工程建筑物检测鉴定和加固

1、 .DOC资料. .DOC资料. 建筑物检测鉴定和加固 姚继涛 马永欣 董振平 雷怡生 编著 二一年十二月 - 1 - 摘 要 本书围绕建筑物的可靠性鉴定和加固，在介绍现行标准规范的同时，重点阐述了建筑物检测、鉴定、加固的基本原理和方法，包括建筑物的可靠性鉴定、建筑物及其使用条件的调查、各类结构构件的检测、建筑物的维修加固等内容，融入了国内外最新的研究成果和长期工程实践的经验总结，包括作者在修订国家标准工业建筑可靠性鉴定标准GB50144-2008、工程结构可靠性设计统一标准GB50153-2008过程中的研究成果。为拓宽视野，对结构设计基础既有结构评定ISO13822等国际标准亦做了必要的介

2、绍。 本书可作为土木工程专业的教材,亦可供从事建筑物检测、鉴定、维修、加固、改造以及工程质量事故、灾害事故处理的工程技术人员和管理人员使用。 - 2 - 序 对于具体的既有建筑物而言，加固、改造的意义在于延长其寿命，提升其功能，使既有建筑物通过技术手段不断满足生产、生活的需要。但是，在资源与发展的矛盾日益突出的今天，既有建筑物加固、改造的意义已远不止如此，加固、改造以及与其紧密相关的检测技术、鉴定方法已成为挖掘既有建筑物潜能、减小建筑业资源消耗、维持经济社会可持续发展的重要手段。顺应这种全球性的变化，既有建筑物的加固、改造自二十世纪七十年代以来得到了迅猛的发展，对建筑物可靠性控制的时间跨度也从

3、过去的以设计、施工阶段为主扩展到包括使用阶段在内的整个寿命过程，维护、检测、鉴定、维修、加固、改造等使用阶段的控制环节得到了重视，相应的工程技术和基本理论随之得到快速发展，成为支撑建筑业发展的重要分支。 建筑物的检测、鉴定、加固和改造涉及结构工程学、材料学、结构可靠性理论、数理统计、预测学等学科以及检测、维修、加固等工程技术，具有较强的综合性。在对一座建筑物进行检测、鉴定和制定维修、加固、改造方案时，除了熟悉相关的标准规范，更重要的是对检测、鉴定、维修、加固、改造等基本原理和方法的理解和掌握。本书不拘泥于对现行标准规范的介绍，注重对基本原理和基本方法的阐述，内容包括作者在修订国家标准工业建筑可

4、靠性鉴定标准GB50144-2008、工程结构可靠性设计统一标准GB50153-2008过程中的研究成果。为便于读者了解当前国际发展的最新成果，书中还介绍了国际标准结构可靠性总原则ISO2394:1986和结构设计基础既有结构的评估ISO13822:2003中的部分内容。 本书力求以清晰的结构阐述建筑物调查检测、分析鉴定、维修加固的基本原理和方法。第一章简要介绍建筑物维修改造业的发展，阐述建筑物可靠性工程中设计、施工、维护、评定、维修、加固、改造等环节的作用和意义，并简要介绍建筑物可靠性鉴定方 - 3 - 法和检测、加固技术的发展。第二章重点论述建筑物的可靠性鉴定，包括基本思想、评定体系以及建

5、筑物整体及其各组成部分的可靠性鉴定方法，使读者能够对建筑物的可靠性鉴定建立起总体的认识。第三章主要阐述建筑物、使用条件等关乎整个建筑物的调查内容和方法，包括调查的步骤和途径、使用条件的调查、地基勘探、地基沉降和建筑物变形的观测、结构动力特性和反应的测试等内容。第四章至第六章则分别阐述钢筋混凝土构件、钢构件、砌体构件等的检测内容和方法，包括构件的主要特性和检测内容、材料性能的测试、质量缺陷和损伤的检测、施工偏差和变形的测试等。第七章专门阐述建筑物维修加固的基本理论和方法。 本书第一、二、三、五章由姚继涛编写，第四章由董振平编写，第六章由雷怡生编写，第七章由马永欣编写。 建筑物可靠性鉴定、加固的理

