建筑結(jié)構(gòu)檢測與加固方法

雷天奇

宣城市城建工程質(zhì)量檢測有限公司 安徽 宣城 242000

引言

隨著我國建筑業(yè)的迅速發(fā)展，施工單位對質(zhì)量管理日益關(guān)注。建筑結(jié)構(gòu)是一種空間的受力系統(tǒng)，作為一個(gè)空間框架，它可以承載不同的負(fù)荷和影響。建筑物的構(gòu)造根據(jù)其使用的材料不同而有差異。因此，必須對各類建筑物進(jìn)行檢測與加固，確保其安全、可靠是建設(shè)項(xiàng)目的第一要?jiǎng)?wù)。隨著人民生活水平的不斷提高和科技的不斷發(fā)展，建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量越來越受到人們的重視。

1 建筑結(jié)構(gòu)的檢驗(yàn)和加固成因分析

造成結(jié)構(gòu)需要檢測和加固的主要原因是結(jié)構(gòu)自身的承載力受到自然災(zāi)害、施工質(zhì)量無法保證等因素的影響，從而引起結(jié)構(gòu)的變形超出正常使用極限狀態(tài)或承載力無法滿足使用要求。所以，必須通過檢測和加強(qiáng)的方式來加強(qiáng)其受力區(qū)域和受力系統(tǒng)，以改變傳遞路徑為基礎(chǔ)，然后再減小整體構(gòu)件的受力特性。隨著時(shí)代的發(fā)展，人們對建筑的檢測和加固，不再僅僅針對老建筑，也針對新的建筑[1]。

1.1 不全面的設(shè)計(jì)或錯(cuò)誤的設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)過程中，由于工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、基礎(chǔ)等方面的設(shè)計(jì)工作不夠仔細(xì)，對基礎(chǔ)承載力的估計(jì)也不夠合理，導(dǎo)致在計(jì)算結(jié)構(gòu)荷載時(shí)容易產(chǎn)生混亂，導(dǎo)致計(jì)算誤差。

1.2 工程質(zhì)量不能保證，工程質(zhì)量不高

在建筑工程中，最主要的問題是施工質(zhì)量，如果不能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，就會(huì)產(chǎn)生一系列的混凝土質(zhì)量問題，影響結(jié)構(gòu)的承載能力。

1.3 錯(cuò)誤的改造

對未進(jìn)行成本控制分析的舊建筑物進(jìn)行改建時(shí)，會(huì)使原結(jié)構(gòu)承載能力達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，或在施工中未按圖紙施工，從而增加了荷載。另外，隨意拆掉承重墻體，也會(huì)破壞建筑物的穩(wěn)定。

1.4 糟糕的使用條件

由于建筑物長期處于高溫、震動(dòng)、酸堿失衡的環(huán)境中，很容易造成構(gòu)件的腐蝕和損壞。

1.5 不符合使用要求

由于建筑年代久遠(yuǎn)，其結(jié)構(gòu)本身就存在著一定的損壞和損壞，因而不能滿足當(dāng)前的使用需求和安全性能。

1.6 自然災(zāi)害的危險(xiǎn)

由于各種災(zāi)害的影響，導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)出現(xiàn)開裂、損壞，房屋的穩(wěn)定性無法保障，同時(shí)也會(huì)對人們的心理造成一定的影響，讓他們無法在安全的環(huán)境中生活。

1.7 保護(hù)古建筑和歷史建筑

在歷史的沖刷下，長期擱置，需要進(jìn)一步維護(hù)和保護(hù)古建筑、歷史建筑。

2 建筑工程檢測及加固工程建設(shè)的必要性

2.1 安全承載的客觀需要

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對商業(yè)住宅的需求越來越大。從當(dāng)前的形勢來看，建筑已逐漸成為我們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡囊画h(huán)，其安全性與穩(wěn)定性關(guān)系著人們的健康，因而日益引起人們的關(guān)注。目前，隨著我國經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，城市化進(jìn)程加快，但也產(chǎn)生了一定的消極作用，導(dǎo)致了許多建筑的承載能力超載。此外，環(huán)境、天氣等因素也對建筑物的穩(wěn)定性有較大的影響，所以必須加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的檢測與加固，同時(shí)滿足安全、可靠的客觀要求[2]。

