建筑結(jié)構(gòu)檢測與加固方法研究

李青

摘 要：對目前建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)用較為廣泛的幾種檢測方法與加固方法進(jìn)行分析，通過表格的形式對各類建筑結(jié)構(gòu)檢測方法和加固方法的特點(diǎn)、作用及適用范圍進(jìn)行闡述，同時(shí)對不同結(jié)構(gòu)檢測方法及加固方法的使用要點(diǎn)展開分析，旨在提高檢測與加固工作水平，保證建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu);檢測;加固

中圖分類號：TU764.3;TU318 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-5168（2021）28-0-03

Abstract： This paper analyzes several detection methods and reinforcement methods widely used in building structures， expounds the characteristics， functions and application scope of various building structure detection methods and reinforcement methods in the form of tables， and analyzes the key points of different structure detection methods and reinforcement methods， in order to improve the level of detection and reinforcement， Ensure the stability of the building structure.

Keywords： building structure;testing;reinforcement

建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性對于工程的整體質(zhì)量有決定性作用。建筑物需要具備安全性、適用性及耐久性等特點(diǎn)。對施工質(zhì)量進(jìn)行評估的過程中，如果建筑物受到其他相關(guān)因素的影響導(dǎo)致某項(xiàng)功能無法滿足要求，則需要對建筑的整體結(jié)構(gòu)或局部結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測。如果結(jié)構(gòu)存在風(fēng)險(xiǎn)隱患，需要采取加固處理措施或者將其直接拆除。隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們對建筑工程質(zhì)量的要求越來越高，建筑結(jié)構(gòu)檢測與加固方法的合理應(yīng)用得到了廣泛關(guān)注。對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行科學(xué)檢測和加固是保證工程質(zhì)量的主要途徑，也是保障人民生命安全與國家財(cái)產(chǎn)安全的重要手段?；诖?，本文對建筑結(jié)構(gòu)的檢測與加固方法展開分析。

1 建筑結(jié)構(gòu)檢測方法

目前建筑結(jié)構(gòu)檢測工作的內(nèi)容較多，主要包括結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能檢測、構(gòu)造檢測、結(jié)構(gòu)構(gòu)件尺寸檢測、鋼筋位置及直徑檢測、結(jié)構(gòu)及構(gòu)件開裂及變形情況檢測等。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，可供選擇的建筑結(jié)構(gòu)檢測方法和類型眾多，可根據(jù)不同的方式劃分類型。根據(jù)檢測結(jié)構(gòu)的類型可將建筑結(jié)構(gòu)檢測方法劃分為混凝土結(jié)構(gòu)檢測法、砌體結(jié)構(gòu)檢測法、鋼結(jié)構(gòu)檢測法及鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)檢測法。

1.1 混凝土結(jié)構(gòu)檢測

1.1.1 結(jié)構(gòu)性能實(shí)荷檢測方法。該方法具有結(jié)構(gòu)整體性檢測、非破損檢測的特點(diǎn)，多應(yīng)用于普通砼結(jié)構(gòu)整體性能的檢測，能夠有效判斷結(jié)構(gòu)可能存在的局部受損位置及可承受載荷值，具有較高的應(yīng)用價(jià)值。

1.1.2 回彈法。該方法屬于原位檢測方法，能夠直接對混凝土構(gòu)件進(jìn)行檢測，具有速度快、成本低等優(yōu)勢。它也是一種非破損檢測方法，主要用于普通混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗壓強(qiáng)度的檢測。它的適用條件為混凝土齡期為14～100 d，混凝土評定強(qiáng)度為10～50 MPa[1]。

1.1.3 超聲波法。該方法屬于原位檢測方法，能夠直接對混凝土構(gòu)件進(jìn)行檢測，具有速度快、成本低等優(yōu)勢。它也是一種非破損檢測方法，但是需要依賴波速與強(qiáng)度曲線進(jìn)行檢測，主要用于普通混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗壓強(qiáng)度的檢測。超聲波法適用于檢測區(qū)域鋼筋較寬、具有相對測試面的場合。