6、论和方法正处于快速发展之中，本书力求阐述其基本的理论和方法，难免有不妥之处，望读者指正。 姚 继 涛 2010年12月于西安建筑科技大学 1 目 录 目 录 . 1一 绪论 . 11.1 建筑维修改造业的发展 . 11.2 建筑物可靠性工程 . 31.3 鉴定方法和检测、加固技术的发展 . 6二 建筑物可靠性鉴定 . 92.1 基本思想 . 92.2 建筑物可靠性评定体系 . 122.3 建筑物可靠性评定方法 . 172.4 建筑物可靠性分析 . 202.5 地基安全性和适用性的评定 . 302.6 上部承重系统安全性的评定 . 332.7 上部承重系统适用性的评定 . 372.8 围护系统适

7、用性的评定 . 39三 建筑物和使用条件的调查 . 413.1 调查步骤和途径 . 413.2 使用条件的调查 . 433.3 地基勘探 . 463.4 地基沉降和建筑物变形的观测 . 483.5 结构动力特性和反应的测试 . 51四 钢筋混凝土构件的检测 . 574.1 主要特点和检测内容 . 574.2 材料强度 . 624.3 质量缺陷和损伤 . 734.4 结构性能和工作应力 . 1014.5 施工偏差与变形 . 108五 钢构件的检测 . 110 2 5.1 主要特点和检测内容 . 1105.2 钢材性能 . 1175.3 质量缺陷和损伤 . 1185.4 施工偏差和变形、振动 .

8、125六 砌体构件的检测 . 1266.1 主要特点和检测内容 . 1266.2 砌体强度的测试 . 1276.3 质量缺陷和损伤 . 1416.4 施工偏差 . 150七 建筑物的维修和加固 . 1517.1 基本原则与方法 . 1517.2 增大截面法 . 1547.3 外粘型钢法 . 1727.4 外加预应力加固法 . 1777.5 粘贴钢板法 . 1817.6 粘贴碳纤维复合材料法 . 1867.7 增设支点法 . 1927.8 植筋技术 . 1937.9 裂缝修补技术 . 197参考文献 . 202 1 一 绪论 1.1 建筑维修改造业的发展 第二次世界大战之后，世界经济发达国家的工

9、程建设大都经历了三个阶段：大规模新建；新建与维修改造并举；除部分新建外，重点转向维修改造。20世纪70年代，建筑维修改造业的发展速度开始加快，各国相应加大了建筑物维修改造的投资比例，行业规模迅速扩大。 英国19751980年间新建工程数量和费用减少，建筑物维修改造的项目却逐年增加，1978年用于维修改造的费用是1965年的3.76倍，1980年建筑物维修改造工程占建筑工程总量的三分之一。瑞典建筑业80年代的首要任务是对既有建筑物进行更新改造，1983年维修改造业的投资占建筑业总投资的50%。德国在80年代用于厂房改建的投资占建筑总投资的60%。美国90年代新建建筑业开始萧条，维修改造业却迅速发

10、展，美国劳工部在预测2000年热门行业时，曾断言建筑维修改造业将成为最受欢迎的九类行业之一。原苏联政府认为，在现代条件下城市改建和改造是城市建设的关键，八十年代后五年计划用于技术改造的投资比前五年增加了1.7倍。 我国“一五”期间(19531957年)更新改造的资金只相当于同期基本建设投资的4.2%，“三五”期间(19661970年)达到27%，“四五”期间(19701975年)为31.7%，“五五”期间(19761980年)为36.0%，19811984年为56.3%，“七五”期间(19861990年)为54.0%，而1997、1998两年改、扩建的投资比例则均接近90%（见表1.1）。 表

11、1.1 我国97年、98年固定资产投资（单位：亿元） 项目 97年 98年 98年相对97年的变化 投资额 投资比例 投资额 投资比例 增长额 增长幅度 新建 381.82 10.5% 452.61 10.8% 70.79 18.54% 扩建 1947.48 53.7% 2324.42 55.5% 376.94 19.36% 改建 1298.31 35.8% 1407.51 33.6% 109.20 8.41% 建筑维修改造业之所以能够在当今的经济建设和社会发展中发挥日益突出的作用，与以下几方面的原因有关。 (1) 建筑物要遭受各种灾害的侵袭 1) 地震。迄今对建筑物破坏性最大的灾害，我国基本

