既有建筑结构鉴定与加固技术概述及应用

既有建筑结构鉴定与加固技术概述及应用内容介绍1、引言近年来，随着昆山地方经济的迅猛发展，城市建设日新月异，每年新开量逐年攀升，截至2007年12月初昆山全市在建工程总面积约2400万m2左右。在大规模新城建设同时，旧城改造项目也不断推进实施，既有建筑的改造被提升到显著位置，相当部分老建筑改造过程中需采取必要的加固措施以满足新的使用功能要求。再者，部分工程（包括在建建筑及新建成工程）因种种原因导致工程质量存在一定缺陷，需进行加固处理后方能满足结构安全及使用要求。此类加固工程呈现逐年增长现象，目前开发区内较具代表性的工程有：1）朝阳路某动迁小区居民楼，六层砌体结构，建于上世纪90年代，目前由于基础不均匀沉降，导致上部结构开裂严重，需进行地基基础加固处理；2）前进路某酒店工程，12层全框结构，建于上世纪90年代末，由于改变建筑使用功能，同时顶部增加两层，目前进行相应结构加固施工作业；3）柏庐路某高层办公楼，23层框-剪结构，在施工过程中因火灾导致部分结构严重受损，后对受损区域进行加固处理并经参建各方验收合格。在对此类工程加固处理监督过程中，我站发现普遍暴露出如下问题：1）参建单位普遍对工程结构鉴定、加固处理比较陌生，参建方主体质量行为方面存在较多缺失。由于工程结构鉴定、加固属专项技术，很多即便是工程经验比较丰富的单位也对此了解甚少。比如加固设计需有相应的资质，设计单位资质证书上应明确包括加固设计项目，施工单位也必须有加固施工的专项资质；监理单位应严格对照规范及监理细则对加固质量进行控制。由于对上述规定缺乏了解，相当多加固工程在实施中存在质量责任主体行为缺失问题，而且较为严重。2）参建单位对结构鉴定、加固处理工作的控制流程了解甚少，存在认识上的偏差。加固工程，作为一项较为特殊的技术处理工作，有其自身特殊性。因此，加固处理工作必须遵循严格的程序即：可靠性鉴定、加固方案选择、加固设计、施工组织设计、施工、验收的流程开展工作。在监督过程中，发现有很多工程参建单位不了解上述程序，加固设计前未对既有结构进行可靠性鉴定，加固施工工序及施工作业指导随意性强，部分工程施工完成后相关责任主体不进行专项验收，对加固质量不能形成明确结论。相应的加固效果也就可想而知了。3）参建单位对结构鉴定、加固设计、施工质量验收等规范及技术规程等掌握严重不足。目前，我国的工程结构鉴定与加固处理类规范、技术规程等发展水平与工程实际需要存在严重的滞后。很多规范及技术规程编制水平及条件还停留在几十年前，一些较为先进的技术没有及时纳入此类技术规范中。同时，我国目前涉及到工程结构鉴定、检测、加固处理等类的规范及规程种类繁杂零散，缺乏系统性，不利于工程技术人员学习掌握。因此，在我站在监督中发现：大部分工程技术人员，包括设计、监理及施工单位普遍反映对此类规范及技术要求了解甚少，掌握不够，甚至缺乏最基本的知识。我站监督中发现有相当多参建单位连基本的规范都不具备，甚至提到某一规范时候非常茫然。4）加固工程实体质量控制体系存在较多缺陷。由于上述所列的客观原因，致使工程加固处理中的实体质量控制体系存在明显缺陷，主要有：加固设计或施工单位不具备相应专项资质，或加固设计前未进行结构鉴定；加固工程多为专业分包队伍实施，相当多总包单位由于自身知识的局限性对加固分包缺乏管理，基本采取以包代管模式，未落实总包单位应尽职责；监理单位也基本因相关知识缺乏而将监理工作（质量证明文件、工序、隐蔽验收、重点部位旁站、验收等）流于形式；施工过程疏于管理，工序控制混乱，加固所用材料质量证明文件严重缺失，部分需进行现场加固性能检验的工作也未执行；相应的加固效果验收也是流于形式，原因就在于相关参建单位不了解相关规范及技术规程要求，提不出具体要求。鉴于本地区目前工程结构鉴定、加固处理工作所处现状及暴露出问题的严重性，笔者认为迫切需要进行此类知识的宣贯，通过学习提高参建责任主体对此类知识的了解与掌握，同时也为今后类似工程的监督控制提供一定的参考，以期尽早消除加固处理中的种种误区及质量控制盲点，提升此类工程的整体质量水平。