结构的检测与加固技术.doc

一概述年来我国的结构验测与加固技术经历了从无到有从单项到全面从局部构件到整体结构的发展过程特别是最近多年结构的检测与加固技术得到快速的发展其应用对象已从开始阶段的单层的破旧民居扩展到建设工程中的各类结构结构检测与加固技术的发展与应用对于提高建设工程的质量起到了积极的作用在节省国家与企业的资金保障企业生产安全和人民生命财产的安全方面也起到了一定的作用二检验与测试技术结构的检验测试与建设工程施工阶段的送样和质量检查有明显的区别它通常为事后的检验与测试如在浇注好混凝土后测定钢筋的配置情况等因此其工作难度大技术含量高检验与测试技术一般为材料科学物理学化学电子学与计算机科学等多学科紧密结合的技术我国的结构检验测试技术走的是引进消化提高和借鉴独创相结合的发展之路混凝土结构建国初期我国基本上没有什么现代的检测手段直到六十年代中期才开始进行混凝土强度的非破损检测方法的研究七十年代中期原国家建委把混凝土非破损检测技术列入了建筑科学研究发展计划组织力量进行攻关到八十年代中期第一本全国性检测规程回弹法评定混凝土抗压强度技术规程问世此后关于混凝土强度及缺陷的检测技术得到了广泛的应用和持续的发展到目前为止关于混凝土强度的检测已有回弹法超声法钻芯法拔出法和灌入法等以及由上述基本方法组合而成的超声回弹综合法钻芯回弹综合法等较为成熟的混凝土强度和缺陷检测方法已经有了全国性的检测技术规程如回弹法检测混凝土抗压强度技术规程超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程钻芯法检测混凝土强度技术规程后装拔出法检测混凝土强度技术规程超生法检测混凝土缺陷技术规程除了上述这些规程外冶金水利和交通等部门也编制了本行业的标准一些省市还编写了适应当地材料特点的地方规程如贵州省的回弹法测定贵州省山砂混凝土抗压强度暂行技术规程等混凝土强度的检测技术已基本成熟成熟的标志在于测试理论的完善和测试仪器性能如回弹值碳化深度强度关系反映了回弹值与混凝土强度之间的基本规律回弹超声钻芯和拔出等方法虽然都是舶来之法但都具有了中国特色且各种检测仪器和设备已完全国产化一些仪器的性能已达到了国际先进水平如北京市政工程研究院研制生产的型非金属超声波检测仪等应该说在混凝土强度的检测方面我国与经济发达国家已没有明显的差距混凝土构件钢筋配置情况的检测开始于七十年代开始阶段使用的是进口的仪器目前我国已经有了第二代钢筋测定仪该仪器可测定厚混凝土层下的钢筋并可测定钢筋直径其测试原理为电磁感应国产仪器可基本上满足建筑结构检测的需要经济发达的国家的同类仪器性能略好一些我国引进的混凝土雷达仪采用电磁波法测试测试速度快得多其测试数据既可以在屏幕上显示又可打印输出大大提高了检测速度七十年代末到八十年代初混凝土结构的耐久性问题开始受到重视与耐久性相关的检测技术也得到相应的发展这些测试项目包括混凝土的损伤程度钢筋的锈蚀速度混凝土中有害元素的含量混凝土骨料的碱活性混凝土的抗冻性及抗渗性和混凝土的渗漏点测定等在这些检测项目中有些为现场检测有些为取样检测还有现场检测与计算分析结合的方法混凝土中有害元素的含量混凝土骨料的碱活性混凝土的抗冻性和混凝土的抗渗性测定等项目均为取样检测用钻芯机在结构上取出试样在实验室进行试验其中我国关于骨料的碱活性的检验开始于七十年代到八十年代初水利部门的相关标准水工混凝土试验规程已开始实行到九十年代初快速试验方法标准砂石碱活性快速试验方法也颁布实施国内有关钢筋锈蚀速度和锈蚀量测定的研究起始于八十年代中期到八十年代末交通部门和冶金部门的科研单位研制出钢筋电位测定仪这种仪器可定性地判别钢筋是否锈蚀九十年代国外的测试仪器可初步定量测试钢筋的锈蚀速度和锈蚀量但测试结果有一定的误差实际工程检测中采用的是综合的方法仪器测定现场实测与计算分析相结合砌筑结构如果说混凝土结构的检验与测试走的是引进消化提高之路则砌筑结构的检验与测试的发展则走的是借鉴独创之路砌筑结构检测方法的研究开始于七十年代末主要是将测定砌筑砂浆强度作为砌筑结构抗震鉴定和加固的评定指