12、设防烈度达到7度、8度和8度以上的县市分别有700、200和30个左右，46%的城市分布在地震带上，三分之二的大城市处于地震区。 2) 火灾。在各类火灾中建筑火灾占80%左右，我国平均每年发生建筑火灾约3万起，直接经济损失约10亿元。 2 3) 水灾。我国大陆海岸线长达18000公里，70%以上的城市分布在沿海地带，每年海洋灾害造成的直接经济损失超过20亿元；还有1/10的国土、100多座大中城市的高程位于江河洪水水位之下，每年水灾造成的房屋倒塌事故有十万到数百万起。 4) 风灾。全球15%以上的人口居住在有热带暴风雨危险的地区，包括美国东南部、日本、菲律宾、我国沿海等地区；另外，我国东起台湾

13、、西达陕甘、南迄二广、北至漠河的地区以及湘黔丘陵和长江三角洲地区，还有强龙卷风灾害。据统计，风灾平均每年损坏房屋30万间，经济损失十多亿元。 此外，还有爆炸、雪灾、冰灾等灾害。这些灾害都会遗留下来大量遭受破坏或损坏的建筑物，需要通过技术手段进行修复和加固。 (2) 工程建设质量事故难以避免 我国解放后曾出现三次建设工程质量大滑坡： 1) 19581960年大跃进时期。大规模工程建设兴起，但工程技术人员缺乏相应的实践经验，设计方法和工程技术主要学习前苏联，且建筑业中存在建“百日楼”等浮夸风，导致工程建设质量下降。 2) 19721976年文化大革命后期。经济建设开始恢复，但相应的规章制度已被废除

14、，管理混乱，工程建设质量缺少基本的保证。 3) 20世纪80年代经济体制改革初期。工程建设规模迅速扩大，但管理体制不健全，技术力量薄弱，工程建设质量严重下滑。 20世纪90年代前期，我国国民经济持续快速发展，工程建设一直保持着较大的规模，建设队伍膨胀迅速，但建筑业正处于向市场经济转轨的时期，法制尚不健全，市场竞争中不规范和不正当行为突出，工程建设质量一直成为人们关心的内容。据1994年对26个省会城市和三个直辖市住宅工程质量的抽查结果，有20%左右的建设工程达不到合格标准。 工程建设中所出现的质量事故同样需要通过技术手段进行处理。2001年，我国在颁布的建筑工程施工质量验收统一标准GB5030

15、0-2001中，明确将检测鉴定、返修、加固等作为处理工程质量事故和有条件验收的技术手段。 (3) 建筑物的性能随时间而衰退 在腐蚀、碰撞、振动、冻融等的长期作用下，建筑物的性能会逐渐衰退，导致建筑物的可靠度水平降低，甚至转化为危房。在我国曾出现的建设工程质量大滑坡中，除了当时已暴露的危险和倒塌建筑物外，各个时期都遗留下来相当数量质量低下的建筑物，它们在使用环境中不利因素的长期作用下，一般潜伏2030年之后会逐步暴露出来，进入“危险期”。 截止1980年末，我国二百多个城市中，危险住房约3000万平方米，占住宅总面积的7；危险工业建筑约1300万平方米，占工业建筑总面积的3%。根据1983年原冶

16、金部对重点钢铁企业的调查，钢铁行业三级工业建筑（可靠性不满足规范要求）有300500万平方米，所占比例为1011%，其中危险工业建筑3045万平方米，占三级工业建筑的1015%。 建筑物在使用阶段需要通过维护、检测、监测、维修、加固等技术手段维持和提高建筑物的性能。 3 (4) 老旧建筑物的功能相对滞后 随着社会经济和文化的发展，人们对居住、工作环境的要求也在发生着变化，特别是对建筑空间、光照、通风、节能等方面的要求更是较过去发生了很大变化，这将导致相当数量的老旧建筑物相对新的功能标准而滞后；在工业建筑中，由于生产工艺和设备更新周期的缩短，建筑标准的提高，也有相当数量的老旧建筑物难以适应工业技

17、术的快速发展。 一定数量的建筑物的功能滞后是社会发展、科技进步的必然结果，是任何时期都必须面对的普遍问题，其基本解决途径之一是对老旧建筑物进行必要的技术改造。 (5) 维修改造具有突出的经济和社会效益 维修改造能够以经济的技术手段保证既有建筑物，包括老旧建筑物，不断适应人类社会的发展。与新建相比，维修改造具有三个突出的优点：投资少，工期短，省空间。这些都会带来显著的经济效益，特别是时间和空间的节省，对工业生产和商业活动来讲，这些往往起着决定性的作用。在城市旧区改造中，维修改造（包括增层改造）还有着其它突出的优点：节约城市用地，节省管网建设，减少或避免住户搬迁，减少建筑垃圾，延长建筑寿命等，其中

