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1．引言
据有关部门统计，在我国现有50亿平方米的建筑物中，约有23亿平方米需要分批分期进行鉴定和加固，其中有10亿平方米急待维修或者改造才能正常使用。对这些建筑物进行可靠性鉴定，通过质量检测、评定，予以及时改造或加固补强是十分迫切的，也是十分必要的。
某游泳馆建于1989年，长约33.0m，宽为21.0m，为钢筋混凝土排架结构，上部屋架为钢筋混凝土桁架结构，上铺钢筋混凝土预制板；排架柱采用400mm×400mm的钢筋混凝土柱，基础采用柱下条形基础；上部桁架立面图见图1。
本文就以某游泳馆为例，对游泳馆钢筋混凝土桁架的的可靠性进行鉴定，根据鉴定结果提出合理有效的加固方法。
2．游泳馆钢筋混凝土桁架安全性鉴定
2.1 检测内容
1.尺寸量测：用于复核验算；
2.外观质量普查：通过目力观察和物理量测，并借助数码相机和裂缝显微镜等工具，对其外观缺陷进行检测和记录；
3.钢筋混凝土桁架检测：取7×3=21个测点进行混凝土碳化深度检测，采用回弹法检测混凝土强度，回弹法总计10个构件，对8个构件进行内部钢筋分布及保护层厚度检测，对3个横向联接角钢进行表面钢筋锈蚀检测；
2.2 检测结果
通过游泳馆钢筋混凝土桁架的现场检测结果知：
1、宏观来看，钢筋混凝土结构的变形较小，外观质量较好；
2、桁架结构混凝土抗压强度达到C30；
3、现场检测中发现，角钢锈蚀率较大，在9.43%~17.49%之间；
4、钢筋混凝土桁架的混凝土碳化深度平均值多数介于10.0～15.0mm之间，少数小于10.0mm；
5、由于上部新增了太阳能装置，导致屋面恒荷载加大，所以需要对屋面桁架各杆件的承载力和排架柱的承载力进行计算，复核其承载力状况是否满足要求。
3.游泳馆钢筋混凝土桁架结构可靠性设计复核验算
3.1 设计复核验算依据
1、游泳馆桁架部分钢筋混凝土构件碳化深度、抗压强度、钢筋配置、保护层厚度等相关内容的主要检测结论；
2、原设计图纸；
3、相关国家标准与规范：
4、其他相关专业文献、实验结论论文资料等。
3.2 设计复核验算方法
本工程由于年代已久等诸多因素对既有结构造成不同程度的损伤，在检测的基础上，采用最新荷载分布情况及最新国家相关规范进行了PKPM建模，通过PKPM-SATWE计算，提供了各结构构件的配筋包络图，通过与原有配筋进行对比，得出相关差额等数据；在采用PKPM对整体进行建模计算的同时采用结构力学求解器进行辅助计算。采用结构力学求解器计算出桁架各杆件的内力，然后对于上弦杆在平面内按偏心受压构件进行计算，在平面外按轴心受压构件计算；下弦杆按轴心受拉构件进行计算；腹杆近似按受弯构件进行计算。
3.3 钢筋混凝土桁架验算
选取轴线的桁架进行计算。计算结果见表1。
表1 屋面桁架计算结果
杆件编号 受力状态 所需面积（mm2） 实际面积（mm2） 实际面积与所需面积比值 是否满足
注：对于受拉杆件，面积指内配钢筋面积；受压杆件，面积指杆件截面面积。当实际面积大于所需面积时，比值取1.0.排架柱亦同；
桁架杆件编号
桁架验算结果表明：桁架上部受压桿件的承载力均能满足原设计要求；部分受拉杆件的承载力不满足要求；
3.4 钢筋混凝土桁架安全性评定
1、按承载能力评定的构件安全性
根据《民用建筑可靠性鉴定标准》GB50292-1999，在对检测结果及设计复核验算结果进行充分分析后，对钢筋混凝土桁架的抗压、抗拉承载力分别进行了验算、分析及评定。承载力不能满足要求的构件的安全性等级为cu级。
2、按构造评定的构件安全性
根据《民用建筑可靠性鉴定标准》GB50292-1999，其构造要求主要为抗震构造要求：通过抗震构造要求复核，该部分在构造上不能满足《建筑抗震设计规范》（GB50011－2001）（2008版）和《建筑抗震鉴定标准》（GB50023－2009）的要求；故按构造评定构件的安全性等级为cu级。
3、构件安全性评级
根据《民用建筑可靠性鉴定标准》GB50292-1999，本部分桁架杆件受拉承载力多数不满足要求，在构造上亦不能满足《建筑抗震设计规范》（GB50011－2001）（2008版）和《建筑抗震鉴定标准》（GB50023－2009）的要求；所以评定时按两者较低的作为该构件的安全性等级。按安全性等级评定标准及各构件的安全性等级，对钢筋混凝土桁架的安全性等级评定为cu级。
