老旧建筑结构鉴定与加固改造技术探讨

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  [摘 要]随着中国建筑业的逐渐成熟,中国的建筑安全性要求逐渐提高。因此,只有提高建筑结构的质量和使用寿命,才能保障人们的生命财产安全,符合国家的基本规范。加固与改造是施工过程中的重要组成部分,通过施工的加固和稳定的结构,保证建筑物的质量得到控制。充分考虑建筑改造所产生的物资消耗,科学进行设计,采用先进的加固技术,改善其结构缺陷和损坏问题,完善建筑功能,延长其使用寿命,进一步提高建筑的安全性,更好的为居民服务。
  [关键词]老旧建筑;结构鉴定;加固改造;技术
  中图分类号:TH441 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)36-0077-02
  1 对建筑进行加固的重要作用
  建筑的结构加固是通过各种技术措施来提高建筑的可靠性,使建筑满足原设计要求的安全性,耐用性和适用性。由于各种原因,在建筑不能满足设计要求时,加强建筑物的实际负荷,加强元件来满足组件的基本强度要求。对于混凝土构件,我们必须确保强度和刚度得到加强,使住房和承载能力的总体水平大大提高(如图1所示)。随着社会的进步,中国的建筑呈现出多元化的发展,旧住宅加固改造的主要目标是以比较小的经济代价,提高已有住宅的建筑性能和节能要求,显现出可观的经济价值,有利于节约人力和物力资源[1]。
  2 加固改造技术在建筑结构工程中的适用原则
  2.1 总体效应原则。在进行加固改造方案的制定时应对整个建筑物的加固效果进行全面考虑,避免由于局部构件加强而导致整体建筑物的抗力下降的问题。
  2.2 构件加固与结构体系加固原则。建筑结构某项构件不符合安全要求而需要进行加固时,建筑整体体系的加固往往会被忽略掉。比如,由于某个构件在加固后所导致的刚度和强度分布的变化,往往会对整体结构体系的安全性造成影响,因此在进行加固改造时应从结构体系的安全角度出发进行考虑,其次,结构构件之间的连接加固,对于建筑结构的整体性具有十分重要的影响。
  2.3 局部加固与整体加固原则。由于某个构件加固后对于整个结构体系的受力性能不产生影响时可以进行局部加固。结构整体不满足要求时,比如在地震作用下所造成的侧向变形不满足要求时应对整体结构进行加固。
  3 抗震结构鉴定的依照标准
  3.1 就我国目前的鉴定方法来看,一般根据我国制定的相关标准进行质量检验。《建筑工程抗震设防分类标准》是我国政府考虑将建筑物的结构抗震鉴定问题考虑在内而提出的相关标准准则。它要求进行施工的相关技术人员和管理人员等在实际的施工进行中,严格按照标准内的要求,确保前期的建筑物质量过关而且在建筑内部的要重点设防,提高建筑物的稳定性[2]。在后期,组建专人针对工程进行中的建筑物结构的鉴定工作展开检查监督,使其工作内容进入建筑工程的日常管理当中,提高鉴定审核结果的可靠与全面。
  3.2 结合我国对当前建筑结构进行鉴定的使用程度最高的标准之一的《建筑抗震鉴定标准》,对鉴定人员在后期的鉴定工作中,根据当地的地理结构和地理位置等,对建筑物的高度和层数有一个确实可靠的数据支持,在此基础上,再根据建筑物自身的建筑结构开展鉴定工作。在鉴定过程中,需要严格依照国家的有关标准,做到有条例可依;其次针对建筑物的主体和局部容易造成损坏的部位进行不断坚定,出现问题的地方要不断跟进鉴定工作,确保建筑物的整体质量。
  3.3 《建筑抗震鉴定标准》是我国目前适用范围最广的一项标准,但再具体的鉴定工作的开展中需要结合当地的地质环境和建筑物本身所具备的结构等因素,因此,在执行这项标准的同时,应该参照其他标准,根据实际情况选择执行。
