（中國礦業(yè)大學(xué)銀川學(xué)院 寧夏 銀川 750011）

既有建筑物構(gòu)造缺陷的鑒定與加固研究
——以中國礦業(yè)大學(xué)銀川學(xué)院周邊建筑為例

王富兵 王 亞 潘瑞峰 馬海強(qiáng) 王賜福 葛舒月

（中國礦業(yè)大學(xué)銀川學(xué)院 寧夏 銀川 750011）

任何建筑物都是由基礎(chǔ)、柱、墻、梁、樓板、屋蓋等結(jié)構(gòu)構(gòu)件組成。這些構(gòu)件形成的建筑結(jié)構(gòu)是房屋的骨架，是建筑物的承重體系，其作用是承受內(nèi)、外部作用的荷載，并將其傳給地基。建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)是一個(gè)幾何不變體，在荷載的作用下有足夠的強(qiáng)度、穩(wěn)定和允許的變形。但是已完工建筑物往往由于結(jié)構(gòu)體系不同、施工工藝差異和外界環(huán)境的不同存在不同的缺陷，如地基沉降、混凝土裂縫、滲漏、鋼筋腐蝕等。這些構(gòu)造缺陷影響建筑的使用壽命，甚至存在一定的安全隱患。本文就常見建筑物構(gòu)造缺陷加以說明，并闡述了該缺陷產(chǎn)生的原因以及相應(yīng)的加固技術(shù)和方案，對(duì)同類工程有一定的參考價(jià)值和借鑒作用。

既有建筑物；構(gòu)造；缺陷；加固

1.引言

從上個(gè)世紀(jì)七十年代的改革開放開始，我國的建筑發(fā)展如雨后春筍般的蓬勃發(fā)展，作為一個(gè)發(fā)展中國家與其他發(fā)達(dá)國家一樣也未避開在快速成長時(shí)帶來不健康因素，如上個(gè)世紀(jì)的一些老舊小區(qū)現(xiàn)在有的已幾乎無法居住，原因很簡單，不能滿足房屋應(yīng)有價(jià)值，比如地基太低，雨后小區(qū)變湖泊，外面下大雨屋里下小雨，炎炎夏日頂樓如油鍋煎餅，單元門口沒有殘疾人通道不能滿足殘疾人的自主入戶等等。根據(jù)現(xiàn)狀我國的建筑發(fā)展已從單一建造過度到建造與修復(fù)加固并行的時(shí)期。然而加固改造工程由于結(jié)構(gòu)受力的特點(diǎn)，其設(shè)計(jì)和分析具有較大的技術(shù)難度。同時(shí)由于施工條件因素，其施工難度也不亞于建造新建筑。實(shí)踐表明，對(duì)結(jié)構(gòu)體系的加固和改造具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，同時(shí)既有建筑物構(gòu)造缺陷的調(diào)查研究以及其加固方案對(duì)其同類工程有一定的參考價(jià)值和借鑒作用。

目前,上個(gè)世紀(jì)的房子以多層砌體結(jié)構(gòu)為主要建筑形式，這給上個(gè)世紀(jì)建筑蓬勃發(fā)展，技術(shù)跟不上，并有廣闊的城市用地有關(guān)。然而，在實(shí)際工作中由于施工中存在的一些問題,致使建筑物的施工質(zhì)量以及建筑物壽命得不到保證，造成了質(zhì)量缺陷,影響了建筑物的抗震性能和使用壽命,而且還存在著安全隱患,甚至不能滿足建筑安全、可靠、適用性的要求[1]，這一大部分主要是因?yàn)楫?dāng)年的建筑多數(shù)是板式建筑，二次結(jié)構(gòu)多為紅磚砌筑而成，因而建筑物的構(gòu)筑缺陷應(yīng)得到相應(yīng)的重視,且針對(duì)性的鑒定加固技術(shù)和方案應(yīng)提出，以保證建筑物的安全。本文從常見的建筑物構(gòu)造缺陷出發(fā)，從各個(gè)施工環(huán)節(jié)總結(jié)分析了建筑物在施工過程中經(jīng)常出現(xiàn)的一些質(zhì)量問題,且有針對(duì)性的提出了預(yù)防和整治的措施,對(duì)于提高施工質(zhì)量和保證建筑物的使用性能和壽命提供了解決的方法。