4.徐州游泳馆桁架结构加固方法
当前的加固方法很多，按加固原理的不同，基本上可划分为直接加固与间接加固两大类。直接加固法是使加固后的新旧截面能粘合成整体，以保证其界面处两者的应变协调，如加大截面法、化学灌浆法、外包钢法等。间接加固法是改变原结构、原构件的传力途径或受力方式，并以此提高结构的承载力，如预应力加固法、无粘结外包钢法、增设支点法等
近年来纤维材料在土木工程中的应用一直是国内外研究的热点。在所有的这些纤维材料中，碳纤维材料是迄今为止应用于土木工程领域最早、技术最成熟，也是用量最大的一种高科技材料。粘贴碳纤维结构加固技术具有自重、强度高、抗疲劳能力强、抗腐蚀性能和耐久性好等优点，且加固后结构外观和尺寸不会出现明显的变化，不会对原结构造成损伤，修复加固效果好。
鉴于碳纤维结构加固有以上优点，故该游泳馆钢筋混凝土桁架受拉不足的杆件采用粘贴碳纤维布的加固方法，加固方案如图2；对受压杆和受拉满足要求的杆件进行维护，对露筋的地方进行维护；对角钢进行防锈处理。
加固施工技术要求及加固效果该技术加固施工工艺要点 ：①待粘贴加固部位进行画线定位，混凝土板表面打磨处理，表面化学清洗 ；②对混凝土表层凸凹不平处填满补平，表层涂 刷底层胶；③粘贴纤维布，用辊子反复滚压挤压出空气，为保证粘贴质量，每层纤维布之问应涂刷一层粘结胶。④若粘贴层内仍有气泡存在，需用注射方法注入胶液 。
5.结 语
通过某游泳馆钢筋混凝土桁架为例，对钢筋混凝土结构的可靠性进行研究，并进行加固修复研究。结合游泳馆现场环境综合考虑结构和材料两个方面，考虑长远效益，针对结构的实际状况进行加固修复来提高钢筋混凝土结构的可靠性能，提高钢筋混凝土结构的使用寿命。单纯从加固修复施工一次性投入上，由于所加修复加固材料数量引起的费用增加，约占工程投资的10％－15％；但从长远角度考虑，由于提高了材料的耐久性，在使用年限上有较大的提高，在使用年限之内维修费用大大减少。通过对钢筋混凝土结构进行结构和材料上综合的耐久性设计和技术研究，取得可靠的耐久性及防护技术成果，推广应用于类似环境下结构建设和维护中，延长其使用寿命，可创造良好的经济效益和社会效益。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
据有关部门统计，在我国现有50亿平方米的建筑物中，约有23亿平方米需要分批分期进行鉴定和加固，其中有10亿平方米急待维修或者改造才能正常使用。对这些建筑物进行可靠性鉴定，通过质量检测、评定，予以及时改造或加固补强是十分迫切的，也是十分必要的。
某游泳馆建于1989年，长约33.0m，宽为21.0m，为钢筋混凝土排架结构，上部屋架为钢筋混凝土桁架结构，上铺钢筋混凝土预制板；排架柱采用400mm×400mm的钢筋混凝土柱，基础采用柱下条形基础；上部桁架立面图见图1。
本文就以某游泳馆为例，对游泳馆钢筋混凝土桁架的的可靠性进行鉴定，根据鉴定结果提出合理有效的加固方法。
2．游泳馆钢筋混凝土桁架安全性鉴定
2.1 检测内容
1.尺寸量测：用于复核验算；
2.外观质量普查：通过目力观察和物理量测，并借助数码相机和裂缝显微镜等工具，对其外观缺陷进行检测和记录；
3.钢筋混凝土桁架检测：取7×3=21个测点进行混凝土碳化深度检测，采用回弹法检测混凝土强度，回弹法总计10个构件，对8个构件进行内部钢筋分布及保护层厚度检测，对3个横向联接角钢进行表面钢筋锈蚀检测；
2.2 检测结果
通过游泳馆钢筋混凝土桁架的现场检测结果知：
1、宏观来看，钢筋混凝土结构的变形较小，外观质量较好；
2、桁架结构混凝土抗压强度达到C30；
3、现场检测中发现，角钢锈蚀率较大，在9.43%~17.49%之间；
4、钢筋混凝土桁架的混凝土碳化深度平均值多数介于10.0～15.0mm之间，少数小于10.0mm；
5、由于上部新增了太阳能装置，导致屋面恒荷载加大，所以需要对屋面桁架各杆件的承载力和排架柱的承载力进行计算，复核其承载力状况是否满足要求。
3.游泳馆钢筋混凝土桁架结构可靠性设计复核验算
3.1 设计复核验算依据
1、游泳馆桁架部分钢筋混凝土构件碳化深度、抗压强度、钢筋配置、保护层厚度等相关内容的主要检测结论；
2、原设计图纸；
3、相关国家标准与规范：
4、其他相关专业文献、实验结论论文资料等。
3.2 设计复核验算方法