1.1.4 鉆芯法。該方法屬于一種局部損傷法，直接在混凝土上鉆芯取樣，且檢測結(jié)果能體現(xiàn)混凝土質(zhì)量，同時(shí)可檢測長齡期的混凝土強(qiáng)度，主要用于普通混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗壓強(qiáng)度的檢測。應(yīng)用該方法時(shí)，混凝土評定強(qiáng)需超過10 MPa，且被檢測構(gòu)件尺寸不宜過小。

1.2 砌體結(jié)構(gòu)檢測

1.2.1 原位單磚雙剪法。該方法屬于原位檢測，能直接在墻上進(jìn)行檢測，且檢測結(jié)果能夠全面體現(xiàn)材料質(zhì)量與施工質(zhì)量，具有較強(qiáng)的直觀性，但是檢測部位局部會發(fā)生破損，主要用于普通磚砌體抗剪強(qiáng)度的檢測。應(yīng)用該方法時(shí)，砂漿強(qiáng)度需低于5 MPa。

1.2.2 推出法。該方法屬于原位檢測，直接在墻體進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果能夠體現(xiàn)施工質(zhì)量及砂漿質(zhì)量，但是會導(dǎo)致檢測部位局部破損，多應(yīng)用于普通磚墻體砂漿強(qiáng)度的檢測。水平灰縫的砂漿飽滿度小于65%時(shí)不宜使用。

1.2.3 回彈法。該方法是一種原位檢測方法，檢測區(qū)域的選擇不受限制，操作簡便，但是會導(dǎo)致檢測部位局部損傷，多應(yīng)用于普通磚墻體的砂漿強(qiáng)度，此外還適用于砂漿強(qiáng)度均質(zhì)性檢測。應(yīng)用回彈法時(shí)，砂漿強(qiáng)度不可低于2 MPa，且其不適用于受高溫、浸水及火災(zāi)影響的砂漿強(qiáng)度檢測。

1.3 鋼結(jié)構(gòu)檢測

1.3.1 射線檢測。該方法能夠直接對構(gòu)件進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果能夠體現(xiàn)鋼材或焊縫的內(nèi)部缺陷，屬于一種非破損檢測方法，適用于檢測與射線束方向平行厚度或密度上的異常部位，注意缺陷與構(gòu)件的厚度比不能過小。

1.3.2 涂層厚度檢測。該方法屬于一種非破損檢測，操作簡便，多應(yīng)用于防火涂層厚度的檢測，需要確保測量儀的測針能夠插入被測材料[2]。

1.3.3 銹蝕檢測。該方法屬于一種非破損檢測，操作簡便，多應(yīng)用于鋼材厚度的檢測，能夠通過超聲波和反射波原理測算鋼材厚度，了解銹蝕程度。

1.4 鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)檢測

組合結(jié)構(gòu)在建筑工程中較為常用，能夠充分發(fā)揮鋼筋與混凝土兩者的優(yōu)勢，在承載性、抗震性和抗壓性方面具有明顯的性能優(yōu)勢，是現(xiàn)代建筑工程常用的一種結(jié)構(gòu)形式。鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)檢測多應(yīng)用于品質(zhì)檢測，能夠通過超聲波檢測法進(jìn)行檢測，具有較高的檢測效率，且檢測操作便捷，多應(yīng)用于鋼管混凝土的強(qiáng)度與缺陷檢測。

2 建筑結(jié)構(gòu)加固方法

通常情況下需要進(jìn)行加固的建筑結(jié)構(gòu)由于外界環(huán)境及施工質(zhì)量的影響存在結(jié)構(gòu)承載性能不足的問題，使用加固方法能夠提高結(jié)構(gòu)的有效受力面積，降低界面應(yīng)力，或者直接改變結(jié)構(gòu)的受理體系、傳力途徑，進(jìn)而達(dá)到加固的最終目的[3]。根據(jù)加固的結(jié)構(gòu)形式對加固方法進(jìn)行劃分，主要包括混凝土結(jié)構(gòu)加固法、砌體結(jié)構(gòu)加固法及鋼結(jié)構(gòu)加固法。實(shí)際應(yīng)用中需要根據(jù)工程實(shí)際情況合理選擇加固方法。