2.既有建筑物的構(gòu)造缺陷

（1）原材料引起的構(gòu)造缺陷

組成建筑物主體的原材料主要是鋼筋和混凝土，這些材料的質(zhì)量直接影響到建筑物使用壽命以及安全要求。通常在既有建筑物中，構(gòu)造缺陷主要體現(xiàn)在：鋼筋強(qiáng)度不足或延性太差；混凝土原材料質(zhì)量及配合比問題；混凝土中摻入有害成分；混凝土體積穩(wěn)定性差，引起過大收縮等方面。同時(shí)還有一些細(xì)節(jié)性的問題也有可能帶來一定的災(zāi)難，如消防應(yīng)急燈等線管設(shè)施應(yīng)使用鋁合金管，一些老房子在建造時(shí)沒有這個(gè)概念或考慮到前期成本而使用塑料管。

（2）設(shè)計(jì)引起的構(gòu)造缺陷

大到航母飛船小到筆芯頭的設(shè)計(jì)最能體現(xiàn)一個(gè)國家的生產(chǎn)水平，同樣建筑也不例外，建筑物的基本設(shè)計(jì)需滿足結(jié)構(gòu)受力、結(jié)構(gòu)承受荷載的要求。這些基本設(shè)計(jì)引起的缺陷主要體現(xiàn)在：結(jié)構(gòu)傳力體系缺陷，整體穩(wěn)定性差；內(nèi)力分析及截面設(shè)計(jì)缺陷，抗力不足；構(gòu)件承受非設(shè)計(jì)工況；滿足基本要求后，一些細(xì)節(jié)也是至關(guān)重要的，如屋頂反檐（也叫翻檐、翻沿，只是不同的地區(qū)不同稱呼罷了）的設(shè)計(jì)不合理輕者會(huì)影響到墻體的美觀，重者會(huì)往室內(nèi)滲水。

（3）地基引起的構(gòu)造缺陷

房屋的全部荷載最終通過基礎(chǔ)傳遞給地基，而地基在荷載作用下，其應(yīng)力隨深度而擴(kuò)散，深度越深、擴(kuò)散越大，應(yīng)力就越小。在同一深處，總是中間最大，向兩邊逐漸減小。在實(shí)際施工中，若遇到：軟弱地基未妥善處理；濕陷性地基因滲、漏水；因人防、地道等影響；周圍施工開挖、排水不及時(shí)等情況，則會(huì)出現(xiàn)應(yīng)力不均勻。在同等受力條件下，建筑物地基會(huì)產(chǎn)生不均勻沉降，從而產(chǎn)生裂縫。

（4）施工引起的構(gòu)造缺陷

施工過程在整個(gè)建造過程起了一個(gè)至關(guān)重要的一步，主要涉及到施工人員愛崗敬業(yè)的精神和施工工藝的先進(jìn)程度。突顯的構(gòu)造缺陷主要表現(xiàn)為：混凝土攪拌、澆筑、養(yǎng)護(hù)施工缺陷；受力鋼筋移位及連接質(zhì)量；預(yù)應(yīng)力失控；施工縫的預(yù)留不當(dāng)；結(jié)構(gòu)施工超載或承受非設(shè)計(jì)荷載；冬季、夏季施工；跨季節(jié)施工未采取有效措施等。如在澆筑過程中未經(jīng)設(shè)計(jì)同意私自加水，振搗過程中不按規(guī)定進(jìn)行快插慢拔，板和柱混凝土混用等都會(huì)引起蜂窩麻面和強(qiáng)度的不足；在砌體結(jié)構(gòu)中，施工質(zhì)量不合符規(guī)范要求引起的缺陷主要表現(xiàn)為墻體裂縫，如砌體溫度過低引起開裂，因不同砌體材料強(qiáng)度、熱脹冷縮、吸水率不同引起開裂，砌筑砂漿強(qiáng)度偏低或偏高引起開裂，砌筑用砂漿沒有按要求做到隨拌隨用以及在砂漿使用過程中，未能有效控制砂的含泥量引起的開裂。