2.2 兼顧經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益

建筑的最大作用是承載力，第二是裝飾性。因此，必須進(jìn)一步加強(qiáng)對它的研究，以豐富我國的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，拓展商業(yè)發(fā)展的途徑，改善人民的生活質(zhì)量，增強(qiáng)人民的安全感，增強(qiáng)人民的幸福感。因此，對建筑物進(jìn)行加固處理，可以達(dá)到較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

3 建筑結(jié)構(gòu)檢測技術(shù)

建筑結(jié)構(gòu)的檢測技術(shù)是以無損檢測技術(shù)為主，即在不破壞原有結(jié)構(gòu)和有關(guān)結(jié)構(gòu)的前提下，對其承載力、結(jié)構(gòu)缺陷、材料強(qiáng)度、損傷變形、腐蝕等方面進(jìn)行測試。以下為各種建筑物所使用的檢測技術(shù)的具體內(nèi)容。

3.1 砌體結(jié)構(gòu)的檢測技術(shù)

在建筑物的結(jié)構(gòu)檢測中，對砌體結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測是必不可少的。砌體結(jié)構(gòu)的檢測，一般要檢測砌體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、質(zhì)量、灰漿、塊材、結(jié)構(gòu)的破壞和變形。而且，按建筑物結(jié)構(gòu)的檢測方式，可以分為靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩類。對于塊體的探測技術(shù)，目前采用的方法有回彈法、鉆芯法、采樣法等。由于砌體結(jié)構(gòu)的材質(zhì)不同，因此所選用的檢測技術(shù)也各不相同，通常在砌體結(jié)構(gòu)中采用的是磚，會(huì)采用回彈法和取樣法相結(jié)合的方法，而對于砌體結(jié)構(gòu)的主要材料是石灰?guī)r，通常會(huì)采用鉆芯法?；覞{強(qiáng)度是衡量建筑物質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)，而在灰漿強(qiáng)度的測試中，通常使用的測試技術(shù)是推擠和卷壓。推土法通常采用推進(jìn)器將一塊丁磚沿水平方向推入墻內(nèi)，測量員應(yīng)測量水平推力和灰漿的充盈程度，從而推算出砌體的強(qiáng)度[3]。

3.2 混凝土結(jié)構(gòu)的檢測技術(shù)

通常，混凝土結(jié)構(gòu)的檢測主要是按照原材料的性能、混凝土的強(qiáng)度、構(gòu)件的外觀缺陷和質(zhì)量、鋼筋配置和混凝土結(jié)構(gòu)的尺寸偏差等來進(jìn)行的。在建筑工程中，混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量直接影響著工程的經(jīng)濟(jì)、安全和實(shí)用性。而在混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的檢測中，常用的檢測手段有兩種：回彈法和鉆芯法?；貜椃ㄊ且环N利用回彈儀測定混凝土表面強(qiáng)度的方法，并利用有關(guān)的計(jì)算方法來估算其強(qiáng)度。盡管它簡單、靈活，但在實(shí)際的測試中，由于原材料的成分、混凝土的成型方法、外加劑的種類、養(yǎng)護(hù)方法等諸多因素的影響，會(huì)對測試的效果產(chǎn)生一定的影響。此外，超聲技術(shù)還可用于混凝土材料及其相關(guān)部件的檢測，它主要是通過超聲波在混凝土中的傳播而引起的各參量間的相互關(guān)系來判斷其強(qiáng)度。

3.3 鋼結(jié)構(gòu)的檢測技術(shù)

通常，對鋼結(jié)構(gòu)的性能和質(zhì)量的檢測，主要是對其性能、尺寸和偏差、構(gòu)造和涂裝、變形和損壞進(jìn)行檢測，在一些特殊的情況下，還可以對其進(jìn)行動(dòng)態(tài)試驗(yàn)。由于鋼材質(zhì)量輕，強(qiáng)度高，材質(zhì)均勻，塑性和韌性好，所以在某些方面比其他結(jié)構(gòu)具有更大的優(yōu)越性。目前，我國鋼結(jié)構(gòu)檢測技術(shù)的研究主要集中在滲透檢測、超聲波無損檢測、銹蝕檢測、涂層厚度檢測等方面。

4 建筑結(jié)構(gòu)的加固技術(shù)

