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建筑結(jié)構(gòu)的檢測(cè)與加固技術(shù)
發(fā)布時(shí)間:2014-08-05
經(jīng)過(guò)20多年的發(fā)展,建筑物和構(gòu)筑物的抗震鑒定與抗震加固技術(shù)已日臻完善,形成了自己的體系,成為結(jié)構(gòu)鑒定與加固技術(shù)不可缺少的重要分支。抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)形成了系統(tǒng),常用的標(biāo)準(zhǔn)如下: 《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》(GBJ50023-95);
《室外給排水工程設(shè)施抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》(GBJ 43-82);
《室外煤氣熱力工程設(shè)施抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》(GBJ 44-82);
《工業(yè)構(gòu)筑物抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》(GBJ 117-88)。
建筑物和構(gòu)筑物抗震鑒定與加固技術(shù)的發(fā)展與成熟,為結(jié)構(gòu)鑒定與加固技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。
1985年,經(jīng)國(guó)務(wù)院批準(zhǔn),開(kāi)展了建國(guó)以來(lái)第一次城鎮(zhèn)房屋的普查工作。為配合這次普查,國(guó)家建設(shè)行政主管部門組織有關(guān)技術(shù)部門編制了《房屋等級(jí)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》和《危險(xiǎn)房屋鑒定標(biāo)準(zhǔn)》。鑒于當(dāng)時(shí)缺少相應(yīng)檢測(cè)手段,待評(píng)定和鑒定房屋的數(shù)量極大,這兩標(biāo)準(zhǔn)均采用了以外觀檢查為主的鑒定方法,并將房屋分成完好、基本完好、一般損壞、嚴(yán)重?fù)p壞和危險(xiǎn)房屋等五個(gè)等級(jí)。
這是一次專業(yè)技術(shù)人員與非專業(yè)人員結(jié)合的普查,由房管部門統(tǒng)查,由各單位自查。以某省為例,約1.3萬(wàn)人參加普查,普查房屋約1.3億平方米。普查結(jié)果為完好房屋約占總數(shù)的38.5%,基本完好房屋約占總數(shù)的33.5%,一般損壞房屋約占總數(shù)的18.9%,嚴(yán)重?fù)p壞房屋約占總數(shù)的7.0%,危險(xiǎn)房屋約占總數(shù)的2.1%。這次普查使房管部門擁有了一支進(jìn)行房屋安全鑒定的技術(shù)隊(duì)伍,為隨后成立的房屋安全鑒定站奠定了基礎(chǔ)。
1976年開(kāi)始的抗震鑒定與加固和1985年開(kāi)始的全國(guó)性的房屋普查及隨后的大規(guī)模的修繕,標(biāo)志著我國(guó)的工程建設(shè)從以新建為主轉(zhuǎn)變?yōu)樾陆ㄅc維修加固改造并重的階段。
1989年,大連重型機(jī)械廠辦公樓會(huì)議室地面突然塌陷,造成重大的人員傷亡事故。這次事故引起了建設(shè)行政主管部門的高度重視,當(dāng)年,在全國(guó)范圍內(nèi)開(kāi)展了已有房屋安全性檢查工作。由于此時(shí)構(gòu)件的混凝土強(qiáng)度、配筋、砌筑砂漿強(qiáng)度、砌筑用強(qiáng)度等級(jí)等檢測(cè)技術(shù)的推廣,檢查鑒定工作從以定性的外觀檢查結(jié)果為依據(jù)發(fā)展到以定量的檢測(cè)數(shù)據(jù)為依據(jù)的階段。與此相應(yīng),建設(shè)行業(yè)的科研基金明顯向結(jié)構(gòu)耐久性、檢測(cè)、鑒定、加固和改造方面傾斜。鐵路、交通、水利、電力、冶金、化工、紡織、輕工、機(jī)械等行業(yè)也開(kāi)展了相應(yīng)的工作。在國(guó)內(nèi)形成了結(jié)構(gòu)安全性鑒定與加固技術(shù)和結(jié)構(gòu)耐久性鑒定和剩余壽命評(píng)估等相應(yīng)技術(shù)發(fā)展的契機(jī)。結(jié)構(gòu)的安全性問(wèn)題得到了普遍的重視。
