對工程鑒定與加固改造的認識

對工程結(jié)構與加固改造的認識 摘要： 隨著建筑科學技術的不斷進步，新型建筑材料不斷出現(xiàn)，更好的加固施工方 法將會有更大的發(fā)展。與之同時發(fā)展的建筑結(jié)構的鑒定也日益重要。本文根據(jù)作 者的施工經(jīng)驗，介紹了目前混凝土結(jié)構工程加固施工中所遇到的加固施工方案及 施工方法，并對不同方案進行優(yōu)化比較。同時也對建筑結(jié)構的鑒定作了一些講解。 在發(fā)展迅速的城市建設中，建筑是城市即現(xiàn)代建筑都訴說著城市的演變， 而對不同時期的建筑群出現(xiàn)的結(jié)構問題，或是功能性的改變需要不同的維修加固 方法來延續(xù)建筑的價值，而建筑結(jié)構的鑒定也是密不可分的。 混凝土建筑物、構筑物因出現(xiàn)功能性改變，如接建、增加荷載等，或出現(xiàn)質(zhì) 量問題，如混凝土強度不夠、配筋不足、災后修補等，都需要進行加固。其加固 施工及加固方案的制定尤為重要，對于需要加固的建筑物、構筑物，應根據(jù)建筑 物、構筑物的不同情況制定不同的加固方案。方案的確定要遵循安全、經(jīng)濟、快 捷、施工方便的原則，只有這樣，加固工程才能收到良好的社會效益和經(jīng)濟效益。 建筑結(jié)構的鑒定與之密不可分，是保證加固成果的重要手段和措施。 一、建筑結(jié)構加固概述 優(yōu)秀的加固方案具體體現(xiàn)在其施工作業(yè)方便、施工技術先進、經(jīng)濟效果好、 加固質(zhì)量高等四方面的特點。 1、不同類型加固工程與加固方案分析 一般來說，加固工程常采用的方法有外包鋼加固法、加大截面加固法、預應 力加固法和改變結(jié)構傳力途徑加固法等，隨著科學技術的不斷進步，應用新技術、 新材料、新工藝進行工程加固的方法開始廣泛應用于各類加固工程中。具體哪個 方案最能體現(xiàn)加固工程所要求的短、平、快、省的特點，應根據(jù)需要加固的構件 情況，綜合確定加固方案。 以框架梁的加固為例，較為合理、經(jīng)濟、技術先進的加固方案當屬粘鋼錨固 法和碳纖維加固法，前者以造價低、施工簡單、占有空間小、加固效果好等優(yōu)點 優(yōu)于加大截面法和預應力加固法，后者除材料費用高外，則各種優(yōu)勢盡顯其中， 重要表現(xiàn)在自重輕，材料自身幾乎不增加重量；強度高，固化后的碳纖維強度比 鋼材高達十幾倍；勞動強度小，一個作業(yè)面只需一至兩人操作即可；施工工期短， 熟練工人每人每天可完成近200皿左右。但是，應用其在負彎矩部位進行加固效 果不如鋼板性能好。 2、良好的施工性是加固工程方案必須考慮的條件之一 加固工程方案的優(yōu)劣，首先要把是否具有施工作業(yè)方便作為必要條件，沒有 良好的施工性是阻礙加固工程施工的一個攔路虎。有的加固方案雖然具有解決問 題的可行性，但是由于其方案在施工過程中增加了一定的施工難度，而造成施工 工期長，勞動用工大，安全系數(shù)低的弊端，結(jié)果是將影響到加固質(zhì)量。在冬季施 工中，如摻加不合格防凍劑，超標的氯離子破壞了鋼筋鈍化膜，致使十架大梁產(chǎn) 生嚴重裂縫，需要進行加固，方案之一是采取簡易補修法；方案之二是采取截面 加固法。經(jīng)對設計方案分析，此兩種方案除具有工程造價低的優(yōu)點外，還有以下 不足之處： （1） 技術可行性差，由于梁跨度大，鑿除混凝土梁則需分段進行，要用大 量的臨時支撐進行安全防護，造成周轉(zhuǎn)材料不必要的浪費。 （2） 勞動強度高，在鑿出混凝土梁時，因分段施工時，只能鑿一米挪一米， 成倍增加了勞動強度。 （3） 功效低，大量的重復勞動和落后的施工作業(yè)方法，延誤了施工工期并 導致勞動效率下降。 （4） 安全性差，因所有大梁必須將鋼筋鑿除外露，大梁承載力減小，在施 工時，需時刻注意防護措施是否到位，麻痹大意則易出現(xiàn)意外事故。 （5） 產(chǎn)值效益小，大量的周轉(zhuǎn)材料和人工費用的浪費，加大了生產(chǎn)成本， 減少了生產(chǎn)效益。 基于這些原因，改變加固方案，采用先進的外包鋼加固施工方法，應用建筑 工程結(jié)構膠粘錨技術，對大梁進行加固，由于技術先進，加固性能好，占用空間 小，施工周期短，材料消耗少，工藝簡便、安全并減輕了勞動強度，提高了加固 質(zhì)量，取得了良好的綜合效益。 3、加固工程方案要在新技術、新材料、新工藝上下文章 優(yōu)秀的加固工程方案要在工法上體現(xiàn)出其可行性、科學性、先進性?；瘜W補 強法不失為當前加固工程中首選的一種最為先進的工法。眾所周知，一些加固工 程采用過時的加固方法需要大量的人力、物力和時間，已不能滿足當前加固工程 質(zhì)量、工期、安全、經(jīng)濟的要求，而化學補強加固方法越來越以其明顯的優(yōu)勢成 為加固工程中的優(yōu)選方案。 可見，選擇加固工程方案要有針對性，不同的加固工程應采取相應的加固措 施，其方案需要在進行價格比、性能比、質(zhì)量比的同時，還要體現(xiàn)出其工藝技術 的科學性和先進性，這樣的加固方案才是優(yōu)秀的加固方案。 二、建筑結(jié)構的鑒定的常見的方式 1、混凝土鉆芯取樣檢測 從結(jié)構中鉆取的混凝土芯樣應加工成符合規(guī)定的芯樣試件，芯樣試件混凝土 的強度應通過對芯樣試件施加作用力的試驗方法確定。芯樣試件宜使用標準芯樣 試件，其公稱直徑不宜小于骨料最大粒徑的3倍；也可采用小直徑的芯樣試件， 但其公稱直徑不應小于70mm且不得小于骨料最大徑的2倍。鉆芯法確定檢測批 的混凝土強度推定值時，取樣應遵守下列規(guī)定： （1） 芯樣試件的數(shù)量應根據(jù)檢測批的容量確定。標準芯樣試件的最小樣本 量不宜少于15個，小直徑芯樣試件的最小樣本量應適當增加。 （2） 芯樣應從檢測批的結(jié)構構件中隨機抽取，每個芯樣應取自一個構件或 結(jié)構的局部部位。 芯樣試件的數(shù)量應根據(jù)檢測批得容量確定。標準芯樣試件的最小本量不宜少 于15個，小直徑芯樣試件的最小樣本量應當適當增加。鉆芯取樣確定單個構件 的混凝土強度推定值時，有效芯樣試件的數(shù)量不應少于3個；對于較小構件，有 效芯樣試件的數(shù)量不得少于2個。 芯樣宜在結(jié)構或構件的下列部位鉆?。? （1） 結(jié)構或構件受力較小的部位 （2） 混凝土強度具有代表性的部位 （3） 便于鉆芯機安放與操作的部位 （4） 避開主筋、預埋件和管線的位置 鉆芯檢測混凝土強度時一種直接測定混凝土強度的檢測技術。直接對芯樣試 件施加作用力得到混凝土強度的檢測方法檢測結(jié)果的不確定性（偏差）源于系統(tǒng)、 隨機和檢測操作三個方面。鉆芯法檢測混凝土強度的系統(tǒng)偏差較小，而強度樣本 的標準差相對較大（隨機性偏差與樣本的容量少有關）。間接檢測方法可以獲得 較多檢測數(shù)據(jù)，樣本的標準差可能與檢測批混凝土強度的實際情況比較接近。鉆 芯法與間接檢測方法結(jié)合使用，可揚長避短，減少檢測工作中的不確定性。 結(jié)構工程檢測有時需要確定混凝土的抗拉強度，對芯樣試件施加劈裂力和軸向拉 力的方法可以測試混凝土的抗拉強度。