2.1 混凝土結(jié)構(gòu)加固方法

2.1.1 加大截面法。其優(yōu)勢主要體現(xiàn)在工藝簡單、適應(yīng)性強(qiáng)，但是濕作業(yè)時(shí)間較長，對空間影響較大，適用于梁、板、柱、墻等一般構(gòu)件的加固處理。施工要點(diǎn)：加固前需要進(jìn)行卸荷處理;連接位置的表面處理;新增層施工[4]。

2.1.2 置換混凝土加固法。該方法優(yōu)勢主要體現(xiàn)在工藝簡單、適應(yīng)性強(qiáng)，不會對空間造成影響，但是濕作業(yè)時(shí)間較長，適用于受壓區(qū)混凝土強(qiáng)度偏低或者存在明顯缺陷的梁、柱等構(gòu)件。施工要點(diǎn)：加固前進(jìn)行卸荷處理;去薄弱混凝土層及表面處理;對新層進(jìn)行澆筑[5]。

2.2 砌體結(jié)構(gòu)加固方法

2.2.1 鋼筋水泥砂漿加固法。該方法具有操作簡單、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)勢，但是提高承載力有限，濕作業(yè)時(shí)間較長，適用于磚墻的加固。施工要點(diǎn)：加固前卸載;剔除磚墻表面層;噴射混凝土砂漿或細(xì)石混凝土。

2.2.2 外包鋼加固法。該方法能夠有效提高磚柱的承載力，操作簡單，適用于磚柱的加固。施工要點(diǎn)：表面處理;安裝灌漿嘴排氣口;封縫;密封檢查;配制膠料;壓力灌注;封口。

2.3 鋼結(jié)構(gòu)加固方法

2.3.1 改變結(jié)構(gòu)計(jì)算簡圖的加固方法。該方法能夠增加桿件與支撐結(jié)構(gòu)，改變荷載分布情況，具有空間協(xié)同工作的特點(diǎn)，但是會對使用空間造成影響，適用于鋼柱、鋼梁的加固，因此需要嚴(yán)格遵循加固設(shè)計(jì)要求進(jìn)行施工。

2.3.2 增大構(gòu)件截面的加固。該方法操作方便，適用性較強(qiáng)，能夠在負(fù)荷狀態(tài)下加固，適用于鋼梁、鋼柱的加固。施工階段只需要將加強(qiáng)部分焊接在原有構(gòu)件上即可。

2.3.3 加強(qiáng)連接的加固方法。該方法能夠提高連接承載力，主要應(yīng)用于原有承載力不足的連接、加固件與構(gòu)件間連接節(jié)點(diǎn)的加固。施工階段需要全面分析結(jié)構(gòu)受力特性與連接特點(diǎn)，選擇合理的連接方法。

3 建筑結(jié)構(gòu)檢測與加固實(shí)例

3.1 某工程項(xiàng)目混凝土結(jié)構(gòu)檢測實(shí)例

某工程為27層運(yùn)營管理中心項(xiàng)目，主體結(jié)構(gòu)為框架-剪力墻。該工程屬于高層建筑，結(jié)構(gòu)構(gòu)件澆筑使用混凝土。根據(jù)設(shè)計(jì)，部分樓層間的混凝土等級存在差異，混凝土輸送方式為泵送，主要測試項(xiàng)目包括回彈、碳化深度、芯樣強(qiáng)度及抗壓強(qiáng)度。根據(jù)齡期3 d、28 d、60 d、90 d、180 d、365 d劃分為6組，其中試驗(yàn)墻將3個(gè)測區(qū)作為一組，結(jié)果取平均值。試驗(yàn)將5組試塊的數(shù)據(jù)為一組作為測試值，結(jié)果取平均值。養(yǎng)護(hù)則采取自然養(yǎng)護(hù)措施。

3.1.1 碳化深度。試驗(yàn)墻和試驗(yàn)試塊的碳化深度均嚴(yán)格按照相關(guān)技術(shù)規(guī)程執(zhí)行。使用碳化深度測試面已破壞的混凝土試塊測試回彈值的面。

