1建筑結構鑒定與加固改造的重要性和緊迫性

國外結構工程的發(fā)展過程表明，當工程建設進行到一定階段后，工程結構的維修改造將成為主要的建設方式。我國的工程結構，特別是建筑物則因為特殊的歷史和發(fā)展方式，在許多方面更需要對既有建筑物進行加固與維修改造。而建筑物加固與維修改造的前提是對其進行鑒定，然后根據(jù)鑒定結果采取相應的加固處理措施。引自《建筑中文網(wǎng)》

到2009年，我國既有建筑面積達到436.5億m2。

由于城市化進程加快，設計、施工和管理使用存在先天不足，同時由于地震、火災等災害的影響，建筑結構鑒定與加固改造已成為我國基本建設急需解決的重大問題。

1.1國外工程建設的發(fā)展過程

綜合國內(nèi)外相關文獻可看出，世界上經(jīng)濟發(fā)達國家的工程建設大體上都經(jīng)歷了3個階段，即大規(guī)模新建、新建與維修改造并舉和重點轉向既有建筑的維修改造。例如，英國在1975年―1980年間新建工程數(shù)量和費用減少，建筑維修改造的項目卻逐年增加，1978年用于投資改造的費用是1965年的3.76倍，1980年建筑物維修改造工程占英國建筑工程總量的2/3；瑞典建筑業(yè)1980年代首要的任務是對已有建筑物進行更新改造；在美國，新建筑業(yè)開始蕭條，而維修改造業(yè)興旺發(fā)展，美勞工部預報，2000年后舊房維修改造業(yè)將是最受歡迎的九類行業(yè)之一。國家的投資方向當然也就決定了科研的方向。由政府出面組織開展研究和技術開發(fā)工作也顯示了經(jīng)濟發(fā)達國家對既有建筑物的重視，日本建設省從1981年至1984年用四年時間組織進行了提高建筑物使用壽命的技術開發(fā)項目，以防為主，從建筑立法、設計、施工和改造四個方面入手，解決建筑物的壽命問題，并已制訂了一系列法令和標準[1]。

1.2我國工程建設面臨的現(xiàn)狀和存在的問題

當前國內(nèi)發(fā)展生產(chǎn)，提高生產(chǎn)力的重心，已從新建工業(yè)企業(yè)轉移到對已有企業(yè)的技術改造，以取得更大的投資效益，按一些資料統(tǒng)計，改建比新建可節(jié)約投資約40%，縮短工期約50%，收回投資的速度比新建廠房快3倍―4倍，同樣，對民用建筑進行改造的要求，在我國也日益迫切。隨著我國城市人口的不斷增長，盡管興建了大量的住宅和相應的配套措施，但無房、缺房和不方便戶仍達20%以上。而且隨著城市房價的上漲，越來越多的人買不起新房。為緩解這一矛盾，抓好舊房的增層改造，向現(xiàn)有房屋要面積，可有效降低工程造價，顯然是一條重要出路。我國城市現(xiàn)有的房屋中，有20%―30%具備增層改造的條件。增層改造不僅可節(jié)省投資，同時，可不再征用土地，對緩解日趨緊張的城市用地矛盾，也有重要的現(xiàn)實意義。

據(jù)了解，“一五”期間，我國更新改造資金只相當于同期基本建設投資的4.2%，“三五”期間已達27%，“四五”期間為31.7%，“七五”期間為54%。這清楚的說明，在今后的若干年內(nèi)，國家用于舊建筑物維修、改造和加固的費用將逐步增加，特別是工業(yè)建筑更是如此。基本建設政策的變化不僅給建筑行業(yè)的科研人員提出了新的研究任務，也對建筑的設計、施工和質(zhì)檢人員提出了更高的要求，特別是工業(yè)企業(yè)的領導和房屋管理人員肩上的擔子加重了，工作風險增大。

在新的形勢下，與建筑物有關的科研、設計、施工、質(zhì)檢、使用和管理人員都面臨著新的問題。

1.2.1建(構)筑物接近或超過其設計年限

據(jù)1986年國家統(tǒng)計局和建設部的調(diào)查，我國城鎮(zhèn)民用建筑面積達46.76億m2，使用期限超過20年的約占64%；工業(yè)建筑13.5億m2，使用期限超過30年的約占65%，越來越多的建筑物進入老齡化。據(jù)1995年統(tǒng)計，當時在役60億m2城鎮(zhèn)民用建筑中，有30億m2需要加固，其中10億m2急需修理加固。到2009年，城鄉(xiāng)既有建筑面積約為436.5億m2，專家估計約有30%―50%的建筑物出現(xiàn)安全性降低或進入功能衰退期。

