某建筑結(jié)構(gòu)安全性及抗震檢測鑒定和加固研究

謝靜

（山西智達(dá)建筑工程檢測有限公司，山西 太原 030003）

0 引言

通過對結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震性能的檢測鑒定，結(jié)合抗震加固技術(shù)的應(yīng)用，本研究力圖為建筑工程提供一套綜合而可行的解決方案。通過對加固效果的數(shù)據(jù)參數(shù)分析，為工程決策提供科學(xué)依據(jù)，同時有效推動抗震加固技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。

1 工程簡介

本工程是一座多功能建筑，總面積為3803.8m2，采用磚混結(jié)構(gòu)，包括地下1 層和地上6 層。地下1 層層高為3.0m，地上1 層至6 層層高為3.3m。主體結(jié)構(gòu)中，地下室承重墻體采用燒結(jié)普通磚砌筑，而地上承重墻體則采用KP1 多孔磚砌筑，墻體厚度均為240mm。樓面和屋面均選用現(xiàn)澆混凝土板，以確保結(jié)構(gòu)的牢固性和耐久性。本建筑的設(shè)計注重空間靈活性與功能性的結(jié)合，地下1 層為基礎(chǔ)設(shè)施與服務(wù)空間，提供多樣化的功能服務(wù)。地上6 層則為主要使用空間，滿足各類辦公、商業(yè)或其他需求。樓層高度的設(shè)計充分考慮到室內(nèi)空間的通透性和舒適性，使建筑內(nèi)部環(huán)境更加宜人。在承重墻體選材方面，地下室采用燒結(jié)普通磚，具備較強的抗壓能力，確保地下空間的穩(wěn)固性。而地上承重墻體選用KP1 多孔磚，既能減輕結(jié)構(gòu)自重，又有較好的保溫隔熱效果，提高建筑的能效性能。此外，為了確保整體建筑的強度和穩(wěn)定性，樓面和屋面均采用現(xiàn)澆混凝土板，使結(jié)構(gòu)具備較好的承載能力和耐久性。

2 建筑結(jié)構(gòu)安全性及抗震檢測鑒定方法

2.1 檢測鑒定原理

建筑結(jié)構(gòu)安全性及抗震檢測的基本原理涉及結(jié)構(gòu)工程學(xué)和地震工程學(xué)的知識。首先，對于建筑結(jié)構(gòu)的安全性評估，考慮因素包括建筑的材料、設(shè)計方案、施工質(zhì)量等。結(jié)構(gòu)工程學(xué)原理包括靜力學(xué)和動力學(xué)等方面，通過分析結(jié)構(gòu)的受力情況，確定結(jié)構(gòu)是否足夠強度，能夠承受外部荷載，以及是否存在結(jié)構(gòu)缺陷或損傷。

其次，抗震檢測的原理與建筑結(jié)構(gòu)的動力學(xué)有關(guān)。地震是一種動態(tài)荷載，對建筑結(jié)構(gòu)的影響是瞬時的，因此，需要考慮結(jié)構(gòu)在地震作用下的動力響應(yīng)?？拐饳z測依據(jù)建筑物在地震中的響應(yīng)，通過模擬地震荷載，測定建筑的振動特性。動力學(xué)測試和有限元分析是常用的手段，可以模擬建筑結(jié)構(gòu)在地震中的運動，從而評估其耐震性能[1]。

此外，建筑結(jié)構(gòu)安全性和抗震檢測的依據(jù)包括相關(guān)的建筑法規(guī)、結(jié)構(gòu)設(shè)計文件、歷史記錄等?？拐饳z測方法涵蓋了非破壞性檢測、動力特性測試、地震模擬等技術(shù)手段。非破壞性檢測通過使用無損檢測技術(shù)，如超聲波檢測、紅外熱像技術(shù)等，來評估結(jié)構(gòu)的材料質(zhì)量和可能的缺陷。動力特性測試則利用振動臺試驗、地震響應(yīng)測試等手段，定量分析結(jié)構(gòu)的振動響應(yīng)，以評估其在地震中的性能。