  4 建筑结构鉴定的要点
  4.1 建筑结构稳定性
  建筑的质量安全是建筑结构鉴定最为基本的内容,建筑结构的稳定性直接关系到建筑能否安全、正常的使用。因此,在建筑结构鉴定当中,首先要对建筑结构的稳定性进行分析,了解建筑结构的变形、错位以及损坏情况。建筑结构的安全与稳定,主要受到先天性缺陷及环境破坏的影响。先天性缺陷是指建筑设计、施工过程中遗留下来的缺陷问题。而环境破坏则是风吹、日晒、雨淋、积雪、冰冻等自然因素对于建筑结构造成破坏,建筑发生老化,其结构的稳定性明显下降。
  4.2 实用性
  建筑的实用性同样也是建筑结构鉴定的重要内容,其鉴定结果能够为建筑的加固和改造提供重要的参考。就当前的建筑物日常围护进行严格细致的检查,分析其对于建筑安全、正常使用的影响。在应用加固改造技术时,能够对减少资源浪费,提高原材料的重复利用率,保障加固改造的实用性。另外,根据建筑结构的特征,了解其功能,在加固改造的过程中,保护建筑结构的功能,使其不受破坏。
  5 主要建筑结构鉴定方法
  5.1 经验法
  建筑结构鉴定是通过对建筑功能的分析,全面了解其先天性缺陷及環境破坏等问题,进而为建筑的加固和改造提供参考,需要选择一种科学、可行的鉴定方法。经验法是一种传统的建筑结构奠定方法,主要以现场调查、观察和外部测量为主,相关工作人员根据现场调查的结构,对比设计图纸,并结合既往的经验,进而对建筑结构进行评估。该鉴定方法快捷、方便,无需投入过多的时间成本。一般适用于结构简单的小型建筑物当中。但是在结构复杂的大型建筑物当中,经验法显然过于主观,在观察和检测过程中可能存在盲点,其鉴定结果可能会与实际情况不符,出现鉴定错误的情况。
  5.2 实用鉴定法
  实际识别方法是基于传统经验方法的推广,对建筑结构问题专家组织调查组的分析,列出了重点项目测试的需要,许多参数的调查和科学计算方法,识别结果更科学。这种方法充分利用现代检测技术和工具,通过比较测试结果和规格来确定建筑结构水平的安全性和可靠性,通過专家组讨论和识别问题。目前,中国的实际鉴定非常受欢迎,其主要优点是:专家团队提高科学鉴定的引进,采用现代化的测试技术和设备,通过几位专家来讨论组织,建筑的各个方面系统结构,深入研究确保评价报告的覆盖面得到充分覆盖。主要问题是:识别大工作量,适合大型建筑物。它需要高水平的专业知识和高投入成本[3]。   5.3 数字信号处理技术
  上世纪70年代,模数转换技术日趋成熟和完善,模拟信息转化为数字信息提供了技术支持。目前,数字信号处理技术的主要技术特点是基于快速傅立叶变换和数字滤波器为核心,以LSI为逻辑电路的一种手段,用硬件和软件来实现各种模拟数字信号的处理。通过实验分析了模态参数和物理参数。在此基础上,建立了建筑结构评价的模态参数估计模型。
  5.4 概率鉴定法
  概率鉴定法是一种“由小见大”的建筑结构鉴定方法。在结构鉴定过程中,从建筑结构中的一部分进行采样,然后对其进行分析,从中发现问题,并由此进行延伸,根据建筑该结构处情况的判断,对建筑结构整体情况进行鉴定。而概率极限状态鉴定法是一种特殊的概率鉴定法,是基于概率鉴定法的延伸。明确建筑结构的类型和形态进行有效控制,采集的样品需要具有代表性,进而形成一种“极限状态”,分析样本的特点,结合建筑结构的类型和形态,更加快速、准确的对建筑结构予以鉴定。
  5.5 砖混结构安全鉴定
  5.5.1 安全鉴定
  抗震鉴定从根本上讲,就是对房屋在地震中可能的破坏作出评估,一旦有可能出现不容许的破坏时,则予以加固处理。房屋的抗震鉴定主要从房屋高度和层数、墙体实际材料强度、结构体系的合理性、主要构件整体性连接构造的可靠性、局部易损构件自身及与主体结构连接的可靠性和抗震承载力验算要求等几个方面进行综合评定。抗震鉴定应强调综合抗震能力的评定,一是要区分整体影响因素和局部影响因素,二是要对抗震措施和抗震承载力进行综合分析。