本工程由于年代已久等诸多因素对既有结构造成不同程度的损伤，在检测的基础上，采用最新荷载分布情况及最新国家相关规范进行了PKPM建模，通过PKPM-SATWE计算，提供了各结构构件的配筋包络图，通过与原有配筋进行对比，得出相关差额等数据；在采用PKPM对整体进行建模计算的同时采用结构力学求解器进行辅助计算。采用结构力学求解器计算出桁架各杆件的内力，然后对于上弦杆在平面内按偏心受压构件进行计算，在平面外按轴心受压构件计算；下弦杆按轴心受拉构件进行计算；腹杆近似按受弯构件进行计算。
3.3 钢筋混凝土桁架验算
选取轴线的桁架进行计算。计算结果见表1。
表1 屋面桁架计算结果
杆件编号 受力状态 所需面积（mm2） 实际面积（mm2） 实际面积与所需面积比值 是否满足
注：对于受拉杆件，面积指内配钢筋面积；受压杆件，面积指杆件截面面积。当实际面积大于所需面积时，比值取1.0.排架柱亦同；
桁架杆件编号
桁架验算结果表明：桁架上部受压桿件的承载力均能满足原设计要求；部分受拉杆件的承载力不满足要求；
3.4 钢筋混凝土桁架安全性评定
1、按承载能力评定的构件安全性
根据《民用建筑可靠性鉴定标准》GB50292-1999，在对检测结果及设计复核验算结果进行充分分析后，对钢筋混凝土桁架的抗压、抗拉承载力分别进行了验算、分析及评定。承载力不能满足要求的构件的安全性等级为cu级。
2、按构造评定的构件安全性
根据《民用建筑可靠性鉴定标准》GB50292-1999，其构造要求主要为抗震构造要求：通过抗震构造要求复核，该部分在构造上不能满足《建筑抗震设计规范》（GB50011－2001）（2008版）和《建筑抗震鉴定标准》（GB50023－2009）的要求；故按构造评定构件的安全性等级为cu级。
3、构件安全性评级
根据《民用建筑可靠性鉴定标准》GB50292-1999，本部分桁架杆件受拉承载力多数不满足要求，在构造上亦不能满足《建筑抗震设计规范》（GB50011－2001）（2008版）和《建筑抗震鉴定标准》（GB50023－2009）的要求；所以评定时按两者较低的作为该构件的安全性等级。按安全性等级评定标准及各构件的安全性等级，对钢筋混凝土桁架的安全性等级评定为cu级。
4.徐州游泳馆桁架结构加固方法
当前的加固方法很多，按加固原理的不同，基本上可划分为直接加固与间接加固两大类。直接加固法是使加固后的新旧截面能粘合成整体，以保证其界面处两者的应变协调，如加大截面法、化学灌浆法、外包钢法等。间接加固法是改变原结构、原构件的传力途径或受力方式，并以此提高结构的承载力，如预应力加固法、无粘结外包钢法、增设支点法等
近年来纤维材料在土木工程中的应用一直是国内外研究的热点。在所有的这些纤维材料中，碳纤维材料是迄今为止应用于土木工程领域最早、技术最成熟，也是用量最大的一种高科技材料。粘贴碳纤维结构加固技术具有自重、强度高、抗疲劳能力强、抗腐蚀性能和耐久性好等优点，且加固后结构外观和尺寸不会出现明显的变化，不会对原结构造成损伤，修复加固效果好。
鉴于碳纤维结构加固有以上优点，故该游泳馆钢筋混凝土桁架受拉不足的杆件采用粘贴碳纤维布的加固方法，加固方案如图2；对受压杆和受拉满足要求的杆件进行维护，对露筋的地方进行维护；对角钢进行防锈处理。
加固施工技术要求及加固效果该技术加固施工工艺要点 ：①待粘贴加固部位进行画线定位，混凝土板表面打磨处理，表面化学清洗 ；②对混凝土表层凸凹不平处填满补平，表层涂 刷底层胶；③粘贴纤维布，用辊子反复滚压挤压出空气，为保证粘贴质量，每层纤维布之问应涂刷一层粘结胶。④若粘贴层内仍有气泡存在，需用注射方法注入胶液 。
5.结 语
通过某游泳馆钢筋混凝土桁架为例，对钢筋混凝土结构的可靠性进行研究，并进行加固修复研究。结合游泳馆现场环境综合考虑结构和材料两个方面，考虑长远效益，针对结构的实际状况进行加固修复来提高钢筋混凝土结构的可靠性能，提高钢筋混凝土结构的使用寿命。单纯从加固修复施工一次性投入上，由于所加修复加固材料数量引起的费用增加，约占工程投资的10％－15％；但从长远角度考虑，由于提高了材料的耐久性，在使用年限上有较大的提高，在使用年限之内维修费用大大减少。通过对钢筋混凝土结构进行结构和材料上综合的耐久性设计和技术研究，取得可靠的耐久性及防护技术成果，推广应用于类似环境下结构建设和维护中，延长其使用寿命，可创造良好的经济效益和社会效益。
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