关于结构建筑检测与加固施工技术的讨论

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　　【摘要】结构建筑物的安全性、适用性和耐久性都有很高的要求，为了达到规范要求，需要对结构建筑进行必要的检测，并以此为依据进行结构建筑物的加固施工。试对此加以探讨。
　　【关键词】建筑结构检测加固施工技术
　　在现代建筑结构设计和施工中，建筑结构的安全、可靠是建筑工程的头等大事。建筑物在规定的时间内，在规定的条件下（正常设计、正常施工、正常使用和维护），应满足安全性、适用性和耐久性的要求。在需要对建筑物的施工质量进行评定时，或当建筑物由于某种原因不能满足某项功能的要求或对满足某项功能的要求产生怀疑时，就需要对建筑物的整体结构、
　　结构的某一部分或某些构件进行检测。当判定被检结构存在安全隐患时，就应该对其进行加固处理，或者拆除。建筑结构试验检测技术是以相应现行规范为根据、以实验为技术手段，测量能反映结构或构件实际工作性能的有关参数，为判断结构的承载能力和安全储备提供重要依据。建筑结构试验检测不仅对新建工程安全性能的评定起重要作用，而且对于危旧房屋的更新改造、古建筑和受损结构的加固修复等提供直接的技术参数。
　　一、结构建筑的常用检测方法
　　结构检测工作包括的内容比较多，一般有结构材料的力学性能检测、结构的构造措施检测、结构构件尺寸检测、钢筋位置及直径检测、结构及构件的开裂和变形情况检测及结构性能实荷检测等。我们按所检的结构种类把建筑结构检测方法分为：混凝土结构检测（如：结构性能实荷检测、混凝土强度回弹法、超声波法、超声回弹综合法、取芯法、拉拨法）、砌体结构检测（如：轴压法、扁顶法、原位单剪法、原位单砖双剪法、推出法、筒压法、砂浆片剪切法，回弹法、点荷法、射钉法）、钢结构检测（如：结构性能实荷检测与动测、超声波无损检测、射线检测、涡流检测、磁粉检测、涂层厚度检测、 钢材锈蚀检测）和钢―混凝土组合结构检测（如：钢管混凝土的强度与缺陷检测）等。
　　对某些结构或构件为获得其结构承整体受力性能或构件承载力、刚度或抗裂性能，可进行结构或构件的整体性能的静力实荷检验。对某些重要建筑和大型的公共建筑还可进行结构的动力测试。其中静力实荷检验可分为使用性能检验、 承载力检验和破坏性检验。
　　使用性能的检验主要用于验证结构或构件在规定荷的作用下不出现过大的变形和损坏，结构或构件经过检测后还必须满足正常使用要求；承载力检验主要用于验证结构或构件的设计承载力；破坏性检验主要用于确定结构或模型的实际承载力。
　　对混凝土结构的混凝土材料强度目前广泛应用的检测方法是钻芯法和回弹法。钻芯法是在建筑构件上钻取混凝土芯样直接进行抗压强度检验，结果准确可靠，但会造成对结构物扁部的损坏，尤其是对重要的结构部位，无法进行大量的检测。非破损法中的回弹法、超声法、超声―回弹综合法所测定的参数（回弹值、声速值）对混凝土强度来说并不很敏感，测试结果精度不高。拔出法是一种介于钻芯法和非破损检测方法之间的混凝土温度微破损检测方法，操作简便易行，对结构物损伤极小，又有足够检测精度。尤其是近 20 年才出现的后装拔出法无需预先在混凝土中埋置锚固件，而是在已硬化的混凝土上通过钻孔、扩槽、嵌入的方法将锚固件置入并固定其中，因此，在已硬化的新旧混凝土的各种构件上都可以使用，适应性很强，检测结果的可靠性也较高，特别是当现场结构缺少混凝土强度的有关试验资料时，是非常有价值的一种检验评定手段。但在我国，研究起步较晚，且受各种因素限制，其应用却不及回弹法和超声法那么广泛和普遍，仍有待于加强对拔出法的深入研究以及在工程实践中的推广与应用。
