現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)檢測與加固方法探討

程阿青 涂開勝

(貴州大學土木工程學院，貴州 貴陽 550025)

1 概述

近些年，中國經(jīng)濟飛速發(fā)展，建筑業(yè)也迅速崛起。但中國是人口大國，建筑用地越來越少，老舊建筑拆遷成本卻越來越高，這些房屋普遍砌體結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)因年久失修，又受自然環(huán)境和使用環(huán)境的雙重影響，建筑結(jié)構(gòu)的各方面性能有待檢測評估。如：安全性、耐久性、整體及局部穩(wěn)定性、可靠度分析等。目前在全球范圍內(nèi)，建筑結(jié)構(gòu)的檢測評估、改造加固可以分為三個階段：首先是新建，其次是新建與改造，最后是改造和加固。而我國正處于新建與改造的黃金期。研究建筑結(jié)構(gòu)檢測加固具有重要的現(xiàn)實經(jīng)濟意義。它響應了國家政策《十三五規(guī)劃》節(jié)能減排，綠色經(jīng)濟；還有利于保護古建筑歷史遺產(chǎn)；更好的保護人民財產(chǎn)及人身安全，加固還能提高建筑物的正常使用壽命。故建筑結(jié)構(gòu)的檢測及加固改造將是我國建筑行業(yè)的趨勢，也是社會發(fā)展的需求[1]。

2 建筑結(jié)構(gòu)的檢測

2.1 砌體結(jié)構(gòu)檢測

砌體結(jié)構(gòu)的檢測方法很多，包括回彈法、軸壓法、原位單雙剪法、射釘法、推出法等。一般來說方法可分為兩類，直接測量法和間接測量法。直接檢測法主要可檢測砌體的抗壓強度、抗剪強度，根據(jù)檢測強度數(shù)據(jù)，可以評估施工質(zhì)量及所用材料的質(zhì)量[2，3]。此方法會破壞一定面積的砌體結(jié)構(gòu)，有較大的工作量，會花費較長的時間去檢測。間接法用于測試砂漿的實際強度，不會破壞結(jié)構(gòu)。但和直接法相比較而言誤差較大，準確性較差。不過此法也有優(yōu)勢，不會破壞原有的建筑結(jié)構(gòu)。在實際操作過程中，我們需要適當?shù)倪x擇檢測方法，以達到最佳的效果。

2.2 混凝土結(jié)構(gòu)檢測

現(xiàn)代建筑中混凝土結(jié)構(gòu)被大量應用，同時質(zhì)量問題出現(xiàn)的也最多。建筑結(jié)構(gòu)、材料性能等方面存在強度不足，構(gòu)件出現(xiàn)蜂窩麻面、裂縫孔洞、露筋銹蝕，幾何尺寸不足等一系列缺陷。也受施工環(huán)境影響及自然壞境的雙重影響[4]。混凝土結(jié)構(gòu)檢測內(nèi)容一般有構(gòu)造、偏差及裂縫、變形(垂直度、撓度)、力學性能、缺陷損傷等。其中門窗洞口、連接點、支座處極容易發(fā)生破壞。力學性能測試包括荷載試驗、工作應力、鋼筋力學性能。仔細對比設(shè)計圖紙資料，驗證現(xiàn)場混凝土強度，鋼筋種類直徑、間距等。混凝土強度的測試方法有回彈法、取芯法、超聲波法、拉拔法等。取芯法直接取得樣本檢測，會損傷、破壞原有結(jié)構(gòu)。檢測強度回彈法，打回彈時選擇平整面，使回彈儀與接觸面垂直，但回彈法數(shù)據(jù)準確度不高，使用者還需有一定的體力。拉拔法操作簡單且吸取了回彈法和取芯法的優(yōu)點，對混凝土結(jié)構(gòu)傷害不大也較為精確，在實際檢測中使用較多。

2.3 鋼結(jié)構(gòu)檢測

鋼結(jié)構(gòu)檢測的重點是鋼材的強度、韌性、可塑性等以此對結(jié)構(gòu)使用壽命作出合理的判斷。檢測方法一般采用滲透、超聲波、磁粉檢測和射線探傷檢測等方法。檢測時要檢驗設(shè)計圖紙上的尺寸，主要連接部位是否生銹及程度。滲透優(yōu)點在于簡單、直觀、靈敏。檢測的區(qū)域需在構(gòu)件表面無覆蓋。但檢測時間長，對視力的要求比較高。射線探傷檢測法適用于40 mm以下的焊縫檢測。磁粉檢測法既能檢測材料表面缺陷又能檢測建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件。在檢測鋼結(jié)構(gòu)時要根據(jù)具體情況合適的選擇檢測方法。

