混凝土結(jié)構(gòu)房屋安全性鑒定常見問題探索與研究

張承豐

安全性鑒定有著提高工效、節(jié)省費(fèi)用的優(yōu)點(diǎn)，在安全大檢查中有較強(qiáng)的適用性。隨著城市化進(jìn)程的不斷加深，建筑業(yè)已從增量變?yōu)榇媪?。近幾年，既有房屋出現(xiàn)了較多的安全事故，已經(jīng)引起黨和政府的高度關(guān)注，本文從安全性鑒定適用條件，調(diào)查、檢測、裂縫分析及承載能力評定等較常見問題，跟讀者共同進(jìn)行探討、分析，并提出一些觀點(diǎn)、建議及做法。

一、安全性鑒定適用條件

安全性鑒定主要是指對建筑結(jié)構(gòu)的承載力和結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定作出評價(jià)，通過外業(yè)調(diào)查、檢測獲得資料數(shù)據(jù)，通過內(nèi)業(yè)驗(yàn)算、分析進(jìn)行鑒定評級。安全性鑒定是可靠性鑒定的一部分，在房屋建筑安全大檢查及應(yīng)急鑒定中，可提高工效和節(jié)省費(fèi)用。但行業(yè)中容易混淆的是當(dāng)建筑物進(jìn)行改造加固時(shí)通常也只做了安全性鑒定，往往忽視做使用性鑒定，致使后續(xù)加固改造設(shè)計(jì)依據(jù)不充分。比如上部結(jié)構(gòu)側(cè)向位移過大時(shí)，雖未影響到結(jié)構(gòu)安全性，但幕墻或填充墻已產(chǎn)生變形開裂、破損，電梯軌道變形過大已影響正常運(yùn)行；結(jié)構(gòu)受拉裂縫寬度雖未影響到結(jié)構(gòu)安全，但裂縫寬度過大令用戶感到不適、不安及影響結(jié)構(gòu)耐久性等?！睹裼媒ㄖ煽啃澡b定標(biāo)準(zhǔn)》GB 50292-2015（簡稱規(guī)范GB 50292-2015）第3.1.1條明確安全大檢查可僅做安全性鑒定，加固改造則應(yīng)做可靠性鑒定；《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50367-2013（簡稱規(guī)范GB 50367-2013）3.1.1條明確加固改造設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)可靠性鑒定結(jié)論及委托方要求進(jìn)行。

二、調(diào)查階段常見問題

1.地基基礎(chǔ)排查中不均勻沉降的特征、危害

不均勻沉降會(huì)引起建筑周邊的散水、地面開裂、錯(cuò)位及上部結(jié)構(gòu)傾斜、開裂等，應(yīng)根據(jù)勘察報(bào)告及圖紙等綜合分析判定，并要注意建筑物及其地面有無修復(fù)歷史，以免誤判。上部結(jié)構(gòu)變形的可通過全站儀、水準(zhǔn)儀或線錘等觀測傾斜度、沉降差。鑒于不均勻沉降引起的框架結(jié)構(gòu)變形反應(yīng)，沉降大的框架柱可出現(xiàn)水平細(xì)縫，與其交接的梁底可出現(xiàn)拉剪裂縫，另一端則在梁頂面出現(xiàn)拉剪裂縫或地面磚空鼓、開裂，一般在框架底層反應(yīng)比較明顯，往上逐層會(huì)有減弱的傾向。伴隨著沉降差的不斷加大，會(huì)導(dǎo)致框架柱內(nèi)力發(fā)生重新分布，沉降大的框架柱軸力會(huì)減小，相鄰沉降小的框架柱軸力則不斷加大，甚至超過極限受壓承載力發(fā)生壓屈破壞，從而影響結(jié)構(gòu)整體安全。當(dāng)沉降引起上部結(jié)構(gòu)開裂、傾斜或地基沉降仍未穩(wěn)定時(shí)，建議加強(qiáng)監(jiān)測或盡快進(jìn)行加固處理。

2.荷載及上部結(jié)構(gòu)

