建设工程结构可靠性鉴定是对建筑结构的强度、稳定性和安全性进行评估和检测的过程,其目的在于确定建筑物是否能够正常承受设计和使用条件下的荷载,满足安全要求。
建设工程结构可靠性鉴定至关重要。首先,从定义上看,它根据现场调查和检测结果,考虑缺陷影响,依据规范或标准要求,对建筑结构的可靠性进行评估。例如,结构鉴定要评估建筑物在使用过程中的管理与维护情况,及时修缮以完成设计赋予的功能。其次,从程序上,包括对建筑物现状使用情况调查、确定鉴定项目和内容、实地检测、理论分析计算以及得出可靠性鉴定结论等步骤。完整的可靠性鉴定先确定单个构件等级,以此为基础确定子单元等级,最后综合确定鉴定单元等级,每一层次的可靠性等级分为四级。再者,从重要性方面,随着使用年限增加和工作环境劣化,建筑结构的承载能力和使用寿命会降低,进行可靠性鉴定能科学评估结构损伤规律和程度,采取处理措施延缓结构损伤进程,延长结构使用年限。例如,钢结构厂房在进行改造、使用用途改变、遭受灾害等情况下,需要进行可靠性鉴定以排除安全隐患,确保结构在使用年限内的可靠性。
总之,建设工程结构可靠性鉴定在保障建筑质量和安全方面起着关键作用,是不可忽视的重要环节。
二、常见鉴定方法(一)传统经验法传统经验法主要以原设计规范为依据,是按个人经验观察及计算结果来评估结构可靠性的一种经验方法。其特点是荷载计算以实际调查为准,材料取值以经验评定为依据。对原设计采用的规范依据、理论计算、计算图形加以分析,判定其与实际结构是否相符,是否可靠。
这种方法主要是凭借专家所掌握的知识和经验对结构可靠性做宏观评价,具有鉴定程序少、花费低、方法简单、速度快等特点。然而,它也存在明显的局限性。由于结构比较粗糙保守,其结果与专家的水平密切相关。传统经验法的现场观察检测鉴定较为简单,大多不使用现代测试技术手段,其分析判断结果有时受鉴定人认知和技术水平的影响,难以做到准确无误,容易产生错判或漏判。同时,由于缺乏必要的测试技术仪器检测,以及科学的定量分析评价方法的程序,鉴定多以定性分析判断为主,故在工程处理方案上往往偏于保守。尽管传统经验法存在一些不足之处,但对于房屋鉴定、维修、管理的专业技术人员来说,一般都对所管理的房屋的建造与使用情况比较熟悉,且鉴定程序简单、成本低,尤其对结构简单,以及加固维修投资不大的房屋进行鉴定仍然是可行的。
(二)实用鉴定法实用鉴定法是在传统经验法的基础上发展起来的一种鉴定方法。它克服了传统经验法只通过现场踏勘检查、依据鉴定专家的经验进行定性分析、而不能通过检测仪器在现场直接测试获取必要的数据、进行定量性分析的缺点。
实用鉴定法主要是采用现代测试技术,在现场踏勘检查的基础上,通过仪器直接测量必要的数据,运用数学和数理统计的理论,进行定性和定量分析,进而得出鉴定结论,大大提高了鉴定结果的科学性。例如,通过先进的检测仪器对建筑结构的材料强度、老化、裂缝、变形、锈蚀等进行实测确定,在初步分析事故原因的基础上,进行详细调查、材料试验和结构检验,然后逐项评价、综合评定,对建筑物作出较准确的鉴定。这种方法的适用范围比较广,且有效性较高,是目前普遍采用的可靠性鉴定方法。
(三)概率法(可靠度鉴定法)概率法(可靠度鉴定法)是运用概率和数理统计原理,采用非定值统计规律,对结构的可靠性进行鉴定。它将结构抗力和作用效应之间建立一定的数量关系,只要计算出失效概率,也就能得出建筑物的可靠度。然而,用定值法的固定值来估计既有房屋的随机变量的变化对房屋的不定性影响,显然是不合理的。因为失效概率是建立在大量统计数据基础上的,而建筑物事故鉴定事先恰恰缺乏这些资料的收集,所以概率法有待进一步完善。尽管如此,概率法从理论上讲是最科学、最完整的一种检验和鉴别方法,鉴定结论具有科学性,最为可靠。随着数据的不断积累和技术的不断进步,概率法在未来的建设工程结构可靠性鉴定中有望发挥更大的作用。
三、鉴定案例分析(一)浙江湖州工业厂房可靠性鉴定案例湖州某绿色智能产业园 4 号楼 9 - 10 号厂房于 2019 年建成,原设计为三层框架结构,桩基础,主要承重构件为现浇钢筋混凝土柱、梁,设计强度等级为 C30。2021 年 6 月对一、二层之间进行夹层改造,改造后的夹层为钢结构。