結(jié)構或構件混凝土強度檢測可采用下列兩 種方式，其適用范圍及結(jié)構或構件數(shù)量應符合下列規(guī)定： （1） 單個檢測：適用于單個結(jié)構或構件的檢測； （2） 批量檢測：適用于在相同的生產(chǎn)工藝條件下，混凝土強度等級相同， 原材料、配合比、成型工藝、養(yǎng)護條件基本一致且齡期相近的同類結(jié)構或構件。 按批進行檢測的構件，抽檢數(shù)量不得少于同批構件總數(shù)的30%且構件數(shù)量不得少 于10件。抽檢構件時，應隨機抽取并使所選構件具有代表性。 每一個結(jié)構或構件的測區(qū)應符合下列規(guī)定：每一個結(jié)構或構件測區(qū)數(shù)不應少 于10個，對某一方向尺寸小于4.5m且另一方向尺寸小于0.3m的構件，其測區(qū) 數(shù)量可適當減少，但不應少于5個； 2、統(tǒng)一回彈檢測 統(tǒng)一回彈儀檢測方法，保證檢測精度是本規(guī)程制定的目的?；貜椃ㄔ谖覈?用已達四十余年，國外在使用回彈法時精度并不高，有的只能定性判斷混凝土質(zhì) 量，不能定量給出具體的強度數(shù)值。但回填法在我國卻越用越廣泛，這不僅是因 為回彈法簡便、靈活、符合國情，更是由于我國已解決了回彈法使用精度不高和 不能普遍推廣的關鍵問題，為了解決使用回彈法時出現(xiàn)的混亂狀況，如有的按照 國外進口儀器使用說明書使用，有的不知回彈儀要檢定成標準狀態(tài)，有的不測量 碳化深度值等等。因此有必要統(tǒng)一檢測方法，保證檢測精度，使其在監(jiān)督、檢驗 結(jié)構工程和混凝土質(zhì)量重發(fā)揮應用的作用。目前國內(nèi)常用于檢測混凝土抗壓強度 的回彈儀，其標準狀態(tài)下的沖擊能量為2.207J、示值系統(tǒng)為指針直讀式。 由于回彈法測試具有快速、簡便的特點，能在短期內(nèi)進行較多數(shù)量的檢測， 已取得代表性較高的總體混凝土強度質(zhì)量，故作此規(guī)定。原規(guī)定按批進行檢測的 構件，抽檢數(shù)量不得少于較小的構件，只需布置5個測區(qū)如果強調(diào)不少于100 個測區(qū)的話，則被測構件數(shù)量過大。因此將其改為構件數(shù)量不得少于10件。 此外，抽取試樣應嚴格遵守“隨機”的原則，并宜由建設單位、監(jiān)理單位、 施工單位會同檢測單位共同商定抽樣的范圍、數(shù)量和方法。 原規(guī)程對長度不小于3m的構件，規(guī)定其測區(qū)數(shù)不少于10個，對長度小于 3m且高度低于0.6m的構件，規(guī)定其測區(qū)數(shù)可適當減少，但不應少于5個。例如 柱子就應按高度決定其測區(qū)數(shù)。此外經(jīng)多年實踐，認為長度不小于3m的構件其 測區(qū)數(shù)不允許少于10個測區(qū)數(shù)的規(guī)定過于嚴格，加大了檢測工作量。一般民用 建筑，尤其是磚混住宅，梁、柱尺寸不大，不必拘于原規(guī)定測區(qū)數(shù)。因此改作某 一方向尺寸小于4.5m，另一方向尺寸小于0.3m時，作為是否需要10個測區(qū)數(shù) 的界線。 檢測時必須為混凝土原漿面，已經(jīng)粉刷的須將粉刷層除京，注意不可誤將砂 漿粉砂層當做混凝土原漿面進行檢測。 三、常見的一些加固方法 近些年，結(jié)構加固方法取得了非常大的進展。工程加固的目的就是通過加固 施工達到修復、補強、提高承載力、增強使用功能、滿足使用要求，因此，選擇 加固方案要以提高加固工程質(zhì)量為根本目的。對于不同的加固方案也有不同的施 工方法和質(zhì)量評定標準，依照施工經(jīng)驗，不同的加固方法在施工時應重點做到： 1、混凝土結(jié)構的加固 混凝土結(jié)構加固的主要方法有[8]: （1）增大截面加固法：增大原構件截面面積或增配鋼筋，以提高其承載力和剛 度，或改變其自振頻率的一種直接加固法，適用于混凝土受彎、受壓構件的加固。 （2）置換混凝土加固法：用高強度等級的混凝土置換原結(jié)構中受壓區(qū)強度偏低 或局部有嚴重缺陷的混凝土的一種加固方法，適用于承重構件受壓區(qū)混凝土強度 偏低或嚴重缺陷的局部加固。本方法的關鍵是新舊混凝土結(jié)合面的處理效果必須 達到使新舊混凝土協(xié)同工作的要求。 （3）外加預應力加固法：通過施加體外預應力，使原結(jié)構、構件的受力得到改 善或調(diào)整的一種間接加固法。原來主要采用普通鋼筋施加體外預應力，近些年無 粘結(jié)鋼絞線在體外預應力加固中得到了應用。本方法注意對預應力鋼筋、鋼絞線 的防火保護。 （4）外粘型鋼加固法：對鋼筋混凝土梁、柱外包型鋼、扁鋼焊成構架并灌注結(jié) 構膠粘劑，以達到整體受力、共同約束原構件要求的加固方法，適用于需大幅度 提高截面承載力和抗震能力的鋼筋混凝土梁、柱結(jié)構的加固。 （5）粘貼纖維復合材加固法:通過粘貼主要承擔拉應力作用的纖維復合材料（如 碳纖維、玻璃纖維等）對鋼筋混凝土受彎、受拉構件、大偏心受壓構件等的加固。 其基材混凝土強度不低于C15,纖維復合材表面應進行防護處理，處于高溫（高 于60°C)時或特殊環(huán)境時，可采用無機膠粘結(jié)劑。近些年采用了預應力纖維復合 材進行加固處理的研究和工程實踐，將進入修訂的《混凝土結(jié)構加固設計規(guī)范》。 (6) 粘貼鋼板加固法：在鋼筋混凝土受彎、大偏心受壓和受拉構件等的表面通 過粘貼鋼板進行加固的一種加固方法。與粘貼纖維復合材加固法類似，其基材混 凝土強度不低于C15，處于高溫(高于60C)時或特殊環(huán)境時，可采用無機膠粘 結(jié)劑。此法施工較為簡單，但首先需要著重注意混凝土和鋼板的表面處理，對于 舊、臟嚴重的混凝土構件的粘合面，應先用硬毛刷沾高效洗滌劑，刷除表面油垢、 污物后用水沖洗，在對粘合面進行打磨，除去2-3mm厚表層，露出新面和平整， 將粉塵清除干凈；對于混凝土表面較好的，則可直接對粘合面進行打磨，去除 1-2mm厚表層，使之平整，清去粉塵，再用丙酮擦拭表面即可；鋼板表面處理應 根據(jù)其銹蝕情況，可用噴砂、砂布、砂輪機打磨，使鋼板出現(xiàn)金屬光澤。打磨紋 路盡量與受力方向垂直，然后用丙酮擦拭干凈。其次要注意對膠粘劑的選擇，目 前國內(nèi)市場建筑結(jié)構膠粘劑魚龍混雜，對膠粘劑的選擇一定要慎重。第三要注意 在配膠、粘貼過程中的細節(jié)，膠粘劑要嚴格按照說明書要求的比例配制，尤其是 要掌握好固化劑的用量，攪拌要均勻，同時要在粘貼時要保證粘貼面的飽滿、密 實。最后要注意在固化階段不能對鋼板有任何擾動。 (7) 增設支點加固法：增設支點加固法是通過增設支點以減小被加固結(jié)構、構 件的跨度或位移，來改變結(jié)構不利受力狀態(tài)的一種間接加固方法，是一種傳統(tǒng)的 加固方法，廣泛適用于對外觀和使用功能要求不高的梁、板、桁架、網(wǎng)架等的加 固。其支點根據(jù)支承結(jié)構、構件受力變形性能的不同，可分為剛性支點加固法和 彈性支點加固法。 (8) 其它方法：鋼絲繩網(wǎng)片-聚合物砂漿面層加固法、繞絲加固法等。 四、就目前來看，這些混凝土結(jié)構加固技術還有待于在實踐中進一步探索，隨 著建筑科學技術的不斷進步，新型建筑材料不斷出現(xiàn)，更好的加固施工方法將會 有更大拓展，因此，加固施工方案的選擇范圍也將具有更為廣泛的空間。而與之 同時發(fā)展的建筑結(jié)構的鑒定也將日益完善。