3 建筑結(jié)構(gòu)的加固

建筑結(jié)構(gòu)的加固一般原則要考慮到加固后的建筑物不能對原有建筑產(chǎn)生其他不利的影響，加固方案是否滿足現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的承載力、安全性、穩(wěn)定性、耐久性，是否會對現(xiàn)有結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利影響，受力性能是否發(fā)生改變，地基承載力是否滿足要求，抗震性能、構(gòu)造、連接方式是否符合現(xiàn)行規(guī)范。

3.1 砌體結(jié)構(gòu)的加固

加固方法比較多，一般有扶壁柱加固法、加大截面加固法、外裹鋼筋水泥砂漿加固法、預應力撐桿加固法、增設(shè)圈梁加固法等。加大截面法常用于受彎力較大的柱子和墻壁，可以大幅度提升建筑結(jié)構(gòu)的承載力。外裹鋼筋水泥加固法適用于磚砌墻，施工簡單，明顯提高結(jié)構(gòu)的承載力。但工程量較大，時間較長。在實際工程中要依據(jù)具體情況選擇一種或多種合適的方法。

3.2 混凝土結(jié)構(gòu)的加固

加固方法一般有預應力法、植筋法、置換混凝土加固法、托換技術(shù)、加大截面法、粘鋼法、增加支撐點數(shù)量的方法、外包鋼加固法、粘貼碳纖維法等。增大截面法中可以雙側(cè)加厚、單側(cè)加厚等不同形式的外包加固。該傳統(tǒng)加固方法因施工簡單、工作量少、受力可靠、被廣泛應用。外包鋼加固有干式、濕式兩種，應根據(jù)具體情況應用。外部粘鋼加固法是將鋼板通過結(jié)構(gòu)膠粘貼在混凝土構(gòu)件的表面，使其共同受力來增加承載[5-7]。快速、簡單且不會對建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生其他影響，在施工過程中也不影響正常使用。因此被廣泛應用于建筑結(jié)構(gòu)、橋梁中?；炷翗?gòu)件開裂主要修補方法有用水泥、樹脂等作為原材料進行表面處理、灌漿和填充。

3.3 鋼結(jié)構(gòu)的加固

鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件強度高，關(guān)鍵因素就是保證穩(wěn)定性(整體穩(wěn)定性和局部穩(wěn)定性)。一般方法有改變結(jié)構(gòu)計算簡圖、增大構(gòu)件截面、加強連接加固法。增大截面可以有效的提高焊接構(gòu)件的強度，一般用在鋼梁和鋼柱等構(gòu)件。鋼結(jié)構(gòu)在加固時需要根據(jù)實際情況來選擇加固方法。在選擇加固方法時要充分考慮到構(gòu)件是否具有可焊性，焊接順序。重點注意構(gòu)件連接點和應力集中的部位。

4 總結(jié)及展望

檢測及加固是現(xiàn)代建筑行業(yè)不可或缺的重要組成部分，能有效保障新老舊建筑的質(zhì)量安全，進而保障人民生命及財產(chǎn)安全。同時結(jié)合國家現(xiàn)有規(guī)范及建筑業(yè)的實際情況，把握新舊材料的融合，減少新材料的應力滯后現(xiàn)象。在施工中，實時注意對原結(jié)構(gòu)的保護，時刻注意構(gòu)件的受力性能是否發(fā)生改變，避免損傷破壞。檢測加固技術(shù)人員也要具有一定的創(chuàng)新精神，結(jié)合結(jié)構(gòu)力學、數(shù)理統(tǒng)計、概率學等多學科，發(fā)現(xiàn)新材料，改革新技術(shù)。根據(jù)建筑問題的特點提出安全、合理、經(jīng)濟的解決方案，推進建筑結(jié)構(gòu)檢測加固技術(shù)的進一步發(fā)展，以下幾個方面需要完善：1)檢測儀器方面?？梢匝邪l(fā)自動化儀器，盡量避免人工操作，以減少誤差。另外檢測儀器的便攜和使用。2)檢測方法方面。對既有建筑物一般情況下檢測都是靜態(tài)的，能否在將來有條件的前提下多做動力檢測。如抗震、頻率等。3)改造加固技術(shù)方面。創(chuàng)新，可以引入新的技術(shù)工藝、新的材料。