建筑結(jié)構(gòu)的檢測現(xiàn)狀與趨勢淺析

任曉偉　任洪偉

摘要：隨著建筑業(yè)的不斷發(fā)展，建筑結(jié)構(gòu)的檢測越來越引起人們的重視。文章正是基于此，對建筑結(jié)構(gòu)的檢測現(xiàn)狀與趨勢進行了淺析。首先，介紹了建筑結(jié)構(gòu)檢測的工程背景，其次分析了鑒定方法和檢測技術(shù)，最后對建筑結(jié)構(gòu)檢測鑒定的標(biāo)準(zhǔn)和方法進行了分析。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)；檢測技術(shù)；鑒定方法

中圖分類號：TU312

文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-2374(2009)03-0135-02

一、建筑結(jié)構(gòu)檢測的工程背景

20世紀(jì)70年代，建筑物檢測鑒定與維修改造業(yè)發(fā)展速度開始加快，各國相應(yīng)加大了建筑物維修改造的投資比例，行業(yè)規(guī)模迅速擴大。建筑物檢測鑒定與維修改造業(yè)能夠在當(dāng)今的經(jīng)濟建設(shè)和社會發(fā)展中發(fā)揮日益突出的作用，與以下原因有關(guān)：

(一)建筑物要遭受各種災(zāi)害的侵襲

1．地震。這是迄今對建筑物破壞性最大的災(zāi)害，我國基本設(shè)防烈度達到7度、8度和8度以上的縣市分別有700、200和30個左右，46％的城市分布在地震帶上，273的大城市處于地震區(qū)。

2．火災(zāi)。在各類火災(zāi)中建筑火災(zāi)占80％左右，我國平均每年發(fā)生建筑火災(zāi)約3萬起，直接經(jīng)濟損失約10億元。

3．水災(zāi)。我國大陸海岸線長達1800km，70％以上的城市分布在沿海地帶，每年海洋災(zāi)害造成的直接經(jīng)濟損失超過20億元。

4．風(fēng)災(zāi)。全球15％以上的人口居住在有熱帶暴風(fēng)雨危險的地區(qū)，包括美國東南部、日本、菲律賓、我國沿海等地區(qū)。此外，還有爆炸、冰災(zāi)等災(zāi)害。這些災(zāi)害都會遺留下來大量遭受破壞或損壞的建筑物，它們需要通過技術(shù)手段進行可靠性檢測、鑒定與維修改造加以修復(fù)和加固。

(二)工程建筑質(zhì)量事故難以避免

20世紀(jì)80年代經(jīng)濟體制改革初期。工程建設(shè)規(guī)模迅速擴大，但管理體制不健全，技術(shù)力量薄弱，工程建設(shè)質(zhì)量嚴(yán)重下滑。進入20世紀(jì)90年代以來，我國國民經(jīng)濟持續(xù)快速發(fā)展，工程建設(shè)一直保持著較大的規(guī)模，建設(shè)隊伍膨脹迅速，但建筑業(yè)正處于向市場經(jīng)濟轉(zhuǎn)軌的時期，法制尚不健全，市場競爭中不規(guī)范和不正當(dāng)行為突出，工程建設(shè)質(zhì)量一直成為人們關(guān)心的內(nèi)容。

工程建設(shè)中所出現(xiàn)的質(zhì)量事故同樣需要通過技術(shù)手段進行檢測、分析和評定并進行相應(yīng)的處理。

(三)老舊建筑物的功能相對滯后

隨著社會經(jīng)濟和文化的發(fā)展，人們對居住、工作環(huán)境的要求也在發(fā)生著變化，特別是對建筑空間、光照、通風(fēng)、節(jié)能等方面的要求更是較過去發(fā)生了很大變化，這將導(dǎo)致相當(dāng)數(shù)量的老舊建筑物功能標(biāo)準(zhǔn)滯后。

一定數(shù)量的建筑物的功能滯后是社會發(fā)展、科技進步的必然結(jié)果，是任何時期都必須面對的普遍問題，其解決途徑之一是對老舊建筑物經(jīng)檢測、分析、鑒定后進行技術(shù)改造。

二、鑒定方法和檢測技術(shù)