  5.5.2 安全鉴定的条件
  ①未经抗震设防或抗震加固的或未经正式设计进行改建、大规模装修、安装大型设备的;②在使用过程中经过破坏性地震、洪水、风暴等自然灾害,承重结构出现局部倒塌、裂缝或抗震能力严重受损的;③有严重次生灾害的工程和生命线及设防烈度提高两度以上(含两度)地区的重要工程;④经鉴定应加固的现有建设工程。
  5.5.3 安全鉴定的程序
  ①搜集现有建筑的勘察、设计资料、施工和竣工验收的相关原始资料;②调查建筑现状与原始资料相符合的程度、施工质量和维护状况,发现相关的非抗震缺陷;③根据现有建筑结构的特点、结构布置、构造和抗震承载力等因素,采用相应的逐级鉴定方法,进行综合抗震能力分析;④对现有砖混结构建筑整体抗震性能做出评价,对符合抗震鉴定要求的建筑应说明其后续使用年限,对不符合抗震鉴定要求的建筑提出相应的抗震减灾对策和处理意见。
  5.6 检定计划的生成
  5.6.1 在前期的数据信息的收集整理工作完成之后,需要鑒定人员根据施工情况制定相应的鉴定规划,并在施工过程中,定期展开检查监督,避免建筑过程中出现因建筑物施工失误而造成的质量问题,提高建筑物自身的稳固性和可靠性,为居民的生产生活提高保障。
  5.6.2 在制定计划中,需要考虑对建筑物的维护结构进行定期检查,维护结构是建筑物的最外层也是其保护层,在抗震结构中发挥着重要作用。如果缺少维护结构或者维护结构出现问题,建筑物的防震性能就会大大折扣。随着人们生活水平和经济水平的不断提高,建筑物的层数不断上升,因此,对维护结构进行检查是十分必要的,它关系到人们的生命安全保障。对维护结构进行检查,主要是指鉴定人员对建筑物的支撑结构附近的构件的尺寸大小、材质、是否无缝衔接等进行检查,避免有外观质量和缺陷问题的构件在建筑物的施工建筑中得到使用。
  5.7 收集地震发生地点建筑物的结构性能
  鉴定人员最重要也是最危险的工作就是收集此相关数据,在地震真实发生或者模拟地震发生之后,建筑物的抗震性能的发挥情况。在设计过程中,鉴定建筑物的抗震性能是否符合国家相关标准;在模拟地震发生之时,观察建筑物是否能够起到防震、抗震的作用;在地震后,检查建筑物的破坏情况,收集相关数据,并由此模拟地震发生过程中,建筑物的内外破坏程度,总结经验,对后期的建筑施工工作进行更加细致的检查工作,以此提高建筑的防震性能。
  6 老旧建筑结构加固改造技术
  6.1 直接加固方法
  增大截面加固在建筑加固改造中有着广泛的应用,适用于框架结构建筑当中,在梁、柱、墙的加固中具有良好的效果,增加斜撑法与该方法类似。应用干式喷射混凝土法或湿式喷射混凝土法,利用喷射机,将混凝土料喷射于建筑结构的缺陷和损坏处,进而达到加固的效果。经建筑鉴定,建筑结构的混凝土强度,同时其梁、柱存在明显的缺陷和破坏,则需要应用置换混凝土加固法,能够有效弥补建筑结构的缺陷和损伤,提高其结构强度。增大截面加固法和置换混凝土加固法的缺点在于作业时间较长,会给居民的日常生活带来相应的不便。在不增加原构件截面尺寸的前提下进行建筑加固,一般采用外粘型钢加固法,其对提高混凝土强度有着显著的作用效果,进而提高建筑结构的稳定性,是一种简单、易行的加固改造方法。该方法的缺点在于钢材用量较大,增加了建筑改造的成本,同时易受到环境因素的影响。粘贴钢板加固的施工作业周期短,可有效避免对居民的日常生活造成干扰,适用于受弯或受拉构件的加固。目前,粘碳纤维复合材料在建筑加固改造中得到了广泛的应用,成为了建筑结构加固改造材料的主要选择。
  6.2 抗震加固方法
