信息技術(shù)在建筑改造前的鑒定分析研究

茍衛(wèi)強,成佳寧,楊 鵬,金兆鑫,張海燕

(1.蘭州石化職業(yè)技術(shù)大學(xué) 土木工程學(xué)院,甘肅 蘭州730060; 2. 甘肅土木工程科學(xué)研究院有限公司,甘肅 蘭州 730020)

既有建筑物在加固改造之前必須對其進行檢測鑒定,只有經(jīng)過詳細(xì)的檢測鑒定,才能精確地掌握建筑物的現(xiàn)狀,通過可靠性鑒定評估其是否滿足加固改造的條件[1]。因此,既有建筑物可靠性鑒定和加固改造成為當(dāng)下重要的工程技術(shù)[2],具有廣闊的工程應(yīng)用前景,也能夠帶來顯著的社會經(jīng)濟效益?！叭粧呙?BIM+GIS”多維信息技術(shù)的應(yīng)用,可以提高建筑檢測鑒定工作效率,多項技術(shù)的融合可以加強信息流通、工作流暢。既有建筑結(jié)構(gòu)可靠性鑒定是通過既有建筑工程信息及現(xiàn)場檢測獲取建筑信息數(shù)據(jù),在此基礎(chǔ)上分析建筑結(jié)構(gòu)的現(xiàn)狀,通過現(xiàn)場檢測,多維信息技術(shù)獲取數(shù)據(jù),最后,對既有建筑進行可靠新鑒定分析。傳統(tǒng)鑒定過程中,現(xiàn)場檢測工作量大,通過多維信息技術(shù)可以快速獲取建筑信息,建立建筑信息模型,大大提高工作效率及精度,為后期改造提供有力的依據(jù)。

1 工程概況

某工業(yè)廠房在使用過程中排架柱上出現(xiàn)了裂縫,鋼筋也有銹蝕,已經(jīng)影響到該建筑物的正常使用。該廠房跨度為30m,結(jié)構(gòu)形式為單層兩跨鋼筋混凝土排架。

2 檢測鑒定目的

通過對該建筑物現(xiàn)狀進行詳細(xì)的現(xiàn)場調(diào)查、檢測,通過多維信息技術(shù)采集數(shù)據(jù),整理數(shù)據(jù),建立模型計算,最終從安全性、使用性及可靠性對結(jié)構(gòu)體系進行評定,綜合評定鑒定單元的可靠性,對該建筑物進行可靠性評定。

3 檢測鑒定內(nèi)容及技術(shù)路線

3.1 檢測鑒定內(nèi)容

按照我國相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定[3],通過現(xiàn)場調(diào)查、檢測和結(jié)構(gòu)驗算,可靠性、安全性、正常使用性方面對構(gòu)件及結(jié)構(gòu)體系進行鑒定分析,利用信息技術(shù)結(jié)構(gòu)抗震性能進行驗算,并且進行鑒定評價,對鑒定單元進行綜合性的評定。檢測鑒定主要包括地基基礎(chǔ)及主體結(jié)構(gòu),從構(gòu)件尺寸、結(jié)構(gòu)強度、結(jié)構(gòu)構(gòu)件缺陷和損傷檢測鑒定、結(jié)構(gòu)構(gòu)件腐蝕檢測鑒定、結(jié)構(gòu)抗震性能等方面進行檢測分析[4]。

3.2 檢測鑒定技術(shù)路線

通過利用多維信息技術(shù),現(xiàn)場采集數(shù)據(jù),建立信息模型,分析數(shù)據(jù),最后進行鑒定分析評定,提出結(jié)論及建議。具體流程如圖1所示。

4 構(gòu)件的可靠性鑒定分析

通過現(xiàn)場數(shù)據(jù)結(jié)合信息技術(shù),進行數(shù)據(jù)處理,建立模型,對結(jié)構(gòu)進行承載力計算,最后提出鑒定分析結(jié)果。

4.1 構(gòu)件的安全性評定

分別對混凝土構(gòu)件及鋼構(gòu)件進行安全性評定。

4.1.1 混凝土構(gòu)件

1)承載能力

對排架柱進行承載力驗算,綜合考慮排架柱混凝土及內(nèi)部鋼筋已出現(xiàn)較嚴(yán)重的腐蝕及缺陷損傷影響等不利因素,排架柱承載能力均評定為c級。

經(jīng)現(xiàn)場檢測,吊車梁混凝土強度均高于原設(shè)計要求,混凝土表面無明顯裂縫、破損現(xiàn)象,因此,承載力評定為a級。屋面板采用瓦楞鋁板,大部分鋁板完好,表面無明顯腐蝕現(xiàn)象,工作暫無異常,因此,承載力評定為a級。

