桿式結構的方法來卸荷;托架的卸荷可以采用上述方法，也可以利用吊車梁作為支點使托架卸荷;柱子一般采用設置臨時支柱卸去屋架和吊車梁的荷載;平臺結構因其高度不高，一般采用臨時支柱進行卸荷[4]。

(2)改變結構的靜力計算圖形:采取措施使結構發(fā)生符合設計意圖的內(nèi)力重分布，以調(diào)整原有結構中的應力，改善被加固構件的受力情況[5]。如:增加支撐或輔助構件以增加結構或構件的剛度，使結構可以按空間結構進行驗算，挖掘結構潛力，或施加預應力等來改變構件的彎矩圖形；增設撐桿、加設拉桿或?qū)㈧o定結構變?yōu)槌o定結構來改變析架的內(nèi)力；將被加固構件與其它結構共同工作形成混合結構，以改善受力情況[6]。

4.總結

既有建筑物從設計、施工到使用過程中，會因為原材料、設計、施工和使用等原因出現(xiàn)構造上的缺陷。而這些缺陷使結構在正常設計、正常施工、正常使用的條件下，難以完成預定功能，甚至難以滿足結構安全性、適用性、耐久性要求。尤其對很多重要的或由于建造地段和文化因素不能夠輕易拆除建筑物，如何“以有限的資源或在一定范圍內(nèi)，正確地做出最低限度的、必要的、不可缺少的判斷，并做出最大可能的、切實可行的加固改造方案”是鑒定加固從業(yè)人員將長期面臨的最直接問題。

實踐表明，由于新的基礎理論的日臻完善和新材料、新工藝的不斷出現(xiàn)，對既有建筑物進行加固和改造，越來越顯示其顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。既有建筑物的結構檢測鑒定技術及加固這一研究領域，是在近30年的時間逐步成熟的。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。結構的加固技術有待進一步發(fā)展。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。要從總體上把握，需要加固理論的提高來解決。

[1]秦曉芳,趙艷敏.建筑結構加固技術及發(fā)展趨勢[J].山西建筑,2007.33（11）:100-101.

[2]GB50367-2006.混凝土結構加固設計規(guī)范[S],北京,中國建筑工業(yè)出版社.2006.

[3]胡兆文,付立莎,荊建明.既有多次砌體房屋承重墻拆除改造加固設計與施工[J].建筑結構.2010（6）：40.

[4]孫文彬.加大截面法加固鋼筋混凝土框架柱實例[J].基建雨花,2006（12）：9.

[5]胡波,時旭東.加大截面法單面加固鋼筋混凝土柱受力性能研究[J],特種結構.2005.3（10）:9.

[6]袁文陽,工程經(jīng)補強加固實用設計及典型事例[M],北京,中國,建筑工業(yè)出版社，2008.

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