2.2 檢測鑒定方法

2.2.1 外觀檢查

外觀檢查通常包括以下步驟：首先，對建筑物的外墻、基礎(chǔ)、屋頂?shù)炔课贿M(jìn)行詳細(xì)觀察，記錄任何可見的裂縫、位移、不規(guī)則變形等情況。其次，對可能存在問題的區(qū)域進(jìn)行更加仔細(xì)的檢查，考察裂縫的類型、寬度、長度以及分布規(guī)律等特征。最后，利用測量工具對建筑物的各個部位進(jìn)行定量測量，獲取相關(guān)尺寸數(shù)據(jù)，以輔助定量分析。盡管外觀檢查是一種簡便有效的方法，但它也有其局限性。外觀檢查主要依賴于可見的外在跡象，對于隱藏在結(jié)構(gòu)內(nèi)部的問題可能無法完全發(fā)現(xiàn)。因此，外觀檢查常需要與其他檢測手段結(jié)合使用，如無損檢測技術(shù)、動力學(xué)測試等，以全面評估建筑結(jié)構(gòu)的安全性和抗震性能。

2.2.2 軸線尺寸復(fù)合

在檢測結(jié)果中，發(fā)現(xiàn)3 層（2-1）-（2-2）×（2-B）的軸線位置偏差為+8mm，這意味著該建筑在該層次的最大軸線尺寸存在一定的偏移。以下對這一結(jié)果進(jìn)行分析。

首先，軸線尺寸的偏差可能源于建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計、施工或者后期維護(hù)等方面。在設(shè)計階段，可能存在設(shè)計圖與實際施工情況的差異，而施工過程中的測量和布置誤差也可能導(dǎo)致軸線位置的偏差。此外，建筑物在使用過程中，受到自然因素或者其他外界因素的影響，也可能出現(xiàn)軸線位置的變動。因此，對這一偏差進(jìn)行進(jìn)一步的調(diào)查和分析是必要的，以確定具體的原因。其次，軸線尺寸的偏差可能對建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性產(chǎn)生影響。軸線尺寸的準(zhǔn)確性直接關(guān)系到建筑物的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，特別是在多層建筑中，軸線的準(zhǔn)確性對于整體結(jié)構(gòu)的均衡和穩(wěn)定至關(guān)重要。因此，對于發(fā)現(xiàn)的軸線位置偏差，建筑管理者和相關(guān)專業(yè)人員需要進(jìn)行進(jìn)一步的結(jié)構(gòu)評估，確保建筑物的整體結(jié)構(gòu)滿足安全標(biāo)準(zhǔn)。

2.2.3 混凝土強度的檢測

混凝土的抗壓強度是評估混凝土質(zhì)量和結(jié)構(gòu)承載能力的關(guān)鍵指標(biāo)之一，其直接影響建筑結(jié)構(gòu)的承載能力和穩(wěn)定性。根據(jù)檢測結(jié)果，該建筑混凝土構(gòu)件的現(xiàn)齡期抗壓強度推定值為20.6MPa~21.4MPa，這符合設(shè)計強度等級C20 的要求，即表明混凝土的抗壓強度滿足相應(yīng)的建筑設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，表明該建筑的混凝土構(gòu)件具有足夠的承載能力，有利于確保建筑的安全運行和長期使用。

2.2.4 砌筑砂漿抗壓強度檢測

砂漿在墻體結(jié)構(gòu)中承擔(dān)著重要的作用，其抗壓強度直接關(guān)系到墻體整體的強度和穩(wěn)定性。根據(jù)檢測結(jié)果，墻體砌筑砂漿抗壓強度的推定值為4.0MPa~9.6MPa，然而，有23 片墻體砌筑砂漿抗壓強度不符合設(shè)計要求。這意味著在該建筑的一部分區(qū)域，砂漿的抗壓強度存在明顯的不足，可能導(dǎo)致墻體局部區(qū)域的結(jié)構(gòu)脆弱，增加了墻體失穩(wěn)和破損的風(fēng)險，威脅整個建筑的結(jié)構(gòu)安全性。因此，需要采取及時的糾正措施以避免潛在的結(jié)構(gòu)問題。為了解決砂漿抗壓強度不符合設(shè)計要求的問題，建議采取相應(yīng)的修復(fù)措施。這可能包括重新施工或加固受影響的墻體區(qū)域，以確保砂漿的抗壓強度達(dá)到設(shè)計要求水平。同時，對建筑工程中的質(zhì)量控制流程進(jìn)行審查和改進(jìn)，以防止類似問題再次發(fā)生。定期的質(zhì)量檢測和施工過程監(jiān)控將有助于及早發(fā)現(xiàn)和解決類似的結(jié)構(gòu)質(zhì)量問題，確保建筑結(jié)構(gòu)的整體安全性和耐久性[2]。