  6.2.1 外加圈梁-钢筋混凝土构造柱。采用外加圈梁-钢筋混凝土构造柱的方法加固多层房屋,以提高其整体性,效果显著。外加固圈梁应靠近楼(屋)盖设置,并应在同一标高交圈闭合。外加柱应在房屋四角、楼梯间和不规则平面的对应转角处设置,并应根据房屋的设防烈度和层数在内外墙交接处隔开间或每开间设置;外加柱应由底层设起,并应沿房屋全高贯通,不得错位;外加柱应与圈梁(含相应的現浇板等)或钢拉杆连成闭合系统。外加柱应设置基础,并应设置拉结筋、销键、压浆锚杆或锚筋等与原墙体、原基础可靠连接;当基础埋深与外墙原基础不同时,不得浅于冻结深度。增设的圈梁应与墙体可靠连接;圈梁在楼、屋盖平面内应闭合,在阳台、楼梯间等圈梁标高变换处,圈梁应有局部加强措施;变形缝两侧的圈梁应分别闭合。   6.2.2 设置夹板墙。夹板墙可采取单面或双面加固,有钢筋网水泥砂浆夹板墙与钢筋混凝土夹板墙之分。夹板墙与顶棚或楼板要连接,楼层上、下钢筋应尽量拉通,两侧与原墙和被加固墙体均要有可靠连接。
  6.2.3 增設构件,扩大原截面,设置套箍等。对于原有结构体系存在明显不合理的情况,条件许可时可采用增设构件的方法予以改善,为了有效的提高建筑结构的抗震能力,应该根据建筑结构的实际情况采取相应的加固措施,对于需要提高承载力或结构整体刚度的情况,可以增设构件,扩大原截面,设置套箍等方法,有针对性的对结构进行相应的调整,这样可以分散地震力,减少破坏。建筑中的一些与建筑结构不相关的构件,在地震时有可能倒塌而造成危害,应该适当进行加固。
  6.3 增强承载力
  当房屋建设的总体高度超过我国相关的整体要求时,鉴定人员需要积极联系施工单位方面進行房屋承载力进行加固,需要鉴定人员对房屋的地基设计等关键结构进行全面检查,并收集相关数据信息建构房屋模型,最终得出需要增加的承载力的强度。对于施工人员而言,需要根据鉴定人员提出的相关建议,进行全面施工,对支撑结构部分需要增加相应的部件,除此之外,还需要对于墙体进行约束以及对加固层的增固。就我国目前的加固方式而言,一般有以下几种加固方式:
  6.3.1 增强外墙的厚度,如在外墙的一侧或者两侧采用钢筋混凝土或者钢筋网加浆面层进行加固。一般来说外墙,是对建筑物的第一道保护防线。对于房屋的承载力达不到国家相关标准的建筑物,改变其墙体厚度是最好的选择。
  6.3.2 对于墙体与墙体或墙体与地面处进行加固,从建筑施工来说,建筑物内部需要连成一个整体,墙柱与圈梁或与钢筋混凝土楼地基应该连接可靠。因此,当建筑物的支撑力出现问题时,应该从房屋的内部进行墙体的加固处理。除此之外,对于出现裂缝的墙体,可以采用黏浆进行修补,如压力灌浆等。对于墙体本身的强度很弱或者墙体本身的建筑质量就很差的墙体,可以采用满体灌浆。修补后墙体仍需要专业的鉴定人员针对其的防震性能、防震强度、墙体的刚度等进行鉴定,从而提高校舍的防震能力。
  7 结语
  综上所述,我们发现每一种加固方法都是加固改造工程的重要环节,在施工过程中加大对每一个环节的控制力度。由于加固改造工程的时间紧迫、任务严峻,因此在实际施工过程中应明确目标,合理安排。随着科学技术的进步,更成熟的技术在房屋改造技术,这就要求相关人员在今后的具体工作中学习这方面的知识,为中国建筑业做出应有的贡献。
  参考文献
  [1] 沈益平.建筑结构鉴定与加固改造技术的进展探析[J].四川水泥,2016,08:195.
  [2] 安经纬.浅谈建筑结构鉴定与加固改造技术[J].建材与装饰,2016,30:25-26.
  [3] 万灿辉.浅析建筑结构鉴定与加固改造技术的进展[J].江西建材,2015,(24):130+134.
  项目编码:2017XSKY22。
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