（5）使用不當(dāng)引起的構(gòu)造缺陷

比較突出的為自作主張理所當(dāng)然的改變?cè)瓉淼氖褂眯再|(zhì)，如民用改為工業(yè)，使得嚴(yán)重超載；存放一下具有侵蝕的物品與建筑物接觸時(shí)未進(jìn)行防護(hù)，與一些常溫差較大的設(shè)施不進(jìn)行防護(hù)過度，如冰窖、鍋爐等；還有甚者私自改變其結(jié)構(gòu)進(jìn)行任意改造；忽略后期的維護(hù)等。

（6）結(jié)構(gòu)引起的構(gòu)造缺陷

當(dāng)年的多層建筑多數(shù)是板式建筑，一是板式建筑可以滿足如雨后春筍的發(fā)展需求，在廠里預(yù)制好，現(xiàn)場直接用有關(guān)，這樣就大大的減弱了房子的整體性，因此抗震性被大大的削減，由于材料制作的落后，大多時(shí)墻體采用紅磚，不僅浪費(fèi)了國家大部分良田，而且還給本不穩(wěn)的地基增加了更多的承受力。

3.既有建筑物缺陷的檢測(cè)鑒定及加固

既有的一些建筑物，有的已超過預(yù)定的使用年限，嚴(yán)重老化。有的雖然還沒有超過正常使用年限，但問題也不少。這些潛伏的危險(xiǎn)如不及時(shí)解決將會(huì)釀成更大的事故。因此對(duì)這些建筑物進(jìn)行可靠性鑒定，通過質(zhì)量檢測(cè)、評(píng)價(jià)，予以及時(shí)改造或加固補(bǔ)強(qiáng)是十分必要的。

結(jié)構(gòu)檢測(cè)與鑒定是已存建筑改造的前提條件，既有建筑物可靠性的評(píng)定是關(guān)系到使用、安全和經(jīng)濟(jì)的重大問題。既有建筑結(jié)構(gòu)狀況的檢測(cè)與評(píng)價(jià)是對(duì)其結(jié)構(gòu)及部件的材料質(zhì)量和工作性能方面所存在的缺陷狀況進(jìn)行詳細(xì)檢測(cè)、試驗(yàn)、判斷和評(píng)價(jià)的過程，其包含的項(xiàng)目內(nèi)容大致上可分為如下兩個(gè)方面:結(jié)構(gòu)材料缺損狀況診斷，包括材料損壞程度檢測(cè)，材料物理、化學(xué)和力學(xué)性能測(cè)試及缺損原因的分析判斷等；結(jié)構(gòu)整體性能、功能狀況鑒定，包括結(jié)構(gòu)承載能力(強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性等)的鑒定等[2]。

（一）結(jié)構(gòu)材料狀況檢測(cè)與評(píng)價(jià)

(1)混凝土強(qiáng)度測(cè)定

現(xiàn)場測(cè)定構(gòu)件的混凝土強(qiáng)度是工程中經(jīng)常要求測(cè)試的項(xiàng)目，目前測(cè)試方法主要有回彈法(即Schmidt錘法或表面硬度法)、超聲波法、超聲波—回彈綜合法、貫入法、斷裂法、拔拉法、拉脫法和取芯樣試驗(yàn)法等。常用的有回彈法、超聲脈沖法、超聲回彈綜合法、鉆芯法、拔出法等，回彈法在現(xiàn)場以操作簡便、費(fèi)用低廉影響因素少等優(yōu)勢(shì)比較常用，回彈法是用回彈儀彈擊混凝土表面，由儀器重錘回彈能量的變化，反映混凝土的彈性和塑性性質(zhì)，測(cè)量混凝土的表面硬度推算抗壓強(qiáng)度，是混凝土結(jié)構(gòu)現(xiàn)場檢測(cè)中常用的一種非破損試驗(yàn)方法。