3.1.2 回彈。試驗(yàn)墻與試驗(yàn)試塊進(jìn)行回彈測試，取值需要嚴(yán)格按照相關(guān)技術(shù)規(guī)程進(jìn)行。為了能夠減少試驗(yàn)墻回彈測試的誤差，在各齡期區(qū)試驗(yàn)墻的上、中、下測區(qū)分別進(jìn)行測試。圖1為混凝土結(jié)構(gòu)測區(qū)布置示意圖。試驗(yàn)試塊回彈測試流程：先擦凈試塊表面，將澆筑側(cè)面的兩個(gè)相對面放置于自壓力機(jī)的上下承壓板之間，加壓至80 kN左右并保持這一壓力，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)操作方式在試塊的兩個(gè)側(cè)面分別彈擊8個(gè)點(diǎn)。

3.1.3 強(qiáng)度測試。嚴(yán)格按照相關(guān)技術(shù)規(guī)程進(jìn)行試驗(yàn)墻芯樣取樣、測試和取值。試驗(yàn)試塊的制作、測試與取值均按照標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法進(jìn)行。

3.2 某多層砌體結(jié)構(gòu)加固實(shí)例

某工程為二層砌體結(jié)構(gòu)建筑，結(jié)構(gòu)為砌體結(jié)構(gòu)房屋，建筑面積為375 m2，總長度為16.15 m，總寬度為13.78 m，建筑檐口高度為8.3 m。地上2層，首層高4 m，二層高3.3 m，內(nèi)外墻厚240 mm。砌體材料使用燒結(jié)普通磚，混合砂漿砌筑，基礎(chǔ)形式為墻下條形基礎(chǔ)。

該工程加固設(shè)計(jì)后續(xù)應(yīng)用年限為30年，抗震設(shè)防烈度為7度，完成改造后該樓設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.15g，抗震設(shè)防烈度為8度。因?yàn)樵摻ㄖ庸毯髴?yīng)用功能發(fā)生變化，所以樓面活荷載變更為4 kN/m2。通過PKPM分析鑒定加固模塊，結(jié)果如圖2所示。

通過抗力和荷載效益的比顯示，如果該值低于1，則表明結(jié)構(gòu)承載力有所不足。通過圖2（a）可知，結(jié)構(gòu)約70%的墻體存在抗震計(jì)算承載力不足的情況，主要集中發(fā)生于橫向墻;通過圖2（b）可知，結(jié)構(gòu)約10%的抗體受壓計(jì)算存在承載力不足的情況，并且比值與1較為接近。因此，加固方法需要考慮抗震與構(gòu)造方面。對砌體承載力進(jìn)行加固，常用的方法主要為鋼筋網(wǎng)水泥砂漿面層法、鋼筋混凝土板墻法、外包型鋼法及外加預(yù)應(yīng)力撐桿法等。其中：外包型鋼法主要用于砌體柱的加固;外加預(yù)應(yīng)力撐桿法主要通過在結(jié)構(gòu)承載力不足位置增設(shè)對角預(yù)應(yīng)力鋼撐桿，將原結(jié)構(gòu)所受荷載通過鋼撐桿傳輸至基礎(chǔ);粘貼纖維負(fù)荷材料法應(yīng)用于受剪和抗震加固。鋼筋混凝土板是承載力與抗震性能加固的有效方法，但是成本較高。遵循安全性和經(jīng)濟(jì)型的原則，該工程使用鋼筋網(wǎng)水泥砂漿面層法對墻體進(jìn)行加固，同時(shí)增設(shè)構(gòu)造柱和圈梁，符合結(jié)構(gòu)抗震及整體性要求。樓板位置因?yàn)槭褂脮r(shí)間較久，需要將原樓板疊合層鑿除使用60厚C20細(xì)石混凝土重新制作。使用鋼筋網(wǎng)水泥砂漿面層加固，鋼筋網(wǎng)的加入有效提高了墻體的柔性，墻體受剪承載力明顯提高。

4 結(jié)語

綜上所述，對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行科學(xué)的檢測和加固是保證工程整體質(zhì)量的重要途徑，因此需要加強(qiáng)對檢測和加固工作的重視，嚴(yán)格遵守相關(guān)規(guī)范要求，不斷優(yōu)化和創(chuàng)新檢測與加固方法，為工程質(zhì)量提供保障。

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