标为了改变眼观手捏的判断方法而进行了回弹法检测强度等方法的研究到八十年代中后期冶金建筑研究院和中国建筑科学研究院分别研究出冲击法和点荷法砂浆强度检测方法四川省建筑科学研究院北京市建筑工程研究院西安砖瓦研究所等单位进行了砌筑用砖强度等级的回弹检测的研究此后许多省市的建筑科学研究所都进行了砌体强度砌筑砂浆强度或砌体块材强度等级检测方法的研究年砌体结构力学性能现场检测技术规范编制组对部分已有的砌体结构检测方法进行了评审将回弹法电荷法筒压法射钉法和剪切法五种砂浆强度检测方法和推剪法单剪法轴压法扁千斤顶和拔出法等五种砌体强度的检测方法纳入规程这些方法大多数为我国科研人员创造发明的除了上述列入规程的方法之外近年来又有一些新的检测方法问世如河北省建筑科学研究院的超声回弹综合法中国建筑科学研究院的贯入法等砌筑结构检验测试技术起步比混凝土结构略晚一些技术成熟程度比混凝土强度检测技术略差但该项技术的发展势头猛在国内形成了百家争鸣的可喜局面可以说按借鉴独创之路发展起来的砌筑结构检测技术已经达到了经济发达国家的技术水平钢结构与混凝土结构和砌体结构相比工程建设中钢结构的数量相对较少加之冶金机械交通航空石油化工等工业部门对钢材物理力学性能内部缺陷焊缝探伤等检验方法比较完善因而其检验测试技术发展之路基本是借鉴学习国内其他行业的先进方法如焊缝和钢材的超声波探伤方法射线探伤方法磁粉探伤方法和渗透探伤方法等在钢结构工程施工及验收规范修订本中关于钢结构所用材料制作安装和工程验收等内容所规定检验方法还都是常规检测技术而在年新板的标准中关于钢结构焊缝的检验增加了射线和超声波探伤的内容年以后又陆续颁布了下述规程建筑钢结构焊接规程钢结构工程质量检验评定标准钢结构工程施工及验收规范在这些规程中明确规定焊接的内部缺陷及分级要符合钢焊接手工超声波探伤方法和探伤结果分级的规定使钢结构的无损检验工作向前推进了一大步在大型体育场馆展览馆机场码头火车站等公共建筑中采用钢网架作为屋盖结构的愈来愈多钢网架的检测受到普遍重视针对该类结构的组件都是薄壁管钢球和高强螺栓等特点在实验研究和总结经验的基础上编制了具有行业特色的网架结构工程质量检验评定标准和螺栓球节点钢网架焊缝超声波探伤及质量分级法及焊接球节点钢网架焊缝超声波探伤及质量分级法两本行业标准钢结构的检验测试技术在学习借鉴的基础上已经可以有效地解决实际问题应该说该技术还有很大的发展空间需要继续研究与开发检验测试技术的发展前景更加准确减少损伤快捷方便无疑是已有检验测试技术改善和提高的发展目标开发新的检验项目使检验测试技术更加完善则是这项技术发展的方向检验仪器和设备在结构的检验与测试技术中扮演着重要的角色没有仪器设备就无法进行检测而质量好操作方便的仪器设备是高质量检测工作的保障与经济发达国家相比我们的检测仪器设备在总体上存在着明显的差距主要体现在性能不稳定功能少寿命短体积大等方面检测方法改善和提高的第二个方面是检测理论提高和检测数据分析方法的改善合理确定检测数量合理布置检测位置减小检测结果的不确定性充分利用检测数据等是所有结构检验与测试工作面对的问题随着工程技术的发展和检测要求的提高一些新的问题又摆在我们面前如高强混凝土的强度检测混凝土缺陷的准确判定预应力筋管道灌浆饱满度测试新型墙体材料的强度测试方法及质量评定方法等钢结构的检验与测试是最具有发展潜力的技术在对钢结构进行鉴定时钢构件材料物理力学性能的现场无损验测技术钢构件应力的现场无损测定技术和结构关键部位应力及损伤现场测试技术等是目前亟待发展的技术新技术的开发也要引进与研制相结合如光传感技术声发射技术等都是国际上九十年代中后期的先进技术这些技术在大型建设项目施工阶段和使用过程中的安全监控和结构物安全性现场实荷测试等方面有比较广阔的应用前景三结构的鉴定与评估技术结构鉴定与评估技术的发展与建筑市场和社会的需求有直接的关系与国家的经济状况有密切的关系同时又受到检测技术发展的影响建国初期至文革期间我国的结构鉴定与评估工作相对较少其原因是多方面的在这期间绝大部分的建设资金用于新建项目即便如此建设项目的数量也不多旧的建