2.2.5 磚抗壓強度檢測

根據(jù)《砌體工程現(xiàn)場檢測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50315—2011）的要求，在現(xiàn)場隨機抽取了26 片墻體，并采用回彈法對磚的抗壓強度進(jìn)行了檢測。經(jīng)過檢測，磚抗壓強度的推定值在12.0MPa~15.7MPa，這符合設(shè)計要求?；貜椃ㄊ且环N常用的非破壞性檢測方法，通過測量材料表面彈性變形，推算出材料的抗壓強度。在這一檢測中，磚的抗壓強度落在設(shè)計范圍內(nèi)，表明所選用的磚材質(zhì)量良好，符合建筑結(jié)構(gòu)的要求。檢測所得的磚抗壓強度推定值表明了建筑中使用的磚具有足夠的強度，能夠滿足設(shè)計要求。這對墻體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和承載能力是至關(guān)重要的。符合設(shè)計要求的磚抗壓強度不僅確保了墻體的整體強度，也有助于防止墻體在受力時出現(xiàn)破損或崩潰的風(fēng)險。

2.2.6 抗震鑒定

為確保本工程的抗震性能滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求，進(jìn)行抗震鑒定是至關(guān)重要的步驟。鑒定措施主要包括對結(jié)構(gòu)材料、結(jié)構(gòu)形式和建筑設(shè)計的全面評估。首先，對磚混結(jié)構(gòu)中使用的燒結(jié)普通磚和KP1 多孔磚進(jìn)行材料的物理性能測試。通過測定材料的抗壓強度、抗拉強度、彈性模量等關(guān)鍵參數(shù)，評估材料的力學(xué)性能和抗震能力。其次，對承重墻體的砌筑工藝和連接方式進(jìn)行詳細(xì)檢查。這包括檢查墻體砌筑的垂直度、水平度以及墻體與結(jié)構(gòu)其他部分的連接是否符合設(shè)計要求。通過現(xiàn)場檢測和取樣，確保砌筑質(zhì)量滿足建筑抗震的要求，再進(jìn)一步進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)的抗震性能分析。采用有限元分析等數(shù)值模擬方法，模擬地震作用下結(jié)構(gòu)的響應(yīng)，評估結(jié)構(gòu)的變形、應(yīng)力分布和受力情況。通過對結(jié)構(gòu)進(jìn)行模態(tài)分析，了解結(jié)構(gòu)的固有振動特性，進(jìn)而判斷其對地震激勵的響應(yīng)情況。

3 建筑結(jié)構(gòu)加固技術(shù)應(yīng)用

3.1 碳纖維加固

建筑結(jié)構(gòu)加固技術(shù)是為了提高建筑物的抗震性能和承載能力，其中碳纖維加固技術(shù)作為一種先進(jìn)的加固手段，逐漸在工程實踐中得到廣泛應(yīng)用。碳纖維加固技術(shù)主要利用高強度、輕質(zhì)、耐腐蝕的碳纖維復(fù)合材料，通過粘貼或纏繞在結(jié)構(gòu)表面，改善結(jié)構(gòu)的受力性能，提高抗震性能和承載能力。以下是對碳纖維加固技術(shù)應(yīng)用的數(shù)據(jù)參數(shù)分析[3]。

（1）碳纖維加固技術(shù)在提高結(jié)構(gòu)抗震性能方面取得了顯著效果。通過在結(jié)構(gòu)表面粘貼碳纖維布，可以增加結(jié)構(gòu)的抗拉強度，有效提高結(jié)構(gòu)在地震作用下的穩(wěn)定性。研究表明，采用碳纖維加固技術(shù)后，結(jié)構(gòu)的抗震性能可提高30%以上，大大降低了地震災(zāi)害對建筑物的破壞程度。

（2）碳纖維加固技術(shù)在提高結(jié)構(gòu)承載能力方面也取得了顯著成果。碳纖維復(fù)合材料具有優(yōu)異的拉伸性能，可以有效地承擔(dān)結(jié)構(gòu)的水平荷載。實測數(shù)據(jù)顯示，在采用碳纖維加固技術(shù)后，結(jié)構(gòu)的承載能力得到了顯著提升，承載能力提高了20%以上。這為建筑物在面對持續(xù)性荷載或臨時荷載時提供了更大的安全保障。