隨后,成立了全國(guó)建筑物鑒定與加固標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)委員會(huì)和房屋安全鑒定委員會(huì),各行業(yè)和各地方鑒定與加固的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)得以交流,鑒定與加固技術(shù)向標(biāo)準(zhǔn)化方向健康地發(fā)展。同時(shí)隸屬于各地房地產(chǎn)管理局的房屋安全鑒定部門成立,使房屋的安全性鑒定工作逐步走上了正軌。
目前已有的鑒定標(biāo)準(zhǔn)和擬頒布的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)有:
《工業(yè)廠房可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》(GBJ 114-90);
《民用建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》(將頒布);
《鋼結(jié)構(gòu)檢測(cè)評(píng)定及加固技術(shù)規(guī)程》(YB 9257-96);
《鋼鐵工業(yè)建(構(gòu))筑物可靠性鑒定規(guī)程》(YBJ 219-89)。
這些鑒定標(biāo)準(zhǔn)把定性的鑒定提高到定量的階段,其主要對(duì)象為已有的建筑結(jié)構(gòu),使已有結(jié)構(gòu)的鑒定結(jié)果具有可靠性。
到了九十年代,特別是住宅商品化以后,建設(shè)工程的質(zhì)量成為萬(wàn)眾矚目的焦點(diǎn),并引起中央領(lǐng)導(dǎo)的重視。這一形勢(shì)促進(jìn)了建設(shè)工程質(zhì)量的檢測(cè)與鑒定技術(shù)的發(fā)展。建設(shè)工程質(zhì)量的檢測(cè)與鑒定技術(shù)已超出了單純的結(jié)構(gòu)安全的范疇,包括了結(jié)構(gòu)的安全性、耐久性、適用性和抗災(zāi)害能力以及工程質(zhì)量問(wèn)題產(chǎn)生原因的鑒定與分析等綜合問(wèn)題。這類鑒定不僅包括工程施工質(zhì)量,還包括設(shè)計(jì)質(zhì)量,以設(shè)計(jì)規(guī)范和工程驗(yàn)收規(guī)范為準(zhǔn)繩,以國(guó)家和各地有資質(zhì)的工程質(zhì)量檢驗(yàn)中心為骨干。
建設(shè)工程質(zhì)量的檢測(cè)與鑒定為治理工程質(zhì)量通病,如設(shè)計(jì)造成的多層磚房溫度裂縫問(wèn)題,混凝土工程施工階段的開(kāi)裂問(wèn)題等起到了積極的作用,為設(shè)計(jì)規(guī)范和施工驗(yàn)收規(guī)范的修編提供了依據(jù)。
經(jīng)過(guò)50年的發(fā)展,結(jié)構(gòu)的鑒定與評(píng)估技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成為包括結(jié)構(gòu)安全性鑒定、結(jié)構(gòu)抗災(zāi)害能力鑒定與評(píng)估、工程質(zhì)量問(wèn)題鑒定、災(zāi)后結(jié)構(gòu)的鑒定與評(píng)估和結(jié)構(gòu)耐久性鑒定和剩余壽命評(píng)估的綜合技術(shù)。