筑物相对较少而建国后期的建筑物和构筑物的使用年数还相对比较短这段时间的鉴定与评估工作的对象主要是少量使用时间较长且极其破旧的居民住宅由于缺乏检测手段鉴定工作以经验为主相应的处理也多为治标不治本的临时措施年以后结构的鉴定与加固改造技术得到了明显的发展首先是建筑物和构筑物的抗震鉴定与抗震加固技术的发展年唐山地震后国家每年都要拨出专款进行建筑物和构筑物的抗震加固国家资金的投入促进了结构鉴定与加固技术的发展由于这是国内第一次大规模的结构鉴定与加固缺乏必要的检测手段和计算手段鉴定工作依然以定性为主以经验为主经过多年的发展建筑物和构筑物的抗震鉴定与抗震加固技术已日臻完善形成了自己的体系成为结构鉴定与加固技术不可缺少的重要分支抗震鉴定标准已经形成了系统常用的标准如下建筑抗震鉴定标准室外给排水工程设施抗震鉴定标准室外煤气热力工程设施抗震鉴定标准工业构筑物抗震鉴定标准建筑物和构筑物抗震鉴定与加固技术的发展与成熟为结构鉴定与加固技术的发展奠定了基础年经国务院批准开展了建国以来第一次城镇房屋的普查工作为配合这次普查国家建设行政主管部门组织有关技术部门编制了房屋等级评定标准和危险房屋鉴定标准鉴于当时缺少相应检测手段待评定和鉴定房屋的数量极大这两标准均采用了以外观检查为主的鉴定方法并将房屋分成完好基本完好一般损坏严重损坏和危险房屋等五个等级这是一次专业技术人员与非专业人员结合的普查由房管部门统查由各单位自查以某省为例约万人参加普查普查房屋约亿平方米普查结果为完好房屋约占总数的基本完好房屋约占总数的一般损坏房屋约占总数的严重损坏房屋约占总数的危险房屋约占总数的这次普查使房管部门拥有了一支进行房屋安全鉴定的技术队伍为随后成立的房屋安全鉴定站奠定了基础年开始的抗震鉴定与加固和年开始的全国性的房屋普查及随后的大规模的修缮标志着我国的工程建设从以新建为主转变为新建与维修加固改造并重的阶段年大连重型机械厂办公楼会议室地面突然塌陷造成重大的人员伤亡事故这次事故引起了建设行政主管部门的高度重视当年在全国范围内开展了已有房屋安全性检查工作由于此时构件的混凝土强度配筋砌筑砂浆强度砌筑用强度等级等检测技术的推广检查鉴定工作从以定性的外观检查结果为依据发展到以定量的检测数据为依据的阶段与此相应建设行业的科研基金明显向结构耐久性检测鉴定加固和改造方面倾斜铁路交通水利电力冶金化工纺织轻工机械等行业也开展了相应的工作在国内形成了结构安全性鉴定与加固技术和结构耐久性鉴定和剩余寿命评估等相应技术发展的契机结构的安全性问题得到了普遍的重视随后成立了全国建筑物鉴定与加固标准技术委员会和房屋安全鉴定委员会各行业和各地方鉴定与加固的技术和经验得以交流鉴定与加固技术向标准化方向健康地发展同时隶属于各地房地产管理局的房屋安全鉴定部门成立使房屋的安全性鉴定工作逐步走上了正轨目前已有的鉴定标准和拟颁布的相关标准有工业厂房可靠性鉴定标准民用建筑可靠性鉴定标准将颁布钢结构检测评定及加固技术规程钢铁工业建构筑物可靠性鉴定规程这些鉴定标准把定性的鉴定提高到定量的阶段其主要对象为已有的建筑结构使已有结构的鉴定结果具有可靠性到了九十年代特别是住宅商品化以后建设工程的质量成为万众瞩目的焦点并引起中央领导的重视这一形势促进了建设工程质量的检测与鉴定技术的发展建设工程质量的检测与鉴定技术已超出了单纯的结构安全的范畴包括了结构的安全性耐久性适用性和抗灾害能力以及工程质量问题产生原因的鉴定与分析等综合问题这类鉴定不仅包括工程施工质量还包括设计质量以设计规范和工程验收规范为准绳以国家和各地有资质的工程质量检验中心为骨干建设工程质量的检测与鉴定为治理工程质量通病如设计造成的多层砖房温度裂缝问题混凝土工程施工阶段的开裂问题等起到了积极的作用为设计规范和施工验收规范的修编提供了依据经过年的发展结构的鉴定与评估技术已经发展成为包括结构安全性鉴定结构抗灾害能力鉴定与评估工程质量问题鉴定灾后结构的鉴定与评估和结构耐久性鉴定和剩余寿命评估的综合技术但鉴定与评估技术尚存在一些问题如在对已有结构的承载能力计算鉴定时一般都沿用结构设计时的计算理论和计算方法结