18、节约城市用地对缓解日趋紧张的城市用地矛盾有着重要的现实意义。 据原苏联的统计资料，按单位产品计算，改建比新建可节约投资40%，缩短工期50%，收回投资的速度比新建快34倍。我国钢铁行业20世纪80年代新建建筑仅增加20%，而钢产量则从3000万吨增加到了6000万吨，主要依赖的是对原有建筑的改建和扩建。对山东省淄博市1630栋增层改造房屋的调查结果显示，增层改造较新建可节约投资16863万元，节约城市用地140万平方米，减少城市垃圾167立方米，减少搬迁户25400户，而我国城市既有房屋中，有2030%具备增层改造的条件。据有关投资决策方面的研究，在我国上海地区，如果将一座单层厂房改造为多层写

19、字楼，一般效益可达3040倍。 1.2 建筑物可靠性工程 建筑物使用者关心的核心问题是建筑物在实际的使用过程中是否真正可靠，是否能够完成预期的使命，这也是一切设计、施工、管理工作的重心所在。建筑物实际具有的可靠性，既取决于设计、施工阶段形成的先天条件，也取决于使用阶段的维护，任何先天和后天的失误、错误都可能降低建筑物的可靠性，甚至导致工程事故的发生。因此，对建筑物可靠性的控制应贯穿建筑物的整个生命历程，包含与建筑物可靠性相关的所有活动，应是一项内容广泛、组织严密的系统工程，这里称其为建筑物可靠性工程。 可靠性工程的概念和方法在航空、机械、电子等领域应用已久，并取得了令人瞩目的成就。在土木工程领

20、域，对建筑物可靠性的控制主要还是集中于建筑物的设计和施工阶段，而完整的控制过程实际上至少应包括以下主要环节：设计 施工 维护 可靠性评定 维修、加固、改造 维护 可靠性评定 。 (1) 设计和施工 建筑物的可靠性首先决定于设计，特别是结构设计，它为建筑物的可靠性提供了最基本的保障。 4 我国目前采用的结构设计方法是近似概率极限状态设计法，是一种先进的设计方法，但这只为建筑物的可靠性控制提供了必要的条件，具体还应在方案设计、初步设计、技术设计、施工图设计等阶段严格控制设计的质量。施工是建筑物由设想转为现实的过程，涉及选材、制作、安装、浇注等具体环节，影响因素众多，施工工序复杂，是建筑物可靠性控制

21、中极其关键的环节，它与设计共同决定了建筑物的先天条件。实践证明，绝大多数工程事故的发生都与设计失误、施工错误等有关（见表1.2和表1.3），特别是施工错误，保证和提高设计和施工的质量对于建筑物的可靠性控制有着非常重要的意义。 表1.2 我国1987年47起房屋倒塌事故的发生原因 发 生 原 因 事故起数 比 例 说 明 设计错误 10 21% 设计、施工方面共占77%，使用方面占23%。 施工质量低劣 8 17% 设计、施工均有错误 1 2% 建筑材料不合格 1 2% 使用不当 11 23% 无图纸或不正规设计 16 34% 表1.3 我国19841988年部分房屋倒塌事故的发生时间 年 份

22、施工期间发生的事故 使用期间发生的事故 说 明 1984 69.7% 30.0% 施工期间平均占77.5%，使用期间平均占23.5%。 1885 93.0% 7.0% 1986 82.9% 17.1% 1987 66.7% 33.3% 1988 79.3% 20.7% (2) 维护 建筑物建成交付使用，并不意味着可靠性工程的完结： 1) “正常使用”和“正常维护”是结构可靠性设计的前提，只有在这样的前提下才能保证实现预期的目标，这是结构设计对建筑物使用阶段提出的基本要求。 2) 在实际使用环境中，可能存在着设计时难以预先考虑或被忽视的因素，需要通过使用阶段的管理和维护，减轻或避免它们对建筑物性