鉴定目的是检查厂房加层结构体系的可靠性是否满足国家相关规范、规程要求。评估范围为一、二层夹层结构体系,内容包括住房调查、钢构件尺寸取样、部件几何参数、承重构件连接情况调查、混凝土柱抗压强度取样检测、钢梁里氏硬度测试、建筑物整体倾斜度测量以及围护系统安全状况调查等。
根据详细调查和试验结果,对结构系统的可靠性水平进行分析和校核。工业建筑的可靠性鉴定等级分为构件、结构体系和鉴定单元三个层次,有四个安全级别、三个可用性级别和四个可靠性级别。
现场调查显示,该夹层目前作为一般轻工车间使用,环境正常,yongjiu作用基本合理,可变作用在允许范围内。夹层结构为钢结构,钢梁与混凝土主柱通过后地脚螺栓连接,钢次梁与钢主梁通过螺栓连接,楼板采用压型钢板混凝土组合楼板,结构布局基本合理。
结构和部件的材料性能测试包括几何尺寸测量、混凝土柱抗压强度抽样检验和结构部件缺陷、损坏及腐蚀调查和部件连接调查等。检测结果表明,结构体系平面尺寸、梁、柱、墙构件布置满足设计要求,主要承重构件尺寸基本符合设计要求,混凝土柱强度满足设计要求。
(二)建筑结构可靠性的案例分析报告服务社区办公楼工程项目位于上海中心区,建筑基层面积 252.29m²,总建筑面积 506.93m²,主体框架结构六层。建筑抗震设防烈度为 7 度,类别为丙类,设计使用年限 50 年,耐火等级为二级。
水文地质资料显示,场地为 Ⅱ 类,冰冻深度 -0.8m,地下稳定水位距地坪 4m 以下。地形平坦,表面为平均厚度 0.5m 左右的杂填土,其下有 1.0m 左右的淤泥质粘土,承载力特征值为 60kN/m²,再下面有较厚的垂直及水平分布均匀的粘土层,承载力特征值为 220kN/m²,桩端土承载力为 3000kN/m²。
结构可靠性特征方面,主楼结构体系为框架体系,安全等级为二级,抗震设防类别为丙类,框架抗震等级为非抗震,基础采用独立柱基础,持力层为粉质粘土层,承载力特征为 200kpa。混凝土强度等级及使用部位明确,钢筋结构工程和砌体可靠性强度也有详细规定。
建筑构造可靠性方面,考虑建筑自重较小、地质条件良好,选择天然地基上的浅基础,最终采用施工方便、技术成熟的柱下独立基础更为经济适用。
(三)杭州工业建筑可靠性鉴定工程实例某砌体结构纸盒车间建于 20 世纪 60 年代,车间平面形状大致为矩形,轴线总长 80.60m,轴线总宽 16.90m。屋架跨度为 15.5m,屋架高度为 4.5m。
主体结构检测包括车间平面布置检测、整体变形检测、材料强度检测、裂缝检测及其他质量缺陷检测。整体变形检测采用高精度电子经纬仪对车间墙角垂直度进行测量,结果表明车间实测倾斜最大值为 16mm,未超出规范要求,目前车间地基稳定,基础工作状态正常。
材料强度检测包括砌筑砖抗压强度检测和砌筑砂浆抗压强度检测。检测结果表明,所检测的砌体砖强度推定值为 MU10,砌体砂浆强度推定值为 3.4 - 4.5MPa。
车间裂缝检测及其他质量缺陷检测发现部分砖柱出现裂缝,部分砖柱存在抹灰层剥落破损现象,砌体砖外露;部分墙体内部抹灰层风化严重,大面积剥落,墙体大面积渗水;还有砖柱与上方搭设的挑梁搭接错位,连接构造措施不当等问题。
根据检测结果,对该车间进行安全性鉴定,地基基础子单元安全性鉴定等级评定为 B 级,上部承重结构子单元安全性鉴定评定为 C 级,围护系统子单元安全性鉴定评定为 C 级,该车间的安全性鉴定等级评定为三级,即车间局部出现险情,存在安全隐患。
四、鉴定重要性房屋建筑结构可靠性鉴定具有至关重要的意义。