詳細(xì)調(diào)查中應(yīng)注意現(xiàn)狀使用功能、隔墻布置、裝飾構(gòu)件、填充墻材料及其厚度等是否與原設(shè)計(jì)圖一致，其任何改動(dòng)都會(huì)對荷載造成影響。如在自建房鑒定中原設(shè)計(jì)圖填充墻為加氣混凝土砌塊，經(jīng)現(xiàn)場開鑿檢查又為燒結(jié)粘土磚，由于兩種材料容重相差大，填充墻所占建筑物總荷載的比重又比較大，若按加氣混凝土砌塊的荷載輸入則對計(jì)算結(jié)果有較大影響。調(diào)查中施工變更、竣工圖等資料往往存在缺失難以收集，甚至存在業(yè)主或施工隊(duì)肆意更改設(shè)計(jì)的現(xiàn)象，因此在可信度不高時(shí)建議對所有軸線、層高、荷載、結(jié)構(gòu)構(gòu)件布置及截面尺寸等逐一排查，當(dāng)發(fā)現(xiàn)與原設(shè)計(jì)圖有差異時(shí)應(yīng)加強(qiáng)復(fù)核、檢測。

3.常見裂縫分析

裂縫是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)調(diào)查中最常見的問題，按成因可分為受力裂縫和非受力裂縫兩大類，工程中約20%為受力裂縫，80%是非受力裂縫。

荷載的增加或承載力的不足是出現(xiàn)受力裂縫的主要原因。眾所周知鋼筋混凝土構(gòu)件正截面計(jì)算不考慮混凝土的抗拉強(qiáng)度，正截面受壓或斜截面受剪則考慮混凝土的剪壓貢獻(xiàn)，因此混凝土構(gòu)件受拉的縫寬在一定范圍內(nèi)不會(huì)造成安全隱患，剪切和受壓則不同，無論其縫寬大小，一旦裂縫出現(xiàn)就會(huì)降低承載力，GB 50292-2015表5.2.5規(guī)定剪切和受壓只要出現(xiàn)裂縫就評為cu或du級，《工業(yè)建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》GB 50144-2019（簡稱規(guī)范GB 50144-2019）第6.2.2條也有類似規(guī)定。

造成非受力裂縫的原因主要有鋼筋銹蝕、溫度、干縮及材料自身收縮等，在工程中難于避免，但縫寬過大時(shí)也會(huì)間接引起結(jié)構(gòu)安全，如鋼筋銹蝕導(dǎo)致其有效截面縮小，鋼筋銹蝕體積脹裂保護(hù)層降低鋼筋錨固力及超過鋼筋強(qiáng)度設(shè)計(jì)值等。GB 50292-2015第5.2.6條也規(guī)定了不適于承載的非受力裂縫，視其嚴(yán)重情況定為cu或du級。

裂縫的判定應(yīng)根據(jù)力學(xué)知識、設(shè)計(jì)和施工經(jīng)驗(yàn)等因素綜合分析判別，切忌教條主義，以下列舉幾種常見裂縫的成因分析。

混凝土中鋼筋銹蝕所引發(fā)的非受力裂縫在工程中較為常見，其主要原因是混凝土碳化使混凝土保護(hù)層疏松，讓水與空氣侵入，致使鋼筋銹蝕體積膨脹，故其走向特征一般沿主筋縱向銹蝕脹裂，由于室外露天構(gòu)件容易接觸到水氣，混凝土容易碳化、鋼筋容易銹蝕，故混凝土保護(hù)層很容易被鋼筋銹蝕脹裂，由此陷入惡性循環(huán)。在構(gòu)件角部由于混凝土受潮碳化的面積相對較大，鋼筋銹蝕的脹裂通常也先是由角筋開始。框架柱截面較小時(shí)，鋼筋銹蝕脹裂導(dǎo)致框架柱截面的縮小，應(yīng)注意其對受壓承載力的影響。