但鑒定與評(píng)估技術(shù)尚存在一些問(wèn)題,如在對(duì)已有結(jié)構(gòu)的承載能力計(jì)算鑒定時(shí)一般都沿用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)的計(jì)算理論和計(jì)算方法。結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)階段采用失效概率的理論,考慮了作用的變異、材料強(qiáng)度變異、構(gòu)件尺寸的變異等;而已有結(jié)構(gòu)的承載能力鑒定時(shí),除了可變作用存在變異外,永久作用、材料強(qiáng)度和構(gòu)件尺寸已確定,此外存在著軸線的實(shí)際偏差、基礎(chǔ)實(shí)際不均勻沉降、環(huán)境溫度的影響、結(jié)構(gòu)的實(shí)際損傷等;問(wèn)題不同了,計(jì)算理論和計(jì)算方法也應(yīng)該有所區(qū)別。因此,關(guān)于已有結(jié)構(gòu)的承載能力的計(jì)算理論和計(jì)算方法有待發(fā)展。
在對(duì)建筑工程質(zhì)量問(wèn)題鑒定時(shí),鑒定工作受到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論的制約,如設(shè)計(jì)不考慮環(huán)境因素的影響,而實(shí)際工程質(zhì)量問(wèn)題與環(huán)境溫度等有很大的關(guān)系,如何評(píng)定這類問(wèn)題,也有待設(shè)計(jì)理論和鑒定理論的提高。
四、結(jié)構(gòu)的加固與改造技術(shù)
50年來(lái),結(jié)構(gòu)的加固與改造技術(shù)也得到了相應(yīng)的發(fā)展。
除了單層居民住宅的修繕外,五十年代至六十年代加固較多的是單層工業(yè)廠房中的薄腹梁和混凝土柱。常見(jiàn)的薄腹梁的加固方法為體外拉桿方法,拉桿中施加的拉力多采用電熱張拉法。常見(jiàn)的混凝土柱加固方法有外包鋼法和外包混凝土法或稱為增大截面法。此外尚有環(huán)氧砂漿修補(bǔ)法,此法常見(jiàn)于摻加氯鹽混凝土構(gòu)件的修復(fù)。這些方法主要源于前蘇聯(lián),目前還在使用,但從理論上和操作工藝上都有了改善和提高。如混凝土柱的外包鋼法加固方法,開(kāi)始階段的計(jì)算方法是分別計(jì)算混凝土柱和外包鋼,外包鋼按鋼結(jié)構(gòu)計(jì)算;當(dāng)外包裝的綴板加密并出現(xiàn)濕式的施工方法時(shí),其計(jì)算按整體構(gòu)件考慮;當(dāng)綴板施加拉力時(shí),可按約束混凝土進(jìn)行計(jì)算。
七十年代中后期,砌體結(jié)構(gòu)抗震加固的問(wèn)題日益突出,特別是磚墻的加固問(wèn)題。中國(guó)建筑科學(xué)研究院等單位開(kāi)發(fā)了鋼筋網(wǎng)水泥砂漿面層(俗稱“加板墻”)加固技術(shù),該技術(shù)至今仍然廣泛用于砌筑墻體的加固。
八十年代初,遼寧省首先引進(jìn)了法國(guó)混凝土構(gòu)件加固技術(shù),并用于實(shí)際工程。這種技術(shù)使混凝土受彎構(gòu)件的抗彎能力的加固得到簡(jiǎn)化。此后,遼寧省建筑科學(xué)研究院和中國(guó)科學(xué)院大連物化所研制成功用于混凝土構(gòu)件粘鋼加固的JGN結(jié)構(gòu)加固膠,使粘鋼加固技術(shù)得以在國(guó)內(nèi)迅速推廣應(yīng)用。由粘鋼加固技術(shù)還派生出來(lái)錨粘帶鋼加固技術(shù)和勁性外包鋼加固技術(shù)。前一技術(shù)將錨栓固定技術(shù)與粘鋼加固技術(shù)相結(jié)合,用于受彎構(gòu)件抗彎和抗剪能力不足的加固。后項(xiàng)技術(shù)將前項(xiàng)技術(shù)與鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)技術(shù)相結(jié)合,用于受彎構(gòu)件抗彎抗剪能力不足和鋼度不足的加固。
JGN結(jié)構(gòu)加固膠的引進(jìn),使得錨載鋼筋的技術(shù)風(fēng)行一時(shí),同時(shí)帶動(dòng)了混凝土構(gòu)件裂縫修補(bǔ)技術(shù)的發(fā)展。
九十年代初,中國(guó)建材院研制出高流動(dòng)性修補(bǔ)砂漿,使得混凝土構(gòu)件的局部修補(bǔ)技術(shù)得以提高。該項(xiàng)新材料使得混凝土柱的制約加固技術(shù)成為現(xiàn)實(shí)。
