建筑结构检测技术在既有建筑物结构评价中的应用

上海标济工程质量检测有限公司 上海 201316

国家住建部副部长仇保兴说过，作为世界上年新建建筑量最大的国家，我国建筑物平均寿命只有25～30年，确实使人汗颜。相比较之下，瑞士、挪威等发达国家房屋寿命可达80年，美国是74年，而英国建筑的平均寿命达到132年。

前不久，浙江宁波奉化市居民楼坍塌事件，拨动了亿万人对建筑安全的敏感神经，已成为一个典型的警示标本：该楼属于砖混结构，建于1995年，寿命只有19年。这样看来，我国各地在上世纪80年代和90年代建设的楼房，因为各种主客观原因，已经进入了“质量报复周期”，有些甚至已成为坍塌事故的主角。

为何建筑物如此“未老先衰”？究竟是哪些因素缩短了建筑物的设计使用年限？我们无意追溯。但面对现实，为既有建筑“体检”，未雨绸缪，对建筑结构安全作出正确的评价，我们责无旁贷。

1 影响既有建筑物实际使用年限的主要因素

一般而言，规划设计、建筑施工质量和实际使用这三方面的因素直接影响建筑物的实际使用年限。

（a）上世纪80～90年代，我们市场经济刚刚起步，为了解决城市居民急需的住房问题，各地确实以跃进式的速度赶工完成了一批“快餐式”住宅。但由于规范标准体系跟不上建设速度，只能照搬照抄国外建筑设计标准，勉强套用，难免先天不足。

（b）随着城市化建设的发展，“民工潮”涌动，当年很多由农村来到城市的务工者甚至来不及学习建筑施工常识，就从农田直接上了脚手架，加上建材质量不稳定、施工技术条件落后、现场监理监督程序缺失和建设资金紧缺等方面的原因，使建筑工程质量很难得到保证。

（c）在建筑实际投入使用过程中，由于当年的房型设计无法满足实际居住需求，几乎都有大装大改。特别是快砌式的砖混结构建筑，受力在墙体，承重墙是万万不能被破坏的。而野蛮装修、擅自更改结构等现象却屡见不鲜，比比皆是，这些也为日后房屋安全埋下了隐患。

2 对既有建筑物进行预防性结构检测的重要性

建筑物经过一定时期的使用之后，会逐渐出现墙体开裂、楼板开裂、钢筋锈蚀等“病症”，需要及时进行预防性的结构检测，了解它的健康状况，并对它进行维修改造[1]。随着我国基本建设的蓬勃发展，这种需求正在日益扩大，也越来越受到各方重视。

目前，我国的基本建设正处于新建工程与既有建筑物维修改造并重的发展阶段。在需要对既有建筑物的结构质量进行评价时，或当既有建筑物由于某种原因不能满足功能的要求或对满足某项功能的要求产生怀疑时，就需要对既有建筑物的整体结构、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。

一般而言，遇有下列情况时就要对既有建筑物进行结构检测：

（a）设计不周或有误：如对工程地质、水文地质和地基情况了解不全，地基承载力估计过高，漏算或少算作用于结构上的荷载；设计人员受力分析概念不清，结构内力计算错误等。

（b）施工质量低劣：如浇筑的混凝土强度等级低于设计要求，钢筋混凝土结构构件上有蜂窝、孔洞、露筋等缺陷，钢筋力学性能不符合设计要求；或砌体砌筑方法不当，造成通缝，空心砌块不按设计要求灌注混凝土芯柱；或钢结构的焊接质量达不到设计要求等。

（c）使用或改造不当：如未经核算就在原有建筑物上加层或对其进行改造，造成原有结构承载力不足，使用过程中又任意改变用途加大荷载；或随意拆除承重墙或墙上开洞等。

（d）使用环境恶化：如高温、振动、酸、碱、盐等不利因素作用，引起结构构件的腐蚀和损伤等。

（e）建筑物年久失修：建筑古老，结构有损伤或破坏，不能满足目前的使用要求或安全系数不足。

（f）由于各种灾害事件使结构产生裂缝或者破坏。

（g）需要对古建筑、历史性建筑进行进一步维修、保护。

建筑结构检测技术是以现行规范为根据、以人工和仪器检测为手段，测量出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[2]。建筑结构检测不仅对新建工程安全性能的评定起重要作用，而且对于既有建筑物的更新改造、古建筑和受损结构的加固修复等提供直接的技术参数。

3 常用建筑结构检测方法

建筑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、结构内钢筋位置及直径检测、结构及构件的开裂和变形情况检测以及结构性能荷载检测等[3,4]。

我们按所检的种类可以把建筑结构检测方法分为：混凝土结构检测、砌体结构检测等。

对某建筑结构或构件欲获得其结构承载受力性能或构件承载力、刚度、抗裂性能，也可进行结构或构件整体性能的静力荷载检验。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。其中静力荷载检验又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；破坏性检验则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。钻芯法即在建筑构件上钻取混凝土芯样直接进行抗压强度检验，其结果准确可靠，但会造成对构件的局部损坏，尤其是对重要的结构部位，无法进行大量的检测。而非破损的回弹法、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强度微破损检测方法，其操作简便易行，对构件损伤极小，又有足够检测精度．尤其是近年才出现的后装拔出法更具优越性。它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，所以，在己硬化的新旧混凝土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。

对砌体结构的检测目前主要使用轴压法、推出法、筒压法、回弹法、点荷法、射钉法。这些检测方法又大致可分为两类：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；间接法则是测试与砂浆强度有关的物理参数，进而推定其强度，但由于“推定”时难免会增大测试误差，也不能综合反应工程的材料质量和施工质量，故在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，选用直接法或间接法或两者综合。