另一種較常見的是結(jié)構(gòu)構(gòu)件受溫度收縮、干縮及材料自身收縮造成的非受力裂縫。以單向板為典型說明，其非受力裂縫的出現(xiàn)常與短跨向平行，有時(shí)還帶板角斜裂縫，其開裂機(jī)理長跨比短跨剛度小，因此長跨分配的彎矩、剪力小很多，故長跨受力一般不會(huì)先于短跨開裂。另外長跨長度較大，受溫度、干縮及材料自身收縮影響大，其收縮長度大，支座約束剛度相等的情況下長跨比短跨收縮力大，在抗裂鋼筋不足的情況下就容易出現(xiàn)裂縫。鋼筋混凝土梁頂面和底面由于有較多鋼筋約束，當(dāng)腰筋不足時(shí)收縮裂縫在梁高腹部呈現(xiàn)出棗核狀。通常室外露天構(gòu)件由于受溫差、干縮環(huán)境影響大，故更容易出現(xiàn)開裂。對于其它非受力裂縫，如混凝土初期成型、養(yǎng)護(hù)或水泥安定性問題所引發(fā)的裂縫，其走向多為不規(guī)則的網(wǎng)狀裂縫。

鑒于受力裂縫的判定，構(gòu)件受壓破壞時(shí)一般出現(xiàn)短密且平行于受力方向的劈裂縱向裂縫；受拉破壞則出現(xiàn)垂直于受力方向的橫向裂縫；受扭構(gòu)件破壞為相鄰面45度走向，呈螺旋狀的斜裂縫。梁彎剪裂縫一般沿支座中下部斜向平行。軸心拉壓構(gòu)件、偏心拉壓構(gòu)件及受彎構(gòu)件不同部位的裂縫鑒別，可根據(jù)受力狀態(tài)及裂縫走向等綜合分析判定。

三、結(jié)構(gòu)檢測

1.混凝土抗壓強(qiáng)度檢測方案的優(yōu)化

結(jié)構(gòu)混凝土齡期不大于1000天時(shí)，一般采用回彈法，超過齡期1000天，建議用回彈法鉆芯總體修正量修正，可減少對結(jié)構(gòu)的損傷，如完全采用鉆芯法，在某些情況下會(huì)造成安全隱患，如某始建于上世紀(jì)八十年代的三層框架結(jié)構(gòu)，框架柱截面只有300 mm ×300mm，用直徑100mm的鉆頭取樣約縮小原截面的1/6，由于建造時(shí)還未普及商品混凝土，現(xiàn)場自拌的混凝土強(qiáng)度普遍離散很大，致使某些框架柱混凝土強(qiáng)度比較低，再削弱截面就對結(jié)構(gòu)很不利。優(yōu)化方案后改用不小于70mm直徑鉆頭抽樣，并結(jié)合回彈法鉆芯總體修正量修正，從而減少了構(gòu)件的破損程度和數(shù)量。當(dāng)混凝土齡期不大于2000天時(shí)，也可采用超聲回彈綜合法檢測，但檢測混凝土聲速時(shí)受鋼筋干擾大，須先對鋼筋掃描避開檢測，且不適用于表面缺陷或損壞的混凝土。當(dāng)混凝土齡期超過2000天，又沒有條件鉆芯時(shí)，可對回彈測區(qū)混凝土抗壓強(qiáng)度換算值按GB 50292-2015附錄K相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修正（但該法不適用于仲裁）?？傊炷翉?qiáng)度檢測方法應(yīng)以提高可信度、減少結(jié)構(gòu)損傷為原則，有爭議時(shí)仍以鉆芯法為準(zhǔn)。

2.鋼筋檢測存在的困擾

既有建筑物結(jié)構(gòu)檢測鋼筋有電磁掃描法、直接法、雷達(dá)法。工程中常用電磁感應(yīng)法與直接法，電磁感應(yīng)法的磁通量與鋼筋直徑、保護(hù)層厚度有關(guān)，同一方程不能同時(shí)求解兩參數(shù)，在檢測鋼筋直徑時(shí)，保護(hù)層厚度偏差大難于確定，故無法精確計(jì)算出鋼筋直徑。用直接法測量鋼筋直徑，即鑿開后清理干凈，直接用游標(biāo)卡尺測量3次計(jì)算算術(shù)平均值，雖可精確計(jì)取鋼筋直徑，但檢測過程中過多的開鑿對結(jié)構(gòu)損傷很大，即使修復(fù)也難以保證其質(zhì)量不受到影響。因此，鋼筋直徑、根數(shù)（特別存在多排鋼筋的情況）能否直接精確的測出，還有賴于檢測技術(shù)的突破，特別對于那些沒有圖紙的鋼筋檢測顯得尤為迫切，此弊端已成為行業(yè)痛點(diǎn)。