2)構(gòu)造和連接

混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件構(gòu)造基本合理,構(gòu)造評定為a級?；炷两Y(jié)構(gòu)預(yù)埋件無明顯問題,但預(yù)埋件普遍存在銹蝕現(xiàn)象,預(yù)埋件評定為b級?；炷两Y(jié)構(gòu)連接節(jié)點的焊縫或螺栓連接方式正確,無局部拉脫、滑移等現(xiàn)象,但普遍存在銹蝕現(xiàn)象,局部螺栓缺失,連接節(jié)點的焊縫或螺栓評定為c級。具體評定結(jié)果如表1所示。

表1 混凝土構(gòu)件安全性等級評定表

4.1.2 鋼構(gòu)件

承載能力(包括構(gòu)造和連接),經(jīng)承載力驗算,綜合考慮鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件實際構(gòu)造連接、缺陷損傷、腐蝕影響等不利因素,鋼構(gòu)件承載能力綜合評定為b級。

4.2 構(gòu)件的使用性評定

4.2.1 混凝土構(gòu)件

經(jīng)過現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集,結(jié)合鑒定標(biāo)準(zhǔn),分別對混凝土裂縫、變形、缺陷和損傷、腐蝕分析,分別評級。根據(jù)以上四個項目評定結(jié)果,取這四個結(jié)果中最低等級為最終評定結(jié)果。

4.2.2 鋼構(gòu)件

現(xiàn)場檢測發(fā)現(xiàn)撓度變形值均滿足要求。因此,鋼構(gòu)件變形評定為a級。鋼構(gòu)件在施工過程中存在的偏差和使用過程中出現(xiàn)的永久性變形已不滿足要求,因此,鋼構(gòu)件偏差評定為b級。鋼構(gòu)件與構(gòu)件正常使用性有關(guān)的一般構(gòu)造要求滿足設(shè)計規(guī)范要求。因此,鋼構(gòu)件一般構(gòu)造評定為a級。鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件已出現(xiàn)腐蝕但截面還沒有明顯削弱,鋼材表面防腐措施已不完備。因此,鋼構(gòu)件腐蝕評定為b級。最終鋼結(jié)構(gòu)使用性等級評定為b級。

4.3 構(gòu)件的可靠性評定

根據(jù)已評定的結(jié)果,按著可靠性評定要求,綜合評定分析,最終提出鑒定分析評級。混凝土構(gòu)件可靠性評級為c級,鋼構(gòu)件可靠性評級為b級。

5 結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的可靠性鑒定分析

5.1 結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的安全性評定

5.1.1 地基基礎(chǔ)的安全性評定

通過現(xiàn)場檢測,地基基礎(chǔ)沒有發(fā)生不均勻沉降等缺陷,地基基礎(chǔ)承載力可靠,滿足要求,地基基礎(chǔ)未對上部結(jié)構(gòu)構(gòu)件造成不利影響,地基基礎(chǔ)現(xiàn)狀良好,因此,地基基礎(chǔ)安全性評定為A級。

5.1.2 上部承重結(jié)構(gòu)的安全性評定

該承重結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)整體性完整,支撐系統(tǒng)布置合理,滿足安全要求,因此,根據(jù)結(jié)構(gòu)布置和構(gòu)造、支撐系統(tǒng)兩個項目,結(jié)構(gòu)整體性綜合評定為A級。結(jié)構(gòu)重要構(gòu)件集含c級構(gòu)件且含量少于50%,含d級構(gòu)件且含量少于10%,因此,承載功能評定為C級。綜合結(jié)構(gòu)整體性和承載功能,上部承重結(jié)構(gòu)的安全性評定為C級。

5.1.3 圍護系統(tǒng)的安全性評定

承重圍護結(jié)構(gòu)中構(gòu)件承載能力不滿足規(guī)范要求,結(jié)構(gòu)重要構(gòu)件集含c、d級構(gòu)件,因此,將承重圍護結(jié)構(gòu)評定為C級。通過現(xiàn)場檢測,發(fā)現(xiàn)非承重圍護結(jié)構(gòu)的構(gòu)造合理,連接方式正確,無缺陷或僅有局部的表面缺陷或損傷,因此,非承重圍護結(jié)構(gòu)的構(gòu)造連接評定為B級。通過以上評定結(jié)果分析,最終,將圍護系統(tǒng)的安全性評定為C級。