本着此一目的，笔者查阅相关法规、技术规范规程要求，参考该领域全国性专题研讨会会议成果，并结合本人对该项工作的理解及既往的工程实践，拟从工程结构鉴定及加固处理的流程、规范体系、常用加固方法及适用范围、参建主体质量行为、实体质量控制等方面进行阐述与整理，以便与相关技术人员共同学习提高，更好指导工程实践。2、结构鉴定与评估技术概述及应用2．1结构可靠性鉴定概念及常用方法1、可靠性鉴定基本概念结构的可靠性是指结构在规定的设计基准期（一般为50年）内，在正常设计、正常施工、正常使用的条件下，完成预定功能的能力，是结构安全性、适用性、耐久性的总称。“安全性”即建筑结构在规定的条件下应能承受可能出现的各种荷载及外加约束作用，以及遇到偶然事件时应能保持必要的整体稳定性；“适用性”即建筑结构在正常使用时，应能满足正常的使用要求，如不能有过大的变形、裂缝等；“耐久性”即建筑结构在正常使用、正常维护下，材料性能虽随时间推移而变化，但仍能满足预定功能的要求（如在基准期内，砂浆粉化、砖墙体风化、砼的碳化、钢材的锈蚀及木材的腐朽等均不能超过规定的限值）。《民用建筑可靠性鉴定标准》（GB50292-1999）中“正常使用性鉴定”即包括上述“适用性”和“耐久性”的鉴定。结构耐久性鉴定只能根据现有结构的耐久性性能及使用中的耐久性累积损伤信息反馈，鉴定的重点是根据结构的损伤程度、损伤速度、维修状况及其对结构安全的危害程度等，推算其结构自然寿命的剩余耐久年限，估计结构在正常使用、正常维护的条件下，继续使用是否能满足下一个目标使用年限的要求。结构可靠性鉴定就是通过调查、检测、分析和判断等手段对实际结构的“三性”进行评定的过程，结构质量检测好比医生看病时的各种检查化验，目的在于解决在缺乏资料的情况下，对旧建筑物进行鉴定、加固、改建、扩建，或由于超载使用、结构存在过度变形裂缝、腐蚀、火灾、爆炸、地震等造成建筑物损伤等情况，都必须通过结构检测来确定材料的力学性能、结构实际工作状况和承载能力，测取一些必要的数据，为鉴定及加固改造提供依据。结构检测内容主要为材料强度、结构裂缝、结构变形、结构缺陷、结构腐蚀、荷载条件及结构几何尺寸等。通过结构损伤分析原因及其对结构的危害，作出鉴定结论，最后应对现存建筑物提出处理意见，确定是否需要进行加固。2、可靠性鉴定常用方法对结构可靠性鉴定的方法有：传统经验法、使用鉴定法、概率法以及概率极限状态鉴定法等，现阶段主要采用的方法为概率极限状态鉴定法。2．2结构鉴定分类鉴定实务中有不同的划分标准，本文中笔者主要根据建筑物用途来划分，大致可划分为工业建筑与民用建筑两大类，两大类建筑因其自身功能及特点不同也分别遵循不同的规范体系。1、工业建筑既有工业建筑结构体系存在下列情况的应进行可靠性鉴定：◇因生产设备更新、工艺流程变革或生产规模扩大等原因，对厂房结构提出新的使用要求；◇各类事故及灾害导致结构损伤，需对其可靠性重新评定，恢复结构功能；◇长期使用或生产环境变化后，对原结构可靠性产生怀疑时；◇结构原设计或制造安装过程中遗留下较严重的缺陷，需鉴定其实际承载力；◇年久失修或使用年限已超过设计基准期；◇其他需对厂房结构进行可靠性鉴定的情况。2、民用建筑民用建筑可靠性鉴定，可分为安全性鉴定和正常使用性鉴定。a）在下列情况下，应进行可靠性鉴定：◇建筑物大修前的全面检查；◇重要建筑物的定期检查；◇建筑物改变用途或使用条件的鉴定；◇建筑物超过设计基准期继续使用的鉴定；◇为制订建筑群维修改造规划而进行的普查。b）在下列情况下，可仅进行安全性鉴定：◇危房鉴定及各种应急鉴定；◇房屋改造前的安全检查；◇临时性房屋需要延长使用期的检查；◇使用性鉴定中发现的安全问题。c）在下列情况下，可仅进行正常使用性鉴定：◇建筑物日常维护的检查；◇建筑物使用功能的鉴定；◇建筑物有特殊使用要求的专门鉴定。3、抗震鉴定“抗震鉴定”是通过检查现有建筑的设计、施工质量和现状，按规定的抗震设防要求，对其在地震作用下的安全性进行评估。