(一)鑒定方法

一般將建筑物的鑒定方法劃分為三種：傳統(tǒng)經(jīng)驗法、實用鑒定法、概率鑒定法。

1．傳統(tǒng)經(jīng)驗法。由有經(jīng)驗的專家通過現(xiàn)場觀察和簡單的計算分析，以原設(shè)計規(guī)范為依據(jù)，根據(jù)個人專業(yè)知識和工程經(jīng)驗直接對建筑物的可靠性作出評價。該法鑒定程序簡單，但由于受檢測技術(shù)和計算工具的制約，鑒定人員難以獲得較準(zhǔn)確和完備的數(shù)據(jù)和資料，也難以對結(jié)構(gòu)的性能和狀態(tài)作出全面的分析，因此評判過程缺乏系統(tǒng)性。對建筑物可靠性水平的判斷帶有較大的主觀性，鑒定結(jié)論往往因人而異，而工程處理方案多數(shù)偏于保守，造成浪費。

2．實用鑒定法。應(yīng)用各種檢測手段對建筑物及其環(huán)境進行周密的調(diào)查、檢查和測試，應(yīng)用計算機技術(shù)以及其他相關(guān)技術(shù)和方法分析建筑物的性能和狀態(tài)，全面分析建筑物所存在問題的原因，以現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范為基準(zhǔn)，按照統(tǒng)一的鑒定程序和標(biāo)準(zhǔn)，從安全性、適用性多個方面綜合評定建筑物的可靠性水平。與傳統(tǒng)經(jīng)驗法相比，該法鑒定程序科學(xué)，對建筑物可靠性水平的判定較準(zhǔn)確，能夠為建筑物維修、加固、改造方案的決策提供可靠的技術(shù)依據(jù)。

3．概率鑒定法。在實用鑒定法的基礎(chǔ)上，進一步利用統(tǒng)計推斷方法分析影響特定建筑物可靠性的不確定因素，更直接地利用可靠性理論評定建筑物的可靠性水平。概率鑒定法是針對具體的已有建筑物，通過對建筑物和環(huán)境信息的采集和分析，評定建筑物的可靠性水平，評定結(jié)論更符合特定建筑物的實際情況。

(二)檢測技術(shù)

檢測技術(shù)是建筑物可靠性鑒定所依賴的重要工程技術(shù)，當(dāng)前建筑物檢測技術(shù)的發(fā)展呈現(xiàn)以下趨勢。

1．檢測內(nèi)容趨于系統(tǒng)和深入。除了材料強度、構(gòu)件尺寸和破損狀況、結(jié)構(gòu)變形和位移等，當(dāng)前檢測技術(shù)所測試的內(nèi)容已擴展到材料、構(gòu)件、結(jié)構(gòu)的其他幾何、力學(xué)性狀以及物理、化學(xué)性狀，如混凝土材料的含水率、水泥含量、氯離子含量、PH值和抗?jié)B性，混凝土內(nèi)部鋼筋的位置、直徑和銹蝕狀態(tài)，構(gòu)件內(nèi)部裂縫、缺陷的發(fā)展，構(gòu)件表面溫度，構(gòu)件的工作應(yīng)力和靜態(tài)、動態(tài)應(yīng)變，結(jié)構(gòu)動力特征和動力反應(yīng)等。這些內(nèi)容不僅涉及建筑物的安全性和適用性，也涉及建筑物的耐久性和使用壽命，檢測內(nèi)容的完善有助于人們更全面、深入地了解和掌握建筑物的性能和狀況，為建筑物的可靠性鑒定提供更充足的依據(jù)。

2．檢測方法日益先進和豐富。建筑物的檢測方法發(fā)展較快，有很多技術(shù)已相當(dāng)成熟，進入工程實用，如測試混凝土的回彈法、鉆芯法、超聲回彈綜合法和后裝拔出法，測試混凝土缺陷的超聲法，測試鋼材和焊縫缺陷的超聲法、射線法、磁粉法、滲透法和渦流法，測試構(gòu)件表面穩(wěn)定的輻射測溫法等。目前仍有許多機械、物理和化學(xué)的檢測方法處于研究、開發(fā)之中，較為突出的包括測試混凝土強度的貫入阻力法和測釘壓入法，監(jiān)測混凝土裂縫、缺陷發(fā)展和測試混凝土強度、工作應(yīng)力的聲發(fā)射法，測試混凝土缺陷和鋼筋位置的電磁法和放射線法，測試混凝土缺陷的紅外線攝影法，測試混凝土含水率的電阻法、電容率法和中子散射法，測試混凝土水泥含量的中子活化法，測試鋼筋銹蝕狀態(tài)的自然電位法和線性極化等。

