浅谈建筑结构的安全检测和加固施工方法

【摘  要】文章分析和介绍了目前建筑结构常用的检测方法与加固方法，重点介绍了各种建筑结构检测方法的主要特点、用途和适用范围以及各种建筑结构加固方法的主要特点、适用范围和施工要点，指出了在建筑结构检测与加固工作中一些需要注意的问题。
    【关键词】建筑结构；安全检测；加固方法

    建筑物在规定的时间内，在规定的条件下，如正常设计、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、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；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整体承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载的作用下不出现过大的变形和损伤，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，但会造成对结构物局部的损坏，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，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强度微破损检测方法，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，而是在己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，在己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。
　　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、震灾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。
　　(一) 混凝土结构加固
　　1、加大截面加固法。又称外包混凝土加固法，是一种传统的加固方法，采用同种材料即混凝土和钢筋对工程原结构进行加固补强的一种施工技术。具体实施过程为：打掉原混凝土结构的棱角，将混凝土表面残渣清除干净、凿毛、开槽，新增钢筋采用焊接等方法与原结构钢筋连接，再吸尽灰尘，喷涂水性环氧混凝土界面剂，并在固化剂固化前浇筑混凝土。其技术要点就在于用钢筋混凝土来增大原混凝土结构截面面积以提高结构的承载力为目的。该方法工艺简单，技术成熟，适用于梁、板、柱、墙及一般构筑物混凝土的加固，但加固后的建筑物净空会有一定减小。
　　2、外包钢加固法。对混凝土结构四角包裹角钢加固，角钢之间用扁钢焊接牢固，并在钢与混凝土间隙灌注环氧浆液使两者粘结牢固，达到后加型钢与原结构共同承受荷载的效果。特别适用于需大幅提高承载力而又不允许增大截面积的结构。但增大用钢量，并对使用环境有一定的要求。
　　3、预应力加固法。预应力加固法是采用外加预应力钢拉杆或型钢撑杆对结构构件或整体进行加固的方法，特点是通过预应力手段强迫后加部分的拉杆或撑杆受力，改变原结构内力分布并降低原结构应力水平，致使一般加固结构中所特有的应力应变滞后现象得以完全消除。适用于大跨结构或高应力、应变状态下的混凝土构件。但在无防护情况下不能适应于温度大于600℃的环境中，也不宜用于收缩徐变较大的混凝土结构。
　　4、贴碳纤维布和粘钢加固法。该方法施工作业量小，速度快，对生产、生活影响不大，尤其是加固后对结构外观和建筑净空没有明显影响，纤维材料还具有耐腐蚀、耐潮湿、几乎不增加自重、维修简单等优点。但加固效果很大程度上取决于粘贴手法和操作水平。粘钢法多用于静力作用下的潮湿环境中的受弯受拉构件的加固；粘贴碳纤维布适用于各种性质的混凝土构件。
　　其它的加固方法还有改变结构传力途径加固法、全焊接补筋法、预应力套箍加固法、喷射混凝土补强加固法、绕丝加固法、局部修补加固法等。
　　(二) 砌体结构加固
　　1、钢筋网水泥砂浆加固法。采用在砌体两侧表面设置钢筋网片抹压聚合物砂浆的一种裂缝修补方法。即铲除墙面的旧抹灰层，剔凿灰缝砂浆10mm深，清除墙面浮灰洒水润湿，采用专门工艺固定钢筋网片，抹聚合物砂浆。这种方法施工工艺简单，适应性强，但提高承载力的效果不是太突出，适用于一般墙体的裂缝修补。
　　2、钢筋混凝土销键加固法。采用在墙体裂缝处骑缝开凿竖向条带，条带内配置钢筋，用高强无收缩浆料将条带灌实，从而与墙体形成整体，使墙体截面承受剪力的能力得以恢复。该方法一般与钢筋网水泥砂浆加固法同时使用，通过条带内伸出墙面的拉接筋形成整体效果。
　　3、扶壁柱加固法。该方法属于加大截面加固法的一种，虽然工艺简单，但难以满足抗震要求，多用于非地震区域。
　　其它加固法还有如加大截面加固法、外包钢筋混凝土柱加固法、外包钢加固法等。
　　(三) 钢结构加固
　　如改变结构计算简图、加大构件截面、加强连接法、裂纹修复等。
　　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。
　　对于混凝土结构，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，拆柱或墙、托梁接柱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、形状和大小，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：一是碳化混凝土修复技术。该技术系指通过恢复混凝土的碱性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。二是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。
　　三、结语
　　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。加固施工重视施工检测，可以保证施工质量和施工安全。(朱建平)

参考文献：
　　[1] 申俊红,郭晓辉.高层建筑物沉降变形监测实践[J].中州大学学报,2006,(3)．
　　[2] 陈绍元.工业建筑加固改造方案多目标决策初探[J].武汉工程职业技术学院学报,2006,(3)．