构的设计阶段采用失效概率的理论考虑了作用的变异材料强度变异构件尺寸的变异等而已有结构的承载能力鉴定时除了可变作用存在变异外永久作用材料强度和构件尺寸已确定此外存在着轴线的实际偏差基础实际不均匀沉降环境温度的影响结构的实际损伤等问题不同了计算理论和计算方法也应该有所区别因此关于已有结构的承载能力的计算理论和计算方法有待发展在对建筑工程质量问题鉴定时鉴定工作受到结构设计理论的制约如设计不考虑环境因素的影响而实际工程质量问题与环境温度等有很大的关系如何评定这类问题也有待设计理论和鉴定理论的提高四结构的加固与改造技术年来结构的加固与改造技术也得到了相应的发展除了单层居民住宅的修缮外五十年代至六十年代加固较多的是单层工业厂房中的薄腹梁和混凝土柱常见的薄腹梁的加固方法为体外拉杆方法拉杆中施加的拉力多采用电热张拉法常见的混凝土柱加固方法有外包钢法和外包混凝土法或称为增大截面法此外尚有环氧砂浆修补法此法常见于掺加氯盐混凝土构件的修复这些方法主要源于前苏联目前还在使用但从理论上和操作工艺上都有了改善和提高如混凝土柱的外包钢法加固方法开始阶段的计算方法是分别计算混凝土柱和外包钢外包钢按钢结构计算当外包装的缀板加密并出现湿式的施工方法时其计算按整体构件考虑当缀板施加拉力时可按约束混凝土进行计算七十年代中后期砌体结构抗震加固的问题日益突出特别是砖墙的加固问题中国建筑科学研究院等单位开发了钢筋网水泥砂浆面层俗称加板墙加固技术该技术至今仍然广泛用于砌筑墙体的加固八十年代初辽宁省首先引进了法国混凝土构件加固技术并用于实际工程这种技术使混凝土受弯构件的抗弯能力的加固得到简化此后辽宁省建筑科学研究院和中国科学院大连物化所研制成功用于混凝土构件粘钢加固的结构加固胶使粘钢加固技术得以在国内迅速推广应用由粘钢加固技术还派生出来锚粘带钢加固技术和劲性外包钢加固技术前一技术将锚栓固定技术与粘钢加固技术相结合用于受弯构件抗弯和抗剪能力不足的加固后项技术将前项技术与钢混凝土组合结构技术相结合用于受弯构件抗弯抗剪能力不足和钢度不足的加固结构加固胶的引进使得锚载钢筋的技术风行一时同时带动了混凝土构件裂缝修补技术的发展九十年代初中国建材院研制出高流动性修补砂浆使得混凝土构件的局部修补技术得以提高该项新材料使得混凝土柱的制约加固技术成为现实九十年代中后期纤维类材料用于加固的研究掀起了高潮冶金建筑研究院引进碳纤维加固技术河北省建筑科学研究院开发了丙纶纤维混凝土加固技术中国建筑科学研究院开发了玻璃纤维水泥砂浆面层组合砌体加固技术等最近国外金属锚栓进入中国市场这一技术在结构的加固与改造中得到应用中国建筑科学研究院正在编制金属锚栓的产品标准和工程标准随着结构加固技术的发展结构的改造技术也得到了发展结构的加固技术在结构的改造中发挥了作用此外替代结构技术改变传力途径技术预应力技术托梁拔柱技术结构增层和加层技术在结构的改造中由广大的科技人员和工程技术人员发明和创造出来加固改造技术的标准化是该项技术成熟的标志目前在用和即将颁布的加固改造技术规程有古建筑木结构维护与加固技术规范混凝土结构加固技术规范钢结构加固技术规范多层砖房结构加层技术规范砌体结构加固技术规范待颁布结构的加固技术有待进一步发展新的加固材料的研制是推动加固技术发展的动力以往的经验告诉我们检测鉴定技术的发展依赖于检验测试仪器的发展加固技术的发展依赖于新材料的发展由轻质高强抗腐蚀耐高温的新材料构成的效果好易施工的加固方法可推动加固材料的发展加固改造理论的提高是该项技术发展的另一个方面目前的加固基本上是针对构造和承载能力不足的构件缺乏从结构总体上的把握与判别在结构设计领域则有相应的理论如建筑抗震设计中的概念设计混凝土结构设计中的强柱弱梁强节点等目前的加固有时会适得其反例如对多层砖混结构的某一层墙体做夹板墙加固使得该层墙体的钢度大幅度增加形成与相临楼层的钢度差对结构的抗震不利此外还有加固后构件的承载能力提高防火等级大幅度下降等问题这些问题需要从总体上把握靠加固理论的提高来解决加固改造技术的提高还体现在施工技术改善和提高及施工机具上而在这方面的研究一直相对较少