3．檢測儀器集成化和智能化。集數(shù)據(jù)采集和分析于一體、功能齊全、操作簡便的檢測儀器更多地得到了開發(fā)和應(yīng)用。如可自動對建筑物進行多蹤時域分析和頻域分析的動測設(shè)備，根據(jù)溫差探測混凝土的龜裂、破損部位的紅外熱攝像儀，采用輪式電極測試混凝土內(nèi)部鋼筋銹蝕狀況的電位差式鋼筋腐蝕檢測儀，自動確定混凝土裂縫分布、寬度、長度等的彩色圖像分析系統(tǒng)等。檢測儀器的集成化和智能化不僅提高了檢測工作的效率，而且可在很大程度上減小測試、分析工作中的人為錯誤和誤差。

三、鑒定標(biāo)準(zhǔn)

現(xiàn)有建筑物多數(shù)是依據(jù)過去的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范設(shè)計的，所隱含的可靠度水平和現(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范不同，可靠度是否滿足要求應(yīng)以現(xiàn)行公認(rèn)的可靠指標(biāo)限值為基準(zhǔn)制定建筑物可靠性評定的標(biāo)準(zhǔn)，遵循當(dāng)前更為先進的設(shè)計思想建立結(jié)構(gòu)力學(xué)分析和構(gòu)件校核的方法，才能保證建筑物的可靠度符合現(xiàn)時的要求。

較為合理的方法是賦予評定標(biāo)準(zhǔn)以一定的彈性；如果現(xiàn)有建筑物的可靠指標(biāo)僅在較小程度上低于當(dāng)前規(guī)定的可靠指標(biāo)限值，原則上予以接收，不必進行將加固或僅需局部處理；而不可接受的是那些可靠指標(biāo)相差較大的建筑物，它們是加固改造的重點對象。

四、檢測鑒定的方法

建筑物可靠性鑒定的對象是現(xiàn)實、特定的空間實體，所處的環(huán)境提供了可貴的歷史和當(dāng)前信息，有效地描述了建筑物和環(huán)境過去的變化軌跡和當(dāng)前的性狀。如混凝土材料當(dāng)前的強度、構(gòu)件當(dāng)前的使用狀況、結(jié)構(gòu)曾經(jīng)遭受到災(zāi)害、屋面構(gòu)造層的實際荷重等，它們對于合理預(yù)測建筑物未來時間里的性能和各種作用有著非常重要的意義。建筑物可靠性鑒定應(yīng)以建筑物和環(huán)境自身的信息為依據(jù)，與檢測工程相結(jié)合，這是建筑物可靠性鑒定的一個顯著特點。

由于建筑物是空間實體，并經(jīng)歷了一定時間的使用，結(jié)構(gòu)材料、結(jié)構(gòu)構(gòu)件和結(jié)構(gòu)體系實際的性能在使用過程中得到了歷史的檢驗，并在一定程度上通過建筑物實際的狀態(tài)表現(xiàn)出來。如變形、外觀等狀況?？芍迸卸ńㄖ镌谀繕?biāo)使用期里的可靠性是否滿足要求，這是一種基于狀態(tài)評估的評定方法。在某些特定情況下。還可以采用基于載荷試驗的評定方法，即通過現(xiàn)場或室內(nèi)載荷試驗直接判定結(jié)構(gòu)構(gòu)件的撓度、裂縫寬度。抗裂度或承載力等是否滿足要求。這兩種評定方法完全是在建筑物和環(huán)境提供的實證信息上的，是建筑物可靠性評定特有的方法。

總之，在現(xiàn)有建筑物的可靠性鑒定中，應(yīng)明確其目標(biāo)使用期和前提條件，著眼于建筑物和環(huán)境未來可能的變化。以現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范為評定的基準(zhǔn)，并賦予評定標(biāo)準(zhǔn)以一定對彈性，采用基于性能分析、狀態(tài)評估或荷載試驗的方法評定建筑物的可靠度水平。