3.承載能力評定混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的安全等級的常見誤區(qū)及其相應(yīng)措施

承載力評定混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的安全等級是鑒定工作的核心內(nèi)容，現(xiàn)階段有些從業(yè)人員仍習(xí)慣用鋼筋面積比來評定構(gòu)件承載能力的安全等級，而不是用抗力（R）效應(yīng)（r0S）比去評定，因此通常出現(xiàn)比值偏小的情況，從而導(dǎo)致構(gòu)件安全等級降低?，F(xiàn)以下圖框架梁端部受彎承載能力的評定來說明其差值來源：假定梁端截面負(fù)彎矩設(shè)計(jì)值r0S（M）=-323 kN·m，混凝土強(qiáng)度等級為C30，可知相對受壓區(qū)高度xb=122.4mm，計(jì)算配筋結(jié)果為原配筋4根25可知相對受區(qū)高度xb=100.9mm，得出抗力R（Mu）=100.9×300×14.3×（457.5－100.9/2）＋762×360×418.5=291 kN·m，抗力與效應(yīng)比R/r0S=291/323=0.90；鋼筋面積比則為1964（實(shí)配4根25）/2221（計(jì)算配筋）=0.88，若按GB50292-2015評定，可見框架梁的安全等級cu級就降低成為du級。另外，計(jì)算模型輸出的配筋有時(shí)又是以最小配筋率構(gòu)造控制，其鋼筋面積比用來評定構(gòu)件的承載能力顯然不合理。

以上表明用鋼筋面積比來評定構(gòu)件承載力安全等級是不科學(xué)的，但復(fù)核中把所有原配鋼筋通過人工手算還原成構(gòu)件抗力R與效應(yīng)r0S去比較，其工作量會(huì)非常繁重，效率也會(huì)大打折扣。建議在計(jì)算模型中直接輸入原配筋，這樣也使得結(jié)構(gòu)計(jì)算模型的剛度、變形等與工程實(shí)際更加接近。鑒于實(shí)際配筋的輸入時(shí)，如對照圖紙逐一手工輸入，無疑又是一道大工序，實(shí)際工程應(yīng)用中，可將梁板平法配筋CAD電子版圖，經(jīng)配筋修改、字符和圖層匹配等處理后，直接導(dǎo)入結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件，在結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件自動(dòng)直接評出構(gòu)件安全等級，準(zhǔn)確且高效。鑒于有些項(xiàng)目存在只有藍(lán)圖的情況，藍(lán)圖掃描的PDF位圖圖像要準(zhǔn)確還原成CAD的矢量圖像，技術(shù)上尚還存在一定困難。

四、結(jié)束語

綜上所述，鑒定工作涉及建筑材料、施工、檢測及設(shè)計(jì)等內(nèi)容，知識面廣、綜合性強(qiáng)，應(yīng)在工作中對發(fā)現(xiàn)的問題不斷進(jìn)行探索、分析、總結(jié)和創(chuàng)新。從業(yè)人員刻苦鉆研專業(yè)知識，深刻理解規(guī)范，不斷升華技術(shù)理論，不斷提高專業(yè)素養(yǎng)，從實(shí)踐中來、到實(shí)踐中去?？蒲袡C(jī)構(gòu)、廠家應(yīng)不斷改進(jìn)、攻克軟件及檢測設(shè)備的瓶頸技術(shù)，始終以科學(xué)技術(shù)為第一生產(chǎn)力，著力提高效率，在不同層面共同推動(dòng)，實(shí)現(xiàn)行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，為社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)保駕護(hù)航。