(2)構(gòu)件材料缺損的檢驗(yàn)

鋼構(gòu)件的缺損主要是銹蝕、裂縫、機(jī)械損傷、局部變形、焊縫缺陷和防護(hù)層損壞等，其中包括由于應(yīng)力集中和疲勞等引起的裂縫。取試樣根據(jù)拉伸試驗(yàn)進(jìn)行判斷其力學(xué)性能是否還符合標(biāo)準(zhǔn)。

(3)鋼筋銹蝕的評(píng)價(jià)技術(shù)

混凝土的密實(shí)度、滲水性、含水量、含氯鹽量、碳化深度、保護(hù)層厚度不足和開裂等缺損，是導(dǎo)致鋼筋銹蝕的諸多因素，反之，鋼筋銹蝕又促使混凝土進(jìn)一步破損。對(duì)鋼筋銹蝕的評(píng)定技術(shù)可分為直接評(píng)定和間接評(píng)定兩種。

（二）結(jié)構(gòu)加固與改造的原則和方法

建筑物建設(shè)時(shí)都是根據(jù)所要求的功能與標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì)、施工的。現(xiàn)有建筑物，經(jīng)過多年的使用后，隨著技術(shù)進(jìn)步和生活水平的提高，可能不滿足人民生活和生產(chǎn)的需求，要求對(duì)現(xiàn)有建筑物進(jìn)行改造與加固。建筑物改造是指改善和提高具有固定資產(chǎn)的建筑物擴(kuò)大再生產(chǎn)的建筑活動(dòng)，改造后的建筑物，其功能和標(biāo)準(zhǔn)都比原來設(shè)計(jì)提高了。結(jié)構(gòu)或構(gòu)件經(jīng)過檢驗(yàn)和可靠性鑒定后，認(rèn)為不滿足使用要求時(shí)，就要進(jìn)行加固處理。結(jié)構(gòu)加固改造的全過程包括結(jié)構(gòu)可靠性鑒定、方案設(shè)計(jì)和施工三個(gè)階段，已有結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀的評(píng)價(jià)，加固方法的選擇和加固施工組織是加固改造涉及的主要技術(shù)內(nèi)容[1,2]。

結(jié)構(gòu)加固方案的選擇和加固設(shè)計(jì)對(duì)加固改造工程的質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)性有很大的影響，是加固改造項(xiàng)目成功與否的關(guān)鍵。在結(jié)構(gòu)加固方案的選擇和設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)可靠性鑒定結(jié)果，根據(jù)原有結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況和加固改造的目的和加固后的使用要求，在對(duì)加固后結(jié)構(gòu)體系和結(jié)構(gòu)構(gòu)件受力狀況進(jìn)行全面分析的基礎(chǔ)上，并充分考慮施工隊(duì)伍的技術(shù)水平和施工場地條件，進(jìn)行綜合分析，選擇合理的加固方案，使其達(dá)到加固效果好，對(duì)結(jié)構(gòu)使用功能影響小，技術(shù)可靠，施工方便，經(jīng)濟(jì)合理，外觀整齊。

加固施工是加固改造過程的主要環(huán)節(jié)，是實(shí)施加固設(shè)計(jì)、保證加固質(zhì)量的關(guān)鍵，應(yīng)考慮生產(chǎn)與加固施工的相互影響。有限的施工場地、原有結(jié)構(gòu)、構(gòu)件的制約等對(duì)施工方法和施工質(zhì)量都有影響[3]?，F(xiàn)場的施工操作應(yīng)盡可能的簡便。由于大多數(shù)加固工程的施工是在負(fù)荷或部分負(fù)荷的情況下進(jìn)行的，因此，施工安全很重要，并且加固施工應(yīng)速戰(zhàn)速?zèng)Q，避免發(fā)生意外。加固工程竣工后，應(yīng)由使用單位或主管部門組織專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行驗(yàn)收。