4.1 鋼筋混凝土砂漿補(bǔ)強(qiáng)工藝

這種加固方法是在混凝土表面鋪上鋼絲網(wǎng)，然后再灌入或壓上水泥砂漿，使其與原有結(jié)構(gòu)協(xié)同工作，提高結(jié)構(gòu)的承載力。它的最大優(yōu)勢是它自身所具備的復(fù)合砂漿和優(yōu)質(zhì)鋼材的組合，它具有較好的分散特性，能夠改善房屋結(jié)構(gòu)的受力性能，提高結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。結(jié)果表明：在鋼質(zhì)含量為301kg/m3的情況下，鋼絲網(wǎng)灰層的抗拉強(qiáng)度、彈性、抗裂性能、抗?jié)B透性均優(yōu)于一般水泥砂漿，并能有效地改善結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。這種工藝所采用的材料與一般的 RC構(gòu)件的區(qū)別是，在實(shí)際工程中，一般的RC構(gòu)件的延展性較差，容易發(fā)生裂縫，使其強(qiáng)度得到很大的發(fā)揮。與此相比，采用鋼絲網(wǎng)水泥砂漿補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)可以解決上述問題，由于其具有良好的分散性能和較低的集料顆粒尺寸，因此可以采用薄壁結(jié)構(gòu)來降低預(yù)應(yīng)力構(gòu)件的自重。

4.2 預(yù)應(yīng)力補(bǔ)強(qiáng)工藝

該方法的應(yīng)用原則是：在預(yù)應(yīng)力與外力的聯(lián)合作用下，在拉桿中產(chǎn)生軸向拉力，該拉力由桿端錨偏心地傳遞給受彎構(gòu)件，由此產(chǎn)生偏心壓力，該壓力的產(chǎn)生能消除局部外荷載所引起的彎矩，由此增加了受彎構(gòu)件的彎矩，減小了外荷效應(yīng)，減小了裂縫的發(fā)生和發(fā)展。這種加固技術(shù)對住宅的最大效果是：采用預(yù)應(yīng)力鋼筋，改變結(jié)構(gòu)的內(nèi)部應(yīng)力，從根本上增強(qiáng)承載力，減少了空間的占用，減少了原有的空間。但是，這種加固方法如果不能很好的控制，將會(huì)引起結(jié)構(gòu)的變形，如果周圍的溫度太高，此種加固方法不適合在高溫下進(jìn)行。

4.3 加大斷面補(bǔ)強(qiáng)工藝

這種加固方法的應(yīng)用是將混凝土結(jié)構(gòu)在三向應(yīng)力狀態(tài)下進(jìn)行，在三向應(yīng)變的約束下，增大了水平壓力，并增大了約束混凝土的橫向變形，提高了結(jié)構(gòu)的承載力。該工藝的主要工作是：在構(gòu)件的表面添加一層鋼筋混凝土套管，增大混凝土截面的高度，并根據(jù)三向力原理，將新舊混凝土結(jié)合構(gòu)件聯(lián)合受力，既能提高混凝土的抗彎承載力，又能增強(qiáng)混凝土的抗剪承載力，從而強(qiáng)化混凝土的延展性，強(qiáng)化混凝土的剛性和強(qiáng)度，達(dá)到加固的目的。該技術(shù)的施工工藝簡便，自適應(yīng)能力強(qiáng)，并在實(shí)踐中得到了改進(jìn)，其設(shè)計(jì)與施工經(jīng)驗(yàn)較為成熟，目前已被廣泛應(yīng)用于建筑物的加固改造。但這種方法也存在著一些缺點(diǎn)，例如：場地濕法作業(yè)時(shí)間較長，施工后建筑凈空較小。工作人員在實(shí)施這種加固方式時(shí)，必須對其結(jié)構(gòu)的受力情況進(jìn)行全面的認(rèn)識，總結(jié)出施工中的薄弱環(huán)節(jié)，從而提高工人的工作效率，同時(shí)也能有效地提高工程質(zhì)量。