1.2.2先天性缺陷(勘察、設計、施工缺陷)、使用不當及環(huán)境劣化

1)勘察引起的缺陷。

結構的先天不足首先表現(xiàn)在地質(zhì)勘察不能準確反映地基土、地下水的真實情況，如勘察布點過稀、鉆孔深度不夠等，造成建筑物施工中、竣工后出現(xiàn)地基沉降等。

2)設計引起的缺陷。

設計人員在設計建筑物時，雖然盡量考慮了影響建筑結構安全和使用的各種各樣的因素，然而在建筑物竣工使用后，每個結構實際上都有自己的特性，它不可能完全被設計時采用的數(shù)學模型所描述。原先的設計構思總是與實際使用中發(fā)生的情況有一定距離。盡管建筑技術有了很大的進步和發(fā)展，但結構仍有可能由于先天不足而出現(xiàn)各種缺陷。同時，我國建筑結構設計冗余度較低，為其安全使用留下隱患。

3)施工造成的缺陷。

結構的先天不足還來源于施工。造成這類隱患的原因雖然很多，但當前最引起人們關注的是低素質(zhì)隊伍施工所造成的建筑物低質(zhì)量的現(xiàn)狀。眾所周知，隨著建筑隊伍的迅速發(fā)展，特別是農(nóng)村建筑隊伍的迅猛擴大，建筑隊伍的技術和管理素質(zhì)普遍下降。據(jù)有關部門統(tǒng)計，建筑隊伍中受過專業(yè)訓練的專業(yè)人員在全民企業(yè)中只占職工總數(shù)的8%，在集體企業(yè)中只占職工總數(shù)的1%，二級工以下的工人占工人總數(shù)的60%以上。兼之，在管理方面存在的種種混亂和違紀問題，因此，不少建筑工程質(zhì)量明顯偏低。據(jù)1988年全國抽查，房屋建筑工程質(zhì)量合格率不到50%，房屋倒塌率偏高，正在施工或剛竣工就出現(xiàn)嚴重質(zhì)量事故的現(xiàn)象在全國屢見不鮮。所有這些都給建筑物正常使用留下大量隱患。

4)使用不當及環(huán)境劣化。

建筑物的缺陷還來自惡劣的使用環(huán)境：如高溫、重載、腐蝕、粉塵、疲勞、潮濕……，以及由于缺乏對建筑物正確的管理、檢查、鑒定、維修、保護和加固的常識所造成的對建筑物管理和使用不當，致使不少建筑物出現(xiàn)不應有的早衰。如建筑物使用過程中，未經(jīng)鑒定而增加荷載，裝修時增加荷載，增設設備等；未經(jīng)相關單位鑒定或加固即拆除承重構件，造成周圍或上部構件承載力不足等。

1.2.3遭遇災害

我國又是一個多自然災害的國家。不僅有2/3的大城市處于地震區(qū)，歷次地震都在不同程度上對建筑物造成了損壞，而且風災、水災年年不斷，僅風災平均每年損壞房屋30萬間，經(jīng)濟損失十多億元，每年水災損失更難準確統(tǒng)計。1991年僅江蘇災區(qū)就倒塌房屋57萬多間，損壞房屋80余萬間，而在安徽災區(qū)僅倒塌房屋一項就多達110余萬間。另外，隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展和城市化進程的加速，人口和建筑群的進一步密集，建筑物的火災概率大大增加。我國平均每年發(fā)生火災6萬余起，其中建筑物火災就占火災總數(shù)的60%左右，這些意外的災害，使不少建筑物提前夭折，使更多的建筑物受到嚴重損傷。

2008年5月12日發(fā)生的5?12汶川8.0級大地震，遇難人數(shù)超過8.7萬人(因地震造成失蹤的人生還希望很小，死亡的6.9萬多人和失蹤的1.8萬多人)，汶川地震造成直接經(jīng)濟損失8451.4億元，其中四川的損失占到總損失的91.3%，甘肅占5.8%，陜西占2.9%。2010年4月14日發(fā)生的4?14玉樹7.1級大地震，截至2010年4月23日17時，玉樹地震已導致2192人死亡，失蹤78人。地震局做出了評估，估算損失大致在6400億；而民政部的評估額在8000億以上(21世紀經(jīng)濟報，2010年4月23日報道)。

