淺談建筑結(jié)構(gòu)的加固與鑒定研究

（武漢輕工大學(xué)，湖北 武漢 430023）

1 建筑結(jié)構(gòu)的加固

對于結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固時，首先需要了解的是原有的建筑物的結(jié)構(gòu)材料和結(jié)構(gòu)體系，對當(dāng)前的建筑物結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)分析，考慮現(xiàn)有的施工技術(shù)、施工成本以及方便施工等多方面的因素進(jìn)行結(jié)構(gòu)加固?？萍伎焖侔l(fā)展，建筑行業(yè)的技術(shù)大有提升，提高承重物的結(jié)構(gòu)和減少承受面的壓力，從而提高建筑的安全，保障人民的生命安全。

1.1 概念

提高建筑的穩(wěn)定性是增加建筑物使用壽命的重要因素。加固建筑結(jié)構(gòu)是一項復(fù)雜的任務(wù)，需要考慮許多因素。加固方法應(yīng)從施工方便，不影響生產(chǎn)，經(jīng)濟(jì)合理，效果好的方面選擇。一般原則如下：應(yīng)盡可能地進(jìn)行加固而不停止生產(chǎn)或盡可能少地停止生產(chǎn)，在生產(chǎn)的時候，為了加固建筑結(jié)構(gòu)停工是損失極大的，當(dāng)通用構(gòu)建的應(yīng)力小于鋼筋的設(shè)計強度的85%，且構(gòu)件的損壞和變形不太嚴(yán)重時，可以采用載荷法和不間斷的生產(chǎn)加固方法；加固計劃應(yīng)易于制造，構(gòu)造和檢查。

同時，用高強度螺栓加固時，應(yīng)檢查鉆孔部位的承載能力。使用焊接時，實際載荷產(chǎn)生的原始構(gòu)件應(yīng)力應(yīng)小于鋼設(shè)計強度的60%，極限值不得超過80%，否則應(yīng)在焊接前采取相應(yīng)措施[1]。

1.2 原因

需要加強建筑物的的因素有：

一是根據(jù)極限狀態(tài)設(shè)計方法設(shè)計的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或磚石結(jié)構(gòu)，使用極限狀態(tài)的設(shè)計方法必須要滿足結(jié)構(gòu)強度，剛度，耐久性要求，在實際的應(yīng)用過程中會存在差異，建筑結(jié)構(gòu)不能滿足上述要求，例如：設(shè)計不當(dāng)，設(shè)計規(guī)格要求高或建筑缺陷引起的結(jié)構(gòu)承載力和剛度不足，甚至?xí)斐蓢?yán)重的安全隱患：由于建筑物的變更使用會導(dǎo)致其使用功能發(fā)生變化，從而導(dǎo)致負(fù)載分配和負(fù)載大小與原始設(shè)計意圖不一致，從而導(dǎo)致原始結(jié)構(gòu)的強度和剛度不能滿足要求。由于地震，火災(zāi)，臺風(fēng)，洪水，冰雪等各種自然災(zāi)害戰(zhàn)爭對結(jié)構(gòu)造成了不同程度的破壞。

二是評估大量現(xiàn)有的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。進(jìn)口我國現(xiàn)有的工業(yè)和民用建筑及其他基礎(chǔ)設(shè)施技術(shù)改造和維護(hù)的實施已使其現(xiàn)代化迫在眉睫，這與我國的國情相符。這不僅可以節(jié)省投資，而且可以節(jié)省土地征用。土地，隨著我國人口劇增，土地色使用情況日益增加，同時城市化進(jìn)程加劇的土地使用矛盾，盡量較少在建筑施工過程中的不可講解的垃圾具有重要的意義，建筑物的使用時間久了就會因各種因素需要對建筑進(jìn)行加固和翻新。在加固和翻新之前需要對建筑進(jìn)行全面的評估，建筑的加固和翻新將面臨更多挑戰(zhàn)。新技術(shù)和方法的研究與開發(fā)已經(jīng)非常廣闊的發(fā)展空間和應(yīng)用前景。