從設(shè)計(jì)的角度講，結(jié)構(gòu)的加固方法主要有：

(1)減輕荷載:改用輕質(zhì)材料或其它減少荷載的方法。如:工業(yè)廠房的屋架可在下弦增設(shè)臨時(shí)支柱，或組成撐桿式結(jié)構(gòu)的方法來卸荷;托架的卸荷可以采用上述方法，也可以利用吊車梁作為支點(diǎn)使托架卸荷;柱子一般采用設(shè)置臨時(shí)支柱卸去屋架和吊車梁的荷載;平臺(tái)結(jié)構(gòu)因其高度不高，一般采用臨時(shí)支柱進(jìn)行卸荷[4]。

(2)改變結(jié)構(gòu)的靜力計(jì)算圖形:采取措施使結(jié)構(gòu)發(fā)生符合設(shè)計(jì)意圖的內(nèi)力重分布，以調(diào)整原有結(jié)構(gòu)中的應(yīng)力，改善被加固構(gòu)件的受力情況[5]。如:增加支撐或輔助構(gòu)件以增加結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的剛度，使結(jié)構(gòu)可以按空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行驗(yàn)算，挖掘結(jié)構(gòu)潛力，或施加預(yù)應(yīng)力等來改變構(gòu)件的彎矩圖形；增設(shè)撐桿、加設(shè)拉桿或?qū)㈧o定結(jié)構(gòu)變?yōu)槌o定結(jié)構(gòu)來改變析架的內(nèi)力；將被加固構(gòu)件與其它結(jié)構(gòu)共同工作形成混合結(jié)構(gòu)，以改善受力情況[6]。

4.總結(jié)

既有建筑物從設(shè)計(jì)、施工到使用過程中，會(huì)因?yàn)樵牧稀⒃O(shè)計(jì)、施工和使用等原因出現(xiàn)構(gòu)造上的缺陷。而這些缺陷使結(jié)構(gòu)在正常設(shè)計(jì)、正常施工、正常使用的條件下，難以完成預(yù)定功能，甚至難以滿足結(jié)構(gòu)安全性、適用性、耐久性要求。尤其對(duì)很多重要的或由于建造地段和文化因素不能夠輕易拆除建筑物，如何“以有限的資源或在一定范圍內(nèi)，正確地做出最低限度的、必要的、不可缺少的判斷，并做出最大可能的、切實(shí)可行的加固改造方案”是鑒定加固從業(yè)人員將長期面臨的最直接問題。

實(shí)踐表明，由于新的基礎(chǔ)理論的日臻完善和新材料、新工藝的不斷出現(xiàn)，對(duì)既有建筑物進(jìn)行加固和改造，越來越顯示其顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。既有建筑物的結(jié)構(gòu)檢測(cè)鑒定技術(shù)及加固這一研究領(lǐng)域，是在近30年的時(shí)間逐步成熟的。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。結(jié)構(gòu)的加固技術(shù)有待進(jìn)一步發(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。要從總體上把握，需要加固理論的提高來解決。

[1]秦曉芳,趙艷敏.建筑結(jié)構(gòu)加固技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)[J].山西建筑,2007.33（11）:100-101.

[2]GB50367-2006.混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范[S],北京,中國建筑工業(yè)出版社.2006.

[3]胡兆文,付立莎,荊建明.既有多次砌體房屋承重墻拆除改造加固設(shè)計(jì)與施工[J].建筑結(jié)構(gòu).2010（6）：40.

[4]孫文彬.加大截面法加固鋼筋混凝土框架柱實(shí)例[J].基建雨花,2006（12）：9.

[5]胡波,時(shí)旭東.加大截面法單面加固鋼筋混凝土柱受力性能研究[J],特種結(jié)構(gòu).2005.3（10）:9.

[6]袁文陽,工程經(jīng)補(bǔ)強(qiáng)加固實(shí)用設(shè)計(jì)及典型事例[M],北京,中國,建筑工業(yè)出版社，2008.

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