1.2.4其他問題

隨著經(jīng)濟、社會和科技的發(fā)展，越來越多的建筑物會出現(xiàn)變更用途，改變業(yè)主，工業(yè)建筑的更新改造等。

綜上所述，不論是對建筑物先天不足，還是對后天管理不善、使用不當；不論是為抗御災害所需進行的加固，還是為災后所需進行的修復，不論是為適應新的使用要求，而對建筑物實施的改造，還是為建筑物進入中老年期而進行的正常診斷、處理，都需要對建筑物進行檢查和鑒定，以對其可靠性做出科學的評估，都需要對建筑物實施正確的管理維護和改造加固，以延長其使用壽命。由之可見，建筑物鑒定與加固改造的任務，不僅量大面廣，而且，任重道遠，影響極大，對國力薄弱的我國來講有著極其重要的現(xiàn)實意義。

2建筑結構鑒定與加固改造技術在國內(nèi)外的發(fā)展

2.1建筑結構鑒定與加固改造技術在國外的發(fā)展

對建筑物進行評估和維修、加固和改造，是伴隨著人類房屋建設而出現(xiàn)的，但其真正的發(fā)展還是在20世紀中葉以后[2]。20世紀人類歷史上的兩次世界大戰(zhàn)，對建筑物的毀壞是空前的，戰(zhàn)后對房屋建筑的大量需要，刺激了建筑業(yè)的發(fā)展，而其時建造的房屋規(guī)模大、標準低，致使這些建筑在使用不到30年，就不得不進行大修、改造，有了這樣的市場需求，使得鑒定加固行業(yè)迅速發(fā)展起來。同時，科技水平的提高，也為本行業(yè)的發(fā)展奠定了基礎。 西歐、美國和日本等國以及相關國際行業(yè)協(xié)會對已有建筑的維修、改造的研究十分重視，已經(jīng)制定了相應的法規(guī)，各國投入到建筑物維修改造的資金占房屋建筑投入資金的比例也越來越高。例如，日本在20世紀70年代就制定了“住宅區(qū)改造法”、“土木建筑更換標準”等。國際預應力協(xié)會(FIP)于1978年成立了混凝土結構維修與加固工作組，并于1982年提出了“混凝土結構的抽查與維修”及“混凝土結構的維修與加固”報告。美國于1980年出版了《房屋檢查手冊》和相應的標準。到1990年代初期，美國用于建筑物維修和加固上的投資已占到建設總投資約50%，英國這一數(shù)字為70%，而德國則達到80%。

2.2建筑結構鑒定與加固改造技術在國內(nèi)的發(fā)展

在我國，由于戰(zhàn)爭和其他歷史原因，大規(guī)模的基建建設比世界晚了幾十年。1949年以來，我國經(jīng)歷了三個建設高潮期：一是解放初期的1950年代；二是改革開放后的1980年代、1990年代；三是進入新世紀以來。在我國同樣也遵循了新建、新建與維修加固、改造并重的這樣一個發(fā)展道路。1970年代、1980年代，隨著工業(yè)工藝水平的提高，部分工業(yè)建筑開始進行技術改造。而1966年邢臺地震、1976年唐山地震，使人們認識到對建筑進行必要的抗震鑒定、抗震加固可以大大減少人員和財產(chǎn)的損失。因此在工業(yè)建筑領域和房屋抗震鑒定、加固領域，進行了大量的工作。這一時期，頒布了《工業(yè)與民用建筑抗震鑒定標準》(TJ23-77)、《工業(yè)構筑物抗震鑒定標準》(GBJ 117-88)、《鋼鐵工業(yè)建(構)筑物可靠性鑒定標準》(YBJ 219-89)等，在檢測技術方面也引進和研發(fā)了大量的新技術，頒布實施了若干檢測技術標準，如《回彈法評定混凝土抗壓強度技術規(guī)程》(JGJ23-85)、《鉆芯法檢測混凝土強度技術規(guī)程》(CECS03∶88)、《超聲回彈綜合法檢測混凝土強度技術規(guī)程》(CECS 02∶88)等。