九十年代中后期,纖維類材料用于加固的研究掀起了高潮,冶金建筑研究院引進(jìn)碳纖維加固技術(shù),河北省建筑科學(xué)研究院開(kāi)發(fā)了丙綸纖維混凝土加固技術(shù),中國(guó)建筑科學(xué)研究院開(kāi)發(fā)了玻璃纖維水泥砂漿面層組合砌體加固技術(shù)等。
最近,國(guó)外金屬錨栓進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng),這一技術(shù)在結(jié)構(gòu)的加固與改造中得到應(yīng)用。中國(guó)建筑科學(xué)研究院正在編制金屬錨栓的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和工程標(biāo)準(zhǔn)。
隨著結(jié)構(gòu)加固技術(shù)的發(fā)展,結(jié)構(gòu)的改造技術(shù)也得到了發(fā)展,結(jié)構(gòu)的加固技術(shù)在結(jié)構(gòu)的改造中發(fā)揮了作用。此外,替代結(jié)構(gòu)技術(shù)、改變傳力途徑技術(shù)、預(yù)應(yīng)力技術(shù)、托梁拔柱技術(shù)、結(jié)構(gòu)增層和加層技術(shù),在結(jié)構(gòu)的改造中由廣大的科技人員和工程技術(shù)人員發(fā)明和創(chuàng)造出來(lái)。
加固改造技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化是該項(xiàng)技術(shù)成熟的標(biāo)志,目前在用和即將頒布的加固改造技術(shù)規(guī)程有:
《古建筑木結(jié)構(gòu)維護(hù)與加固技術(shù)規(guī)范》(GB50165-92);
《混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)規(guī)范》(CECS25:90);
《鋼結(jié)構(gòu)加固技術(shù)規(guī)范》(CECS77:96);
《多層磚房結(jié)構(gòu)加層技術(shù)規(guī)范》(CECS78:96);
《砌體結(jié)構(gòu)加固技術(shù)規(guī)范》(待頒布)。
結(jié)構(gòu)的加固技術(shù)有待進(jìn)一步發(fā)展。
新的加固材料的研制是推動(dòng)加固技術(shù)發(fā)展的動(dòng)力。以往的經(jīng)驗(yàn)告訴我們,檢測(cè)鑒定技術(shù)的發(fā)展依賴于檢驗(yàn)測(cè)試儀器的發(fā)展,加固技術(shù)的發(fā)展依賴于新材料的發(fā)展。由輕質(zhì)、高強(qiáng)、抗腐蝕、耐高溫的新材料構(gòu)成的效果好、易施工的加固方法可推動(dòng)加固材料的發(fā)展。
加固改造理論的提高是該項(xiàng)技術(shù)發(fā)展的另一個(gè)方面。目前的加固基本上是針對(duì)構(gòu)造和承載能力不足的構(gòu)件,缺乏從結(jié)構(gòu)總體上的把握與判別。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)領(lǐng)域則有相應(yīng)的理論,如建筑抗震設(shè)計(jì)中的概念設(shè)計(jì),混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的強(qiáng)柱弱梁強(qiáng)節(jié)點(diǎn)等。目前的加固有時(shí)會(huì)適得其反。例如:對(duì)多層磚混結(jié)構(gòu)的某一層墻體做夾板墻加固,使得該層墻體的鋼度大幅度增加,形成與相臨樓層的鋼度差,對(duì)結(jié)構(gòu)的抗震不利。此外還有加固后構(gòu)件的承載能力提高,防火等級(jí)大幅度下降等問(wèn)題。這些問(wèn)題需要從總體上把握,靠加固理論的提高來(lái)解決。
加固改造技術(shù)的提高還體現(xiàn)在施工技術(shù)改善和提高及施工機(jī)具上,而在這方面的研究一直相對(duì)較少。
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