4.4 外補(bǔ)鋼板補(bǔ)強(qiáng)工藝

這種加固方法的核心是：正確地布置型鋼的位置，并根據(jù)構(gòu)件的斷面形狀，合理地選取包角形式。當(dāng)斷面是長方形時(shí)，可以采用四邊包角鋼和橫向補(bǔ)強(qiáng)的形式；當(dāng)斷面是圓弧、圓筒時(shí)，可以采用扁鋼加套環(huán)的方法。加強(qiáng)的時(shí)候要注意控制，如果型鋼和原來的混凝土是完全分開的，可以采用不黏結(jié)的砂漿，但如果中間出現(xiàn)了裂縫，就必須用環(huán)氧樹脂和乳膠等材料來填補(bǔ)。這種方法可以有效地改善結(jié)構(gòu)的剛度和承載力，既具有施工簡單，干濕作業(yè)少，現(xiàn)場工作量少，施工周期短，受力穩(wěn)定等特點(diǎn)。

4.5 碳纖維膠粘劑補(bǔ)強(qiáng)工藝

這種加固方式的基本原則是將碳纖維布或碳纖維板貼合在一起，從而提高結(jié)構(gòu)的承載力。該技術(shù)施工成本低，經(jīng)濟(jì)效益高，并且由于其自身的高強(qiáng)度和耐腐蝕性，可以有效地減少外部環(huán)境對整個(gè)房屋的破壞。這種方法對整個(gè)結(jié)構(gòu)的影響很小，在不增大截面面積的情況下，可以改善構(gòu)件的穩(wěn)定。加固后的混凝土構(gòu)件抗腐蝕、耐久性等性能得到了明顯的改善，對整個(gè)工程的施工質(zhì)量起到了很大的作用。粘貼碳纖維復(fù)合材料是一種新的現(xiàn)代化加固技術(shù)，它因其施工簡便、易于操作、實(shí)用性強(qiáng)而成為工程中比較理想的加固方法，可以在以后的房屋工程中推廣使用。

5 房屋建筑的加固施工工藝

5.1 原始的評估

對原房屋的結(jié)構(gòu)進(jìn)行現(xiàn)場勘察，必要時(shí)進(jìn)行適當(dāng)?shù)某闃印y試，并由質(zhì)量檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)，結(jié)合房屋原有承載能力及現(xiàn)狀，選擇適當(dāng)?shù)募庸谭桨浮?/p>

5.2 新老混凝土的結(jié)合

局部加固方法，例如擴(kuò)大斷面法，需要新老混凝土間形成較好的結(jié)合，并將其作為共同作用體。如果原來的混凝土強(qiáng)度偏低，則容易發(fā)生脆性斷裂，難以在新老混凝土的交界面進(jìn)行有效的粘接。為了保證新老混凝土的結(jié)合性能，應(yīng)按實(shí)際情況合理地確定新加混凝土的強(qiáng)度，并對原混凝土表面進(jìn)行鑿毛處理，在澆注之前適當(dāng)涂抹界面劑。

5.3 加強(qiáng)墻壁

對破損或松散的墻體，可以通過適當(dāng)?shù)那謇?，然后選擇水泥砂漿進(jìn)行修復(fù)。在墻體開裂時(shí)，可以采用灌漿技術(shù)來填充。

5.4 加筋

在確定植筋部位后，必須進(jìn)行鉆孔，并進(jìn)行有效的清孔，以免影響鋼筋的使用。植筋箍應(yīng)采用特殊的植筋結(jié)構(gòu)膠，不得擅自添加未經(jīng)檢測的結(jié)構(gòu)膠或水泥砂漿。

5.5 動(dòng)態(tài)管理

結(jié)構(gòu)的加固工作要嚴(yán)格按照房屋結(jié)構(gòu)的加固技術(shù)要求進(jìn)行，并對施工進(jìn)行全程監(jiān)控，及時(shí)向設(shè)計(jì)單位報(bào)告施工現(xiàn)場的狀況，并根據(jù)實(shí)際需要對加固方案進(jìn)行調(diào)整。

6 結(jié)束語

科學(xué)的檢測和加固是現(xiàn)代建筑工程質(zhì)量和安全保證系統(tǒng)的重要內(nèi)容。隨著建筑結(jié)構(gòu)檢測、加固設(shè)備的發(fā)展，結(jié)構(gòu)的問題往往呈現(xiàn)出其自身的特點(diǎn)，因此，檢測加固方法也需要不斷的改進(jìn)與創(chuàng)新，以確保工程的質(zhì)量與安全，保障工程的安全。我們要遵守法律法規(guī)，為建設(shè)事業(yè)做出更大的貢獻(xiàn)。