1990年代以后，改革開放在城市得到了大力推進，大量的工業(yè)建筑、民用建筑需要改變用途、增加荷載、改造；建筑業(yè)得到了極大的發(fā)展，同時鑒定加固行業(yè)也取得了突飛猛進的發(fā)展。這一時期頒布實施了《工業(yè)廠房可靠性鑒定標準》(GBJ144-90)，《建筑抗震鑒定標準》(GB50023-95)，《民用建筑可靠性鑒定標準》(GB50292-1999)，《危險房屋鑒定標準》(JGJ125-99)等一批鑒定標準。加固技術規(guī)范相繼頒布了《混凝土結構加固技術規(guī)范》(CECS25∶90)、《鋼結構加固技術規(guī)范》(CECS77∶96)、《建筑抗震加固技術規(guī)程》(JGJ116-98)等一系列加固類規(guī)范。

2008年以后，一是汶川地震的重大損失，對建筑結構的抗震提出了更高的要求，二是隨著經(jīng)濟、技術水平的提高，規(guī)范也到了修訂的階段，因此經(jīng)過修訂的規(guī)范和一些新規(guī)范頒布實施，如《工業(yè)建筑可靠性鑒定標準》(GB50144-2008)、《建筑抗震鑒定標準》(GB50023-2009)、《建筑抗震加固技術規(guī)程》(JGJ116-2009)等。

建筑結構檢測鑒定行業(yè)從個別從業(yè)者率先進行鑒定加固和改造工作，到隊伍越來越大，漸成規(guī)模；從無章可循，到各種標準對檢測、鑒定、加固各個階段越來越規(guī)范；從依賴專家經(jīng)驗的“傳統(tǒng)經(jīng)驗法”，到專家經(jīng)驗與現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)、復核鑒定相結合并原則性采用統(tǒng)計概率的“實用鑒定法”；從注重可靠性(安全性、正常使用性)鑒定，到可靠性、耐久性評價并重；加固技術從注重單個構件的加固，到注重結構整體加固效果。

作為鑒定加固的重要分支之一的建筑抗震加固也經(jīng)歷了3個階段[3]：

初級階段(1976年―1980年)：震后應急、臨時、簡單“捆綁式”加固技術。1)震后應急修復和臨時支護；2)后加構造柱、圈梁；3)后加圈梁和鋼拉桿。

提高階段(1980年―1990年)：震前加固和震后補強，鋼和混凝土的“硬”加固技術。1)加大混凝土構件斷面：梁、柱、夾板墻；2)增設混凝土構件：剪力墻、構造柱、壁式框架；3)增設鋼構件——支撐。

綜合階段(1990年至今)：加固、改、擴建及配套設施，新材料、新工藝、新設計，“軟加固”技術。1)粘鋼、植筋；2)碳、玻璃纖維布外貼；3)鋼絞線-聚合物砂漿面層；4)體外預應力技術；5)消能減震技術。

3檢測鑒定加固技術及方法

對結構技術狀況的調(diào)查和檢測是進行可靠性鑒定的基礎，其目的在于了解結構的使用歷史、使用環(huán)境、各類荷載及作用、結構的幾何參數(shù)和工作性能以及損傷、變形和裂縫所造成缺陷和損壞的原因，做出貼切的分析，所有這些，都必須借助于各種檢測技術，尤其是現(xiàn)場的檢測技術。

3.1檢測技術

建筑結構現(xiàn)場檢測技術主要可分為材料強度、缺陷、損傷和變形、鋼筋位置等檢測技術[4]。

3.1.1材料強度的現(xiàn)場檢測技術

對于不同的結構材料及連接技術，可采用不同的強度檢測技術。

1)混凝土：回彈法、超聲法、超聲-回彈綜合法、拉拔法、鉆芯法等。

2)磚砌體：對于砌體的檢測，分為對砌體整體檢測和各種材料的檢測。對砌體整體檢測的方法有：原位軸壓法、扁頂法、原位單剪法、原位單磚雙剪法等；對塊材(主要是磚)的現(xiàn)場檢測方法有：取樣法、回彈法(其適用性尚待探討)；對砌筑砂漿的檢測方法有：回彈法、推出法、筒壓法、砂漿片剪切法、點荷法、射釘法(貫入法)等[5]。