5.2 結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的使用性評定

5.2.1 地基基礎(chǔ)的使用性評定

根據(jù)檢測結(jié)果,由于上部結(jié)構(gòu)和圍護結(jié)構(gòu)的使用狀況基本正常,所出現(xiàn)的問題并非是地基基礎(chǔ)的原因,所以,將地基基礎(chǔ)使用性評定為A級。

5.2.2 上部承重結(jié)構(gòu)的使用性評定

根據(jù)使用性等級評定要求,結(jié)合已有數(shù)據(jù),因此,使用狀況綜合評定為C級?，F(xiàn)場檢測的87個排架柱中有27個層,結(jié)構(gòu)側(cè)向(水平)位移評定為B級。綜合使用狀況、結(jié)構(gòu)水平位移,上部承重結(jié)構(gòu)的使用性評定為C級。

5.2.3 圍護系統(tǒng)的使用性評定

承重圍護結(jié)構(gòu)中,結(jié)構(gòu)子系統(tǒng)中使用性評定為c級的構(gòu)件含量多于25%,因此,承重圍護結(jié)構(gòu)的使用狀況評定為C級。圍護系統(tǒng)構(gòu)造基本完好,但檢測中發(fā)現(xiàn)外墻多處出現(xiàn)裂縫,因此,圍護系統(tǒng)的使用功能評定為C級。根據(jù)圍護系統(tǒng)使用性等級評定要求,結(jié)合已有數(shù)據(jù),最終,將圍護系統(tǒng)的使用性評定為C級。

5.3 結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的可靠性評定

5.3.1 地基基礎(chǔ)的可靠性評定

根據(jù)現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù),地基基礎(chǔ)未發(fā)生明顯變形、不均勻沉降等缺陷,按著地基基礎(chǔ)的鑒定要求及標(biāo)準(zhǔn),綜合鑒定分析,將地基基礎(chǔ)的可靠性鑒定評定為A級。

5.3.2 上部承重結(jié)構(gòu)的可靠性評定

根據(jù)現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù),結(jié)構(gòu)整體性完整,結(jié)構(gòu)布置合理,形成完整的體系,支撐系統(tǒng)布置合理,滿足安全要求,按著上部承重結(jié)構(gòu)可靠性的鑒定要求及標(biāo)準(zhǔn),綜合鑒定分析,最終評定結(jié)果如表2所示。

表2 上部承重結(jié)構(gòu)的可靠性評級表

5.3.3 圍護系統(tǒng)的可靠性評定

根據(jù)圍護系統(tǒng)的安全性和使用性評定結(jié)果,綜合評定圍護系統(tǒng)的可靠性,取兩者中較小值,最終,圍護系統(tǒng)的可靠性鑒定評級為C級。

6 鑒定單元的可靠性鑒定

根據(jù)鑒定單元的鑒定要求,結(jié)合已對上部承重結(jié)構(gòu)、地基基礎(chǔ)、圍護結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的評定,通過數(shù)據(jù)分析,綜合評判,最終,該工程鑒定單元可靠性評定結(jié)果如表3所示。

表3 鑒定單元的可靠性評級表

7 結(jié)論及建議

7.1 結(jié)論

經(jīng)現(xiàn)場檢測鑒定,該建筑物結(jié)構(gòu)構(gòu)件主要存在以下問題:

1)排架柱出現(xiàn)了順筋裂縫,有銹蝕的鋼筋,對結(jié)構(gòu)耐久性產(chǎn)生影響,已影響結(jié)構(gòu)安全。

2)屋面瓦楞鋁板局部存在破損現(xiàn)象,影響屋面的完整性及正常使用。

3)廠房內(nèi)原有鑄鐵管排水系統(tǒng)經(jīng)長期使用現(xiàn)已出現(xiàn)滲漏,對廠房內(nèi)混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件及鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件均已產(chǎn)生不利影響。

7.2 建議

根據(jù)以上可靠性鑒定結(jié)論,建議對該廠房采取如下措施[5]:

1)建議對廠房內(nèi)排架柱上柱裂縫進行封閉、修復(fù)處理,并對所有排架柱上柱進行加固補強。

2)建議對廠房內(nèi)存在破損的屋面瓦楞鋁板進行維修更換。

3)建議對廠房內(nèi)原有鑄鐵管排水系統(tǒng)進行更換,更換為管徑更大、密封性更好的輕質(zhì)管材,并加強日常巡檢,消除排水系統(tǒng)滲漏隱患。

4)建議對廠房內(nèi)所有鋼筋混凝土吊車梁應(yīng)定期進行檢查,檢查其使用狀況,如發(fā)現(xiàn)裂縫、破損、變形等缺陷時,應(yīng)及時采取措施進行處理。