　　对砌体结构的检测目前主要使用轴压法、扁顶法、原位单剪法、原位单砖双剪法、推出法、筒压法、砂浆片剪切法、回弹法、点荷法、射钉法。这些检测方法大致可分为两类：直接法和间接法，前者为检测砌体抗压强度和砌体抗剪强度的方法，后者为测试砂浆强度的方法。直接法的优点是直接测试砌体的强度参数，反映被测试工程的材料质量和施工质量，其缺点是试验工作量较大，对砌体有一定的损伤；间接法是测试与砂浆强度有关的物理参数，进而推定其强度“推定”时难免增大测试误差，也不能综合反应工程的材料质量和施工质量，使用时具有一定的局限性，其优点是测试工作较为简便，对砌体工程损伤较少或无损伤。检测方法的选用应综合考虑结构情况，选用直接或间接或两者综合。
　　由于钢结构的材质均匀，因此具有强度、塑性与韧性均能较方便地进行测试的优势。但其最大的缺点是：钢材易腐蚀，耐火性差，同时钢结构是一类缺陷敏感性结构，所以钢结构的检测主要是针对材料与连接缺
　　陷以及锈蚀程度与涂层厚度的检测。通常所采用的方法有：超声波无损检测、渗透检测、射线检测、涡流检测、磁粉检测、钢材锈蚀检测及涂层厚度检测等。
　　二、常用加固方法
　　一般所需加固的结构大都存在由于结构自身的承载能力因灾害（如火灾、腐蚀、冻害）或施工质量不到位或功能改变等因素的影响而导致结构承载能力不足的现象，所采用的加固方法多是从提高结构的有效受力面积出发（如加大载面法等）减小截面的应力，或者直接改变结构的受力体系，改变其传力途径（如增加支撑法等）从而降低结构构件的受力，最终达到加固的目的。
　　a.混凝土结构加固方法（如：加大截面加固法、外包钢加固法、预应力加固法、改变结构传力途径加固法、粘钢/碳纤维加固法、全焊接补筋法、套箍加固法、喷射混凝土补强加固法、植筋法、局部修补加固法等）； 砌体结构加固方法（如：扶壁柱加固法、钢筋水泥砂浆加
　　b.固法、加大截面加固法、外包钢筋混凝土柱加固法、外包钢加固法等）；
　　c.钢结构加固方法（如：改变结构计算简图、加大构件截面、加强连接法等）。结构加固中需根据实际条件以及使用要求选择适宜的加固方法。
　　混凝土结构，在选择加固方法的同时还需选择相应的配套技术。其中施工技术一般有：
　　（1）托换技术。该技术系托梁（或桁架，以下同）拆柱（或墙，以下同）、托梁接社和托梁换柱等技术的概称。托换技术属于一种综合性技术，由相关结构加固、上部结构顶升与复位以及废弃构件拆除等技术组成，适用于已有建筑物的加固改造。与传统做法相比，具有施工时间短、费用低、对生活和生产影响小等优点。但对技术要求比较高，需要由熟练工人来完成，才能确保安全。
　　（2）植筋技术。该技术系一项对混凝土结构较简捷、有效的连接与锚固技术，可植入普通钢筋，也可植入螺栓式锚筋，已广泛应用于已有建筑物的加固改造工程。如：施工中漏埋钢筋或钢筋偏离设计位置的补救，构件加大截面加固的补筋，上部结构扩跨、顶升对梁、柱的接长，房屋加层接柱和高层建筑增设剪力墙的植筋等。
　　（3）裂缝修补技术。该技术根据混凝土裂缝的起因、性状和大小，采用不同封护方法进行修补，使结构因开裂而降低的使用功能和耐久性得以恢复；主要适用于已有建筑物中各类裂缝的处理，但对受力性裂缝，除修补外，尚应采用相应的加固措施。
　　（4）碳化混凝土修复技术。该技术系指通过恢复混凝土的碱性（钝化作用）或增加其阻抗而使碳化造成的钢筋腐蚀得到遏制的技术，目前这一技术还不够成熟。
　　（5）混凝土表面处理技术。该技术是指采用化学方法、机械方法、喷砂方法、真空吸尘方法、射水方法等清理混凝土表面污痕、油迹、残渣以及其它附着物的专门技术。
　　（二）钢笳网水泥砂浆加固砖砌体的施工方法
　　塔什干乌兹别克力学与抗震结构研究院对塔什干震后的砖房采用钢筋网水泥砂浆的加固进行了大量的试验研究工作。他们采用足尺砖墙进行加固试验，在加固前后，利用测微震仪表测定建筑物各方向在地震前后的自振周期，显示出加固后砖房自振周期确己减短，表明加固后建筑物刚度有很大增长，经加固的墙体，可使抗水平力强度提高1.8―3倍，前苏联中央建筑结构科学院对砖砌体采用钢筋网水泥砂浆面层加固，也曾做过一些试验。试验结果表明，采用双面钢筋网水泥砂浆面层加固砖砌体，可使初裂荷载和破坏荷载均较未加固砌体提高40％；采用双面混凝土面层配筋加固的墙体，则强度可提高一倍。