3)鋼材：取樣法、表面硬度法等。

4)木結構：取樣法、根據(jù)木材種類和材質(zhì)等級確定等。

5)連接強度：對于化學植筋采用抗拔承載力拔出檢測，對于鋼材焊縫采用取樣、超聲波、X射線透射、γ射線透射等方法。

3.1.2缺陷與損傷的現(xiàn)場檢測技術

對于不同的結構材料，其缺陷和損傷檢測的項目有所不同。對于缺陷和損傷，應確定其原因，檢測其損傷深度、面積等指標。

1)混凝土結構：混凝土結構的缺陷及損傷包括外觀質(zhì)量(蜂窩、麻面、孔洞、夾渣、露筋、裂縫、疏松區(qū)、不同時間澆筑混凝土的結合面等)、損傷(包括環(huán)境浸蝕損傷，如凍傷；災害損傷，如火災損傷等；人為損傷，如碰撞引起的損傷等；混凝土有害元素造成的損傷，如堿骨料、氯離子等浸蝕損傷等)。其檢測技術根據(jù)不同的缺陷和損傷項目進行選擇，如外觀質(zhì)量可通過目測與尺量、超聲等方法檢測，損傷可通過超聲、取樣、剔鑿等方法進行，裂縫缺陷可通過超聲、尺量等方法。

2)砌體結構：砌體結構的缺陷及損傷包括砌筑質(zhì)量(組砌方式等)、損傷(裂縫；環(huán)境浸蝕損傷，如凍融損傷、風化等；災害損傷，如火災損傷等；人為損傷，如碰撞損傷等)。砌筑質(zhì)量可通過目測法進行，對損傷可通過超聲、尺量等方法進行。

3)鋼結構：鋼結構的缺陷和損傷包括外觀質(zhì)量(均勻性，如夾層、裂紋、非金屬夾雜等)、損傷(裂紋、局部變形、銹蝕等)。鋼結構裂紋可采用觀察法和投射法檢測，局部變形可采用觀察法、尺量法，銹蝕可采用電位差法等。

4)木結構：木材缺陷，對于圓木和方木可分為木節(jié)、斜紋、扭紋、裂縫、髓心等項目，對于膠合木結構，尚有翹曲、順紋、扭曲等，對于輕型木結構尚有扭曲、橫彎、順彎等。上述項目可采用目測、尺量、靠尺、探針等進行檢測。

3.1.3其它檢測

一般尚應進行變形(傾斜、撓度)、尺寸偏差、構造等其他項目的檢測。對于混凝土結構，尚應檢測鋼筋位置(保護層)、銹蝕等項目的檢測；鋼筋位置可采用電磁法、混凝土雷達等進行檢測；鋼筋銹蝕可采用電位差法進行檢測。

3.2鑒定方法及標準

目前的鑒定方法可分為傳統(tǒng)經(jīng)驗法、實用鑒定法、概率鑒定法[6]。

3.2.1傳統(tǒng)經(jīng)驗法

傳統(tǒng)經(jīng)驗法是由有經(jīng)驗的專家通過現(xiàn)場觀察和簡單的計算分析，以原設計規(guī)范為依據(jù)，根據(jù)個人專業(yè)知識和工程經(jīng)驗直接對建筑物的可靠性做出評價。該方法鑒定程序簡單，但由于受檢測技術和計算工具的限制，鑒定人員難以獲得較準確和完備的數(shù)據(jù)和資料，也難以對結構的性能和狀態(tài)做出全面的分析，因此評判過程缺乏系統(tǒng)性，對建筑物可靠性水平的判斷帶有較大的主觀性，鑒定結論往往因人而異，而工程處理方案多數(shù)偏于保守，造成浪費。

但傳統(tǒng)經(jīng)驗鑒定法簡便易行，花費較少、時間短，所以對于受力明確、較易判定的中小工程仍是一種可行的常用方法。在工程實踐中不斷發(fā)展，經(jīng)驗不斷豐富，若結合進行一定的測試、觀察和驗證，便可大大提高鑒定工作的可靠程度。
3.2.2實用鑒定法

實用鑒定法是應用各種檢測手段對建筑物及其環(huán)境進行周密的調(diào)查、檢查和測試，應用計算機技術以及其他相關技術和方法分析建筑物的性能和狀態(tài)，全面分析建筑物所存在問題的原因，以現(xiàn)行標準規(guī)范為基準，按照統(tǒng)一的鑒定程序和標準，從安全性、適用性多個方面綜合評定建筑物的可靠性水平。與傳統(tǒng)經(jīng)驗法相比，該法鑒定程序科學，對建筑物性能和狀態(tài)的認識較準確和全面，具有合理、統(tǒng)一的評定標準，而且鑒定工作主要由專門的技術機構承擔，因此對建筑物可靠性水平的判定比較準確，能夠為建筑物維修、加固、改造方案的決策提供可靠的技術依據(jù)。

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文章來源： 永年加固公司
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