1.3 方法

建筑結(jié)構(gòu)加固的設(shè)計必須首先體現(xiàn)科學(xué)和合理性的原則。同時，它必須從事實中尋求真理，而不是單方面追求經(jīng)濟(jì)利益。加強工程質(zhì)量保證，認(rèn)真建設(shè)工程至關(guān)重要。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，近年來的建材市場也非常受歡迎，并且發(fā)展很快。在這種情況下，雨后的建材如竹筍般彈起，并且越來越多的建材逐漸增多。在選擇用于建筑結(jié)構(gòu)加固的材料時，首先，必須基于從事實中尋求真相的原則，并且適合使用。綜合各方面的因素對建筑物進(jìn)行設(shè)計建筑結(jié)構(gòu)的加固方案，通過相關(guān)資料的查閱，一種新型的碳纖維材料，可以減輕混凝土的重量，進(jìn)而起到對建筑物結(jié)構(gòu)的加固。使用新型的碳纖維材料有諸多的好處，在施工環(huán)節(jié)過程比較容易操作，還有相對于其他的材料價格便宜，可以大大減少整個工程的預(yù)算。近年來，它已廣泛用于建筑結(jié)構(gòu)的加固施工中，具有一定的社會效益。目前，我知道的一般建筑結(jié)構(gòu)加固方法如下[2]：

帶有附加層的鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)的加固方法。該方法是一種復(fù)合型截面加固方法。其優(yōu)點是施工工藝簡單，適應(yīng)性強，砌筑加固后的承載能力大大提高，具有成熟的設(shè)計施工經(jīng)驗。適用于墻柱和墻的加固。它的缺點是現(xiàn)場施工時間潮濕，對生產(chǎn)和生活有一定影響，鋼筋建筑物的凈空將在一定程度上降低[3]。

增加斷面加固方法。該技術(shù)比較成熟，簡單可行，可以適應(yīng)不同的施工環(huán)境，積累了豐富的施工經(jīng)驗。它對普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)（如梁，平板，柱，墻等）的影響更明顯。但是，此方法的缺點是施工時間較長，對建筑物和周圍居民的影響更大。壽命，還影響建筑面積比[4]。

鋼筋水泥砂漿加層建筑結(jié)構(gòu)的加固方法。該方法是一種復(fù)合型截面加固方法。其優(yōu)點與鋼筋混凝土外層建筑結(jié)構(gòu)的加固方法相似，但承載力的提高不如前者[5]。

添加支柱建筑結(jié)構(gòu)的加固方法。該方法是一種加大截面建筑結(jié)構(gòu)的加固方法。其優(yōu)點也類似于鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)的加固方法，但是承載能力的增加受到限制，并且難以滿足抗震要求。支點加固方法是在較小的結(jié)構(gòu)下利用跨度和內(nèi)力通過增加支點來增加建筑物的承載能力。當(dāng)建筑物受損時，添加支點可以增加其組件的彎曲承載能力，從而降低對房屋的損害程度。此方法通常用于天花板，橫梁和屋頂桁架上。此外，支點加固方法在特定的建筑中簡單易行，但會降低建筑物的整體美觀度，并對建筑物的功能和使用以及房屋的空間結(jié)構(gòu)產(chǎn)生重大影響也會變小。通常，它僅適用于非地震地區(qū)[6]。

粘鋼加固施工技術(shù)。為提升建筑結(jié)構(gòu)的整體剛度和強度，確保建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，可以通過將鋼板黏貼在建筑結(jié)構(gòu)的外部，對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固的辦法，提升建筑結(jié)構(gòu)強度。因為黏鋼加固的辦法對周圍建筑環(huán)境產(chǎn)生的影響是極小的，使用多年也不會出現(xiàn)任何脫離等問題，同時這種辦法可取材較為方便，且可以在完工后快速投入應(yīng)用，使建筑結(jié)構(gòu)可以長期保持穩(wěn)固狀態(tài)。粘鋼加固施工方法簡易可行，且對建筑周邊的居民生活也不會帶來任何干擾。這種方法一般用于吊頂、梁、墻和屋架，不適用于混凝土強度等級低于C15 的構(gòu)件。另外，粘結(jié)加固法具有使用方便、對人們生活影響小的特點。采用這種方法加固房屋時，施工環(huán)境溫度應(yīng)低于60℃，空氣濕度應(yīng)低于70%，無化學(xué)腐蝕[9]。