（3）碳纖維加固技術(shù)的輕質(zhì)特性也為結(jié)構(gòu)加固提供了便利。相較于傳統(tǒng)的鋼筋混凝土加固方式，碳纖維復(fù)合材料的重量輕，不增加結(jié)構(gòu)自重，有助于減小結(jié)構(gòu)荷載，提高建筑物整體的抗震性能。研究表明，采用碳纖維加固技術(shù)后，結(jié)構(gòu)的自振周期得到了顯著提高，降低了結(jié)構(gòu)在地震作用下的共振概率。綜合來看，碳纖維加固技術(shù)作為一種先進(jìn)的建筑結(jié)構(gòu)加固手段，在提高抗震性能和承載能力方面表現(xiàn)出色。

3.2 粘鋼加固

粘鋼加固技術(shù)通過在結(jié)構(gòu)受力部位加貼預(yù)應(yīng)力鋼材，利用高強度膠黏劑使鋼材與混凝土形成緊密結(jié)合，從而提高結(jié)構(gòu)的承載能力和抗震性能。以下是對粘鋼加固技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行的數(shù)據(jù)參數(shù)分析。

（1）粘鋼加固技術(shù)在提高結(jié)構(gòu)承載能力方面表現(xiàn)出顯著的效果。通過實測數(shù)據(jù)分析，采用粘鋼加固技術(shù)后，結(jié)構(gòu)的承載能力得到了明顯提升。研究表明，在加固后的結(jié)構(gòu)中，承載能力相比未加固結(jié)構(gòu)提高了15%以上。這主要歸因于預(yù)應(yīng)力鋼材的引入，有效地提高了結(jié)構(gòu)的抗拉和承載能力，使得結(jié)構(gòu)更能夠承受荷載的作用。

（2）粘鋼加固技術(shù)對結(jié)構(gòu)的抗震性能也有顯著的改善作用。通過實地觀測和模擬地震試驗數(shù)據(jù)的分析，采用粘鋼加固技術(shù)后，結(jié)構(gòu)的抗震性能得到了有效提升。研究結(jié)果顯示，加固后的結(jié)構(gòu)在地震作用下的變形和振動幅度明顯減小，結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和抗震性能相比未加固結(jié)構(gòu)有了明顯的提高。

（3）粘鋼加固技術(shù)還具有較好的經(jīng)濟(jì)性。相比傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)加固方法，粘鋼加固技術(shù)不需要大規(guī)模的拆除和重建，減少了施工對建筑物的影響，同時降低了施工成本。研究數(shù)據(jù)顯示，采用粘鋼加固技術(shù)的工程項目，施工成本相比傳統(tǒng)加固方式降低了10%以上，且施工周期明顯縮短[4]。

3.3 預(yù)應(yīng)力加固

預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)在結(jié)構(gòu)安全性方面的應(yīng)用效果顯著。通過提高抗拉強度和增加承載能力，該技術(shù)能夠有效增強結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性，為建筑物的安全運行提供了可靠的支持。同時，預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)在抗震性能方面的應(yīng)用也得到了驗證，通過減小結(jié)構(gòu)變形和振動幅度，提高了結(jié)構(gòu)的耐震能力，有效應(yīng)對地震等自然災(zāi)害。在抗震檢測鑒定方面，預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)通過結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測和動力響應(yīng)分析，為結(jié)構(gòu)抗震性能的科學(xué)評估提供了有力的支持。這些數(shù)據(jù)分析為結(jié)構(gòu)的安全性和抗震性能提供了直觀而可信的信息，為工程決策和管理提供了科學(xué)依據(jù)。

4 結(jié)語

建筑結(jié)構(gòu)安全性及抗震檢測鑒定是保障建筑結(jié)構(gòu)安全的重要手段，各種檢測鑒定方法具有不同的優(yōu)缺點和適用范圍，應(yīng)根據(jù)實際情況選擇合適的檢測鑒定方法。加固技術(shù)是提高建筑結(jié)構(gòu)安全性的重要手段之一，各種加固方法具有不同的適用范圍和優(yōu)缺點，應(yīng)根據(jù)實際情況選擇合適的加固方法。檢測鑒定與加固技術(shù)之間具有密切的關(guān)聯(lián)性，應(yīng)將兩者結(jié)合起來綜合應(yīng)用，以提高建筑結(jié)構(gòu)的安全性和抗震性能。進(jìn)一步深入研究建筑結(jié)構(gòu)安全性及抗震檢測鑒定的方法和原理；加強新型加固材料和技術(shù)的應(yīng)用研究；探索更加全面、有效的建筑結(jié)構(gòu)安全性和抗震性能評估方法。