4 建筑结构检测工作流程

4.1 现场考察

检测前，必须到现场按图纸资料核对实物。首先是对建筑物的外观质量进行检查，看一看待测建筑物有无倾斜、裂缝、钢筋锈蚀等结构破损，查一查房屋使用方已发现的问题，接着对建筑物内在质量再进行初步调查，根据初步调查结果确定检测方案和重点。现场考查时如发现有重大结构安全隐患，如房屋地基基础滑移或倾斜、梁柱等主要受力构件严重开裂等情况，应及时通知房屋使用方暂停使用，马上采取相应急救措施。

4.2 历史调查

仔细聆听相关单位和房屋使用方介绍建筑物历史，了解房屋何时施工、何时竣工、历次修缮及改造、用途变更、使用条件改变以及是否受灾等情况。询问建筑物是否遭受过外界破坏，使用过程中发现了哪些问题，今后的使用目的和用途。有条件找到施工单位当事人的，还可深入了解一些施工中的信息。

4.3 收集资料

向相关单位和房屋使用方索要建筑物档案，如岩土工程勘察报告、设计计算书、设计变更记录、施工图、施工及施工变更记录、竣工图、竣工质检及验收文件（包括隐蔽工程验收记录）、定点观测记录、事故处理报告、维修记录、历次加固改造图纸等。这些资料收集得越齐全，越有利于对建筑物的状况作出准确判断。

4.4 开展检测工作

主要检测建筑材料的强度、梁板构件中钢筋的分布情况、构件的尺寸、结构变形和裂缝、腐蚀等损伤，工作内容包括：

（a）建筑材料的强度检测。

（b）钢筋分布情况检测。钢筋分布情况的检测主要是检测房屋的柱子、梁和楼板里的钢筋配置情况，查验其是否符合设计要求，该项工作通常采用钢筋扫描仪进行检测。将钢筋扫描仪探头在柱子、梁或楼板的表面纵横方向移动，就可以得到埋藏在混凝土内的钢筋图像，从而确定钢筋的位置和保护层的厚度。

（c）构件的尺寸测量。主要是测量柱子和梁的断面尺寸、楼板的厚度。柱子和梁的断面尺寸可采用普通钢卷尺测量；楼板厚度的检测方法是先在楼板上钻一个通孔，然后用卷尺或卡尺测量孔洞长度。也可以使用楼板测厚仪，将探头紧贴楼板表面进行测量，即可测出楼板的厚度。

（d）结构变形和裂缝、腐蚀等损伤检测。建筑物经过一定时期的使用后难免出现结构变形、裂缝和钢筋锈蚀等“通病”，同样需要借助专用的仪器设备来进行检测。

结构变形是指房屋有倾斜、基础沉降等现象，一般采用全站仪、经纬仪和水准仪进行测量。房屋倾斜测量时间较短，1～2 d即可完成；基础沉降观测耗时较长，快则3 个月，慢则几年时间，应视具体情况而定。

裂缝检测需先凭肉眼观测，观测柱子、梁和楼板上是否存在裂缝。然后描绘裂缝形态、位置，再采用裂缝规、塞尺或裂缝测宽仪测量裂缝的宽度，采用钢卷尺测量裂缝的长度，必要时采用超声仪测量裂缝的深度。

钢筋锈蚀对混凝土结构而言是较为严重的病症，一旦发现，应引起高度重视。钢筋包裹在混凝土中，一般较难发现它是否锈蚀，只有当它锈蚀到一定程度时，才会露出一些蛛丝马迹。柱子、梁或楼板的钢筋锈蚀后体积膨胀，通常会引发柱子、梁或楼板的表面抹灰层胀鼓、脱落和开裂等并发症。

钢筋锈蚀程度的检测方法有剔凿法、自然电位法。剔凿法需将钢筋锈蚀部位的混凝土保护层剔凿掉，用钢丝刷刷去浮锈，再用卡尺测量钢筋的剩余直径，以此计算钢筋截面损伤率。自然电位法则是利用电化学原理来定性判断混凝土中钢筋锈蚀程度的一种方法，可采用钢筋锈蚀仪进行测量。

4.5 出具评价报告

根据以上4 个步骤的检测，就可掌握被检建筑物的一些基本情况和具体参数。依据这些检测结果，同时运用材料科学、物理科学、工程力学、结构工程学等综合技术，辅之以计算机模拟技术，对建筑物健康状况进行综合诊断，出具既有建筑物结构评价报告：

（a）凡符合国家建筑规范要求、主要指标正常的，定为一类建筑；

（b）基本符合国家建筑规范要求，某些指标不正常但不影响使用的，属于二类建筑；

（c）有重要构件受到损伤、需要加固的，被判为三类建筑；

（d）那些已经影响使用安全的则是四类建筑，应要求房屋使用方立即采取加固措施，避免事故发生。

5 结语

建筑结构的科学检测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工作的前提。在建筑结构检测中，结构问题也经常表现出个性特征，因而检测方法也必须不断发展和创新，灵活运用检测方法，可以取得事半功倍的效果。

目前，城市中新建商品房大部分都已采用抗震性更强的框架结构，但上世纪80～90年代建造的楼房还大量存在，为防止身边有更多老楼提前“罢工”，各地相关部门应对所辖城市的老旧楼房进行全面普查和彻查。2012年，我国香港地区就曾推行“强制验楼计划”，其中清晰界定了私人业主与政府的责任：首先是政府监督不能缺位，业主作为楼宇的产权人也要对建筑负起保养、维修之责。所以，内地施行“强制验楼”刻不容缓，各地政府应推进适合本地情况的“强制验楼计划”，以消除各种安全隐患。我们有理由相信，建筑结构检测技术将在既有建筑物结构评价中发挥更加重要的作用。