从保障房屋安全方面来看,房屋结构在长期使用过程中,会受到内部或外部、人为或自然等多种因素的影响,发生材料老化与结构损伤。如广东仲达房屋安全检测鉴定有限公司成立以来,在多地开展了多项业务,鉴定了大量的工业及民用建筑,无鉴定事故或因鉴定结果不准确而导致鉴定纠纷。通过对房屋进行可靠性鉴定,可以及时发现房屋主体工程质量、结构安全性、构件耐久性、使用性等方面存在的问题,如主体结构质量不合格,包括地基、承重墙等部位出现结构性迸裂、倾斜、坍塌等问题;严重影响正常居住使用的质量问题,如不能正常供水供电等;其他质量问题,如房屋渗水、地面空鼓、墙皮脱落等。对这些问题进行复核鉴定,能够全面了解房屋的安全性、实用性等,保障房屋建筑使用安全。例如,房屋鉴定工作可以让业主们知道自己所居住的房子是否存在安全隐患,及时制止房屋继续出现安全质量问题,并在后期进行针对性的加固和修缮工作,还业主们一个安全的居住环境。
从延长结构使用寿命方面来说,房屋建筑结构虽然有详细的设计方案和施工方法,但难以避免自然条件腐蚀、使用年限等因素的危害。随着时间的推移,这种损伤会导致结构性能劣化、承载力下降、耐久性能降低,进而影响结构功能的可靠性。定期进行结构可靠性鉴定十分关键。例如,一般超过设计寿命的房子如果还在使用,房屋结构必然会有老化或损坏现象,这些已经损坏或老化的结构构件其荷载能力已经不能满足正常使用要求。这个时候就必须要对房子后续使用的安全性和可靠性进行评估,确定房子当前的使用情况,再决定房屋能否继续使用。科学地评估这种损伤的规律和程度,及时采取处理措施,能够延缓结构损伤的进程,达到延长结构使用年限的目的。随着对房屋安全问题的重视,既有建筑结构可靠性鉴定及加固技术将会成为大家持续关注的热点问题。
五、鉴定流程(一)结构体系基本情况勘察结构布置及结构形式:对房屋的整体结构布局和形式进行详细勘察,了解其是框架结构、砖混结构还是其他结构形式,这对于后续的鉴定工作至关重要。例如,不同的结构形式在承载能力、抗震性能等方面存在差异。
圈梁、构造柱、拉结件、支撑(或其他抗侧力系统)的布置:检查这些构件的位置和数量是否符合设计要求,它们在增强房屋的整体性和稳定性方面起着关键作用。据统计,合理布置圈梁、构造柱等构件可以使房屋的抗震能力提高 30% 以上。
结构支承或支座构造;构件及其连接构造:仔细检查结构的支承和支座构造是否完好,构件之间的连接是否牢固。连接不牢固可能导致结构在受力时出现松动、变形甚至破坏。
结构细部尺寸及其他有关的几何参数:jingque测量结构的细部尺寸,如梁、柱的截面尺寸,墙体的厚度等,为后续的计算分析提供准确的数据。
结构上的作用(荷载):确定房屋所承受的各种荷载,包括恒载、活载、风载、地震作用等。例如,一般住宅的楼面活载标准值为 2.0kN/m²,而商业建筑的楼面活载可能会更高。
建筑物内外环境:考察建筑物所处的环境条件,如气候、湿度、温度等,这些因素可能会影响结构的耐久性。例如,在潮湿的环境中,混凝土结构容易受到腐蚀。
使用史(含荷载史、灾害史):了解房屋的使用历史,包括是否曾经遭受过火灾、地震、洪水等自然灾害,以及是否进行过加层、改造等工程。这些历史事件可能会对房屋的结构性能产生重大影响。
场地类别与地基土,包括土层分布及下卧层情况:通过地质勘察等手段,确定场地的类别和地基土的性质,了解土层的分布情况和下卧层的承载能力。不同的场地类别和地基土条件对房屋的基础设计和施工有不同的要求。
地基稳定性(斜坡):对于位于斜坡上的房屋,需要特别关注地基的稳定性。进行斜坡稳定性分析,评估可能发生的滑坡、崩塌等地质灾害对房屋的影响。
地基变形及其在上部结构中的反应:监测地基的变形情况,包括沉降、倾斜等,并观察这些变形在上部结构中引起的反应,如裂缝的产生、结构的倾斜等。一般来说,地基的不均匀沉降是导致房屋结构损坏的主要原因之一。
地基承载力的近位测试及室内力学性能试验:采用现场测试和室内试验相结合的方法,确定地基的承载力。例如,可以通过平板载荷试验、标准贯入试验等方法来测定地基的承载力特征值。
基础和桩的工作状态评估,若条件许可,也可针对开裂、腐蚀或其它损坏等情况进行开挖检查:检查基础和桩的工作状态,是否存在开裂、腐蚀等损坏情况。对于有怀疑的部位,可以进行开挖检查,以确定问题的严重程度。
其它因素,如地下水抽降、地基浸水、水质恶化、土壤腐蚀等的影响或作用:考虑地下水、水质等因素对地基的影响,这些因素可能会导致地基承载力下降、基础腐蚀等问题。例如,地下水的过度抽取可能会引起地面沉降,对房屋结构造成破坏。