　　我国的许多学者对采用夹板墙加固砖墙的抗震性能也做了大量的试验研究工作。文献做了用双面钢筋网水泥砂浆面层加固砖砌体单片墙与普通墙的抗震性能对比试验。试件的承载力，各阶段的刚度值和延性。
　　从实际操作中可以看出，用夹板墙加固砖墙后，墙体的抗剪能力有较大程度的提高，在试件开裂前夹板墙的刚度较普通墙有一定的提高，但开裂后，提高程度减小，当试件达到极限荷载时，加固对刚度的影响不明显：加固后墙体的变形能力及延性有了明显提高。根据试验，从开始加荷到试件破坏，夹板墙各组成部分之间存在着良好的共同工作性能。
　　
　　综合国内外试验研究结果来看，用钢筋网水泥砂浆加固砖墙可以较大幅度地提高砖墙的抗剪能力、延性，从而从本质上改变砖墙的脆性性质。
　　（1）施工步骤；
　　原墙面清底――钻孔――清洗原墙面――刷素水泥砂浆――铺设钢筋，安设锚筋――浇水湿润墙面――逐层抹水泥砂浆――结硬后进行养护――装饰施工
　　
　　（2）材料 面层的砂浆强度等级，宜采用M10，特殊情况下可采用M15；钢筋直径宜为4mm～6mm。
　　保证加固层与原墙面可靠粘结，对原墙有损坏或酥碱较严重的部位，应先进行局部拆砌，修补；对墙面原有强度较低、粘结不牢的粉饰层、光滑的面砖或石料饰面层等必须铲除，并用钢丝刷和压力水刷洗干净，对粘结良好无空膨的原有水泥砂浆粉饰层可不铲除，但应凿毛，并将表面油污等刷洗干净，一般的清水墙应用高压水刷洗干净。
　　铺设钢筋网时，竖向钢筋应靠近原墙面，钢筋网应用钢筋头或砂浆垫块预先垫出钢筋网与墙面间的间隔层，钢筋网与周边构件墙体的连接，如短钢筋、胀管螺栓与钢筋网的焊接应检查核实。
　　水泥砂浆应按设计强度等级进行选配，重要加固工程应进行试配。压抹水泥砂浆前，应沿墙面往返浇水湿润，并待墙面稍干后再进行抹灰。水泥砂浆必须分层抹至设计厚度，每层厚度可为10～15mm。各层砂浆的接茬部位必须错开，要求压平粘牢，最后一层砂浆初凝时，再压光二三遍，以增强密实度。
　　钢筋网水泥砂浆面层加固时，钢筋网与墙面间的间隔保护层应先留出，砂浆面层般分三层抹，第一层要求将钢筋网与砌体间的间隔空隙拣实，初凝后抹第二层，要求砂浆将钢筋网全部罩住，初凝后再抹第三层至设计厚度。
　　 （3）构造要求
　　水泥砂浆面层的厚度宜为20mm，钢筋网砂浆面层的厚度宜为35ram，再厚则己不经济。钢筋外保护层厚度不应小于10mm钢筋网与墙面的空隙不宜小于5mm；这是因为钢筋的外保护层要确保钢筋避免锈蚀，而试验和现场检测表明，钢筋网竖筋紧靠墙面将会导致钢筋与墙体无粘结，加固效果不好，而采用5mm的间隙有较强的粘结能力，使得钢筋网砂浆与原墙体共同作用。
　　钢筋网的试验结果表明，钢筋间距不宜太小或太大，网格尺寸实心墙宜300mm×300mm，空斗墙宜为200mm×200mm，这样钢筋的作用才能发挥出来。
　　单面加面层的钢筋网应采用L形锚筋，用水泥砂浆固定在墙体上；双面加面层的钢筋网应采用S形穿墙筋连接，L形锚筋的间距宜为600mm，S形穿墙筋的间距宜900mm，呈梅花状布置。
　　钢筋网四周应与楼板或大梁、柱或墙体连接，可采用锚筋、插入短筋、拉结筋等连接方法进行连接。
　　当钢筋网的横向钢筋遇有门窗洞口时，单面加固宜将钢筋弯八窗洞侧边锚固；双面加固宜将两侧横向钢筋在洞口闭合。
　　
　　三、结语
　　建筑结构的科学检测、加固是建筑工程质量安全保障体系中的一个重要组成部分。严格遵循规范要求是建筑工程检测、加固工作的前提。建筑结构检测、加固的设备在日益发展，同时，结构的问题也经常表现出个性特征，因而检测、加固方法也必须不断发展和创新。灵活的运用检测、加固方法，可以取得事半功倍的效果。加固施工重视施工监测，可以保证施工质量和施工安全。
　　

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