1.4 作用

現(xiàn)在人們對建筑物的安全性十分重視，建筑施工過程使用的材料都會隨著時間的推移而老化，為了保障人們的生命安全和財產(chǎn)安全加強建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性是極其重要的。目前建筑物不能滿足設(shè)計要求，因此，對建筑物進(jìn)行加固的實際載荷意味著建筑物指的是滿足構(gòu)件基本強度要求的加固元件。提高混凝土構(gòu)件強度和剛度，從而提高建筑物的安全性。為了節(jié)省金錢和物力，原來的房屋翻新和房屋用途的改變也是我們改善房屋的重要意義[7]。

2 建筑結(jié)構(gòu)的鑒定

我國建筑物的可靠性評估工作非常繁重。所采用的評估方法大致可分為實證評估法和實踐評估法。在這些方法中，已經(jīng)編寫了“工業(yè)建筑物的可靠性”作為可靠性評估方法。評估標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合了專家知識和計算機(jī)技術(shù)，有幾種專家系統(tǒng)可用于建筑可靠性評估。由于歷史原因是建筑物的相關(guān)圖紙和信息可能沒有得到充分保存，并且我國的國家基礎(chǔ)設(shè)施管理，科研和實施機(jī)構(gòu)（即設(shè)計法案）職位，科研機(jī)構(gòu)，建筑公司完全分開，并增加了檢查。評估工作的艱巨性和復(fù)雜性。大力開展實踐考核方法和可靠性鑒定方法，開發(fā)新的測試技術(shù)和設(shè)備盡快提高現(xiàn)有建筑物的可靠性評估的質(zhì)量和速度這是非常必要的。

2.1 建筑結(jié)構(gòu)鑒定的概念

建筑結(jié)構(gòu)的可靠性是結(jié)構(gòu)安全性，結(jié)構(gòu)適用性和結(jié)構(gòu)耐久性的總稱。安全主要是指在相關(guān)條件下不變形，不開裂的基礎(chǔ)上滿足人們需求的建筑結(jié)構(gòu)。建筑結(jié)構(gòu)的耐久性主要是指建筑物的正常使用。在所需的建筑材料和結(jié)構(gòu)的基本時期內(nèi)，滿足施工要求[8]。

2.2 建筑結(jié)構(gòu)鑒定的方法

常規(guī)的經(jīng)驗方法：常規(guī)傳統(tǒng)的檢驗辦法就是依據(jù)施工技術(shù)人員的多年積累的經(jīng)驗對建筑做出一個主觀的批判，檢測的結(jié)果沒有科學(xué)的依據(jù)，沒有很強的說服力。概率極限狀態(tài)識別是一種更科學(xué)的建筑結(jié)構(gòu)識別方法，識別結(jié)果相對準(zhǔn)確，科學(xué)，可以直接使用。

實用的識別方法：實際的識別方法是基于對傳統(tǒng)經(jīng)驗方法的推廣。由專家組織的關(guān)于建筑結(jié)構(gòu)問題的調(diào)查小組的分析列出了關(guān)鍵項目測試的需求，許多參數(shù)的調(diào)查和科學(xué)的計算方法，并且鑒定結(jié)果更加科學(xué)。該方法充分利用了現(xiàn)代化的檢測技術(shù)和工具，通過比較測試結(jié)果和規(guī)格來確定建筑結(jié)構(gòu)的安全性和可靠性水平，再加上專家小組討論和確定。使用該識別方法識別結(jié)果很精確，采用當(dāng)下高科技的技術(shù)再加上技術(shù)專家小組的討論結(jié)果雙重保障，對建筑各個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行評估，總結(jié)出的報告的內(nèi)容更加全面，然而采用該識別技術(shù)，投資成本較高，相對應(yīng)的技術(shù)要求高，適用于大型建筑物，工作量也比較大，所需時間相對較長適用于大型建筑物。