地震中建筑物的破坏是造成地震灾害的主要原因。现有建筑相当一部分未考虑抗震设防，有些虽然考虑了抗震，但与第三代烈度区划图等的规定相比，并不能满足相应的设防要求。1977年以来建筑抗震鉴定、加固的实践和震害经验表现，对现有建筑进行抗震鉴定，并对不满足鉴定要求的建筑进行适当的抗震加固是减轻地震灾害的重要途径。现有建筑进行抗震鉴定的目标，比抗震设计规范对新建工程规定的设防标准低。我国第一部抗震设计规范是1974年才正式实施的，在此之前绝大部分建筑未考虑抗震设防，在此之后有些地区因设防烈度的提高而使原有按较低烈度设防的建筑可能不满足相应的抗震要求。2．3结构鉴定的程序、工作内容及评级标准1、鉴定程序1）工业建筑的鉴定程序应遵循《工业厂房可靠性鉴定标准》（GBJ144-90）的相关要求，即图1所示：图1工业建筑鉴定程序流程图2）民用建筑可靠性鉴定程序应遵循《民用建筑可靠性鉴定标准》（GB50292-1999）的相关要求，即图2所示：图2民用建筑鉴定程序流程图3）危房的鉴定程序应遵循《危险房屋鉴定标准》（JGJ125-992004版）的相关要求，即图3所示：图3危险房屋鉴定程序流程图4）建筑的抗震鉴定程序，应遵循《建筑抗震鉴定标准》（GB50023-95）中第3．0．1条规定，即：a）搜集建筑的勘探报告、施工图纸、竣工图纸和工程验收文件等原始资料；当资料不全时，宜进行必要的补充实测。b）调查建筑现状与原始资料相符合的程度、施工质量和维护状况，发现相关的非抗震缺陷。c）根据各类建筑结构的特点、结构布置、构造和抗震承载力等因素，采用相应的逐级鉴定方法，进行综合抗震能力分析。d）对现有建筑整体抗震性能做出评价，对不符合抗震鉴定要求的建筑提出相应的抗震减灾对策和处理意见。2、鉴定的工作内容工业建筑、民用建筑、危房及抗震鉴定的工作内容应分别遵循《工业厂房可靠性鉴定标准》（GBJ144-90）中第2．1．3条至2．1．6条、《民用建筑可靠性鉴定标准》（GB50292-1999）中第3．2．3及3．2．4条、《危险房屋鉴定标准》（JGJ125-992004版）以及《建筑抗震鉴定标准》（GB50023-95）的对应章节要求执行。3、鉴定评级1）工业建筑的可靠性鉴定评级依据《工业厂房可靠性鉴定标准》（GBJ144-90）应划分为子项、项目或组和项目、评定单位三各层次，每个层次划分为四个等级，具体详见下表1所示：表1工业厂房可靠性鉴定评级层次及等级划分2）民用建筑的鉴定评级，包括安全性、正常使用性以及适修性评级三个概念。民用建筑的可靠性鉴定评级的层次、等级划分以及工作步骤和内容，应符合如下规定：a）安全性和正常使用性的鉴定评级，应按构件、子单元和鉴定单元各分三个层次。每一层次分为四个安全性等级和三个适用性等级，从第一层开始，分层进行：◇根据构件各检查项目评定结果，确定鉴定单元等级；◇根据子单元各检查项目及各种构件的评定结果，确定子单元等级；◇根据子单元的评定结果，确定鉴定单元等级。b）各层次可靠性鉴定评级，应以每层次安全性和正常适用性的评定结果为依据综合确定。每一层次的可靠性等级分为四级。c）当仅要求鉴定某层次的安全性或正常使用性时，检查和评定工作可只进行到该层次相应程序规定的步骤。民用建筑适修性评估，应按每种构件、每一子单元和鉴定单元分别进行，且评估结果应以不同的适修性等级表示。每一层次的适修性等级分为四级。有关民用建筑安全性、正常使用性以及适修性鉴定分级标准详见《民用建筑可靠性鉴定标准》（GB50292-1999）中第3．3．1条至3．3．4条要求，本文限于篇幅不做进一步阐述。3）危房的评定标准危房综合评定应按三各层次进行：第一层次应为构件危险性鉴定，其等级评定分为危险性构件（Td）和非危险构件（Fd）两类。第二层次应为房屋组成部分（包括地基基础、上部承重结构、围护结构）危险性鉴定，其等级评定分为a、b、c、d四等级。第三层次应为房屋危险性鉴定，其等级评定应分为A、B、C