數(shù)字信號處理技術(shù)：通過相關(guān)的數(shù)據(jù)表明在1970年代，已經(jīng)有成熟和完善的模數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)，在此基礎(chǔ)上為模擬信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息提供極其重要的技術(shù)支持和其他的借鑒。當(dāng)前，數(shù)字信號處理技術(shù)的主要技術(shù)特征是以快速傅立葉變換和數(shù)字濾波器為核心，以LSI為邏輯電路手段，以及實現(xiàn)各種模擬和數(shù)字信號處理的硬件和軟件為基礎(chǔ)的。通過實驗分析了模態(tài)參數(shù)和物理參數(shù)。在此基礎(chǔ)上，建立了用于建筑結(jié)構(gòu)評估的模態(tài)參數(shù)估計模型。

3 建筑結(jié)構(gòu)加固和鑒定的重要性

3.1 減少環(huán)境污染，為環(huán)境保護(hù)助力

建筑結(jié)構(gòu)評估和鋼筋重建技術(shù)的發(fā)展集中在鋼筋水泥砂漿加層層鋼筋的使用上。這種加固方法可能會造成浪費和資源短缺。我國一直提倡持續(xù)發(fā)展，在建筑施工的過程中，節(jié)約建原料的使用，避免使用一些不可降解的材料造對環(huán)境的污染，保護(hù)生態(tài)環(huán)境是當(dāng)下的可持續(xù)發(fā)站戰(zhàn)略。

3.2 改善使用期限，延長使用壽命

從根本上改善建筑結(jié)構(gòu)的使用壽命，就要及時采取必要的措施解決相關(guān)問題，并在一定程度上采用更加合理嚴(yán)謹(jǐn)?shù)募夹g(shù)手段與專業(yè)技術(shù)人員配合進(jìn)行施工。全方位的實際操作，解決了建筑改造項目中的關(guān)鍵問題。在項目施工前對各個施工i摩納哥環(huán)節(jié)進(jìn)行嚴(yán)格的把控也是可以延長建筑物的使用年限。

3.3 促進(jìn)經(jīng)濟(jì)又好又快發(fā)展

房屋的結(jié)構(gòu)鑒定和加固是在房屋建筑業(yè)逐漸發(fā)展的過程中誕生的。通過一些數(shù)據(jù)表明，在國內(nèi)在一定程度上建筑物都會存在一些問題，安全監(jiān)管督促他們加強對房屋建筑質(zhì)量的監(jiān)督，并注意可靠性和符合設(shè)計規(guī)范。并采用最先進(jìn)的改造技術(shù)，以減少建筑結(jié)構(gòu)中的事故，并確保促進(jìn)健康，快速的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

評估完成后，進(jìn)行加固施工。加固也是該項目的重中之重。建筑物的安全加固可以有效避免災(zāi)害的發(fā)生。相比之下，該建筑物仍在未經(jīng)評估和加固的情況下繼續(xù)使用。如果生命因偶然的自然或人為因素而受到威脅，那么代價將會更大。加固可以在問題發(fā)生之前預(yù)防問題，因此，采取預(yù)防措施總比彌補問題要好，加固的經(jīng)濟(jì)效益非常顯著。

4 總結(jié)

綜上所述，我們目前所見的建筑結(jié)構(gòu)方法和措施還存在一些問題，但在中國建筑結(jié)構(gòu)識別技術(shù)和加固技術(shù)的應(yīng)用中仍有許多領(lǐng)域需要改進(jìn)，而且一些可以實施的行動方法，只要相關(guān)人員準(zhǔn)確掌握加固技術(shù)和鑒定技術(shù)的開發(fā)方法，并在實踐中不斷優(yōu)化技術(shù)中的缺陷，就可以保證加固施工的最終質(zhì)量，可以保證建筑物的安全性。使用性能對建筑結(jié)構(gòu)的改善有一定的優(yōu)化作用，從而為中國建筑業(yè)的發(fā)展提供了有效的保證。對建筑物的結(jié)構(gòu)和加固進(jìn)行了重建，使中國的建筑物結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化和升級！