23、能和可靠性的不利影响。 3) 设计、施工中遗留下来的质量缺陷，需要通过使用阶段的管理和维护来弥补。建筑物中存在的各种隐患，也只有通过使用阶段的管理和维护才能被及时发现和处理。 4) 建筑物本身存在着性能衰退现象，也难免遭受人为的损伤，客观上需要通过使用阶段的管理和维护来控制。 这些决定了使用阶段的管理和维护也是建筑物可靠性工程中一个非常必要的环节，但是由于建筑物因使用不当、维护不周而出现的问题往往需要经过较长的时间才会被发现，而且在分析问题时也习惯于从设计和施工方面查找原因，因此容易忽视对建筑物的管理和维护，使其成为建筑物可靠 5 性控制过程中的一个薄弱环节。在这一方面人们已经有了不少的教训，

24、特别是在工业建筑的管理和维护方面。据不完全统计，1960年1981年钢铁工业建筑共发生倒塌事故35起，其中57.1%与建筑物的使用和维护有关（见表1.4）。 表1.4 我国1960年1981年钢铁工业建筑的倒塌事故 倒 塌 原 因 发生起数 比例 说 明 积灰超载 12 34.3% 57.1%与建筑物的使用和维护有关。 冰、雪、灰超载 2 5.7% 结构老化变形、材质恶化 3 8.6% 火灾或其他灾害 3 8.6% 改造不当 4 11.4% 设计施工错误 4 11.4% 地震破坏 7 20% (3) 可靠性评定 可靠性评定是建筑物可靠性控制过程中的一个特殊环节，包括调查检测、可靠性分析、可靠性

25、鉴定三个基本环节，主要是应用调查、检查、测试等手段获得建筑物及其环境的相关信息，通过结构分析与校核、成因分析、似然性检验、失效后果分析等，判定建筑物的可靠性水平是否满足要求，为建筑物的技术决策和工程方案制定提供依据。如果缺少这一环节或者可靠性鉴定的结论不准确、不全面，则难以使建筑物的维修、加固、改造等取得良好的效果，而且可能遗漏或铸成新的隐患，实际工程中存在着因鉴定结论不准确或不全面而酿成工程事故的实例。 (4) 维修、加固、改造 这是保证建筑物继续使用、不断适应人类社会发展的重要环节，主要是针对建筑物实际存在的问题，通过维修、加固等技术手段恢复或提高建筑物的可靠性，或者根据新的使用要求和标准

26、，通过改造等技术手段，改变结构构件或结构的形式，使其适应新的功能要求。维修、加固、改造本身也包含着设计、施工等环节，但相对新建筑的设计和施工，它们有着一定的特殊性。如果加固或改造不当，则可能酿成新的工程事故。在我国1960年1981年钢铁工业建筑的35起倒塌事故中，有4起是由改造不当引起的。 建筑物的可靠性工程是对建筑物整个生命历程的全过程管理，既涉及材料学、结构理论、可靠性理论等基础理论，也涉及施工、维护、检测、监测、维修、加固、改造、解体、移位等诸多的工程技术，同时它还依赖于系统的法律制度、规范体系和管理制度。目前，我国对建筑物的使用并没有制定统一的管理标准，主要由业主或使用者根据具体的情

27、况制定相应的管理制度，但在技术方面，则建立了较为完善的规范体系，内容基本可概括为“设计”、“材料”、“施工”、“勘查、试验和检测”、“质量评定和鉴定”、“维修、加固和改造”等方面。特别地，1998年3月我国颁布实施了中华人民共和国建筑法，对建筑工程的施工许可、从业资格、发包承包、工程监理、安全生产管理、工程质量管理、法律责任等作了原则性的规定。这是我国的第一部建筑法，对于控制建设质量和保证建筑物的可靠性有着非常重要的意义。 6 1.3 鉴定方法和检测、加固技术的发展 1.3.1 鉴定方法 鉴定是可靠性评定中判定建筑物的可靠性水平是否满足要求的核心环节，在许多场合中人们并不对评定和鉴定加以区别。

28、一般将既有建筑物的评定方法或鉴定方法划分为三种：传统经验法，实用鉴定法，概率鉴定法。 (1) 传统经验法 由有经验的专家通过现场观察和简单的计算分析，以原设计规范为依据，根据个人专业知识和工程经验直接对建筑物的可靠性作出评价。该法鉴定程序简单，但由于受检测技术和计算工具的制约，鉴定人员难以获得较准确和完备的数据和资料，也难以对结构的性能和状态作出全面的分析，因此评判过程缺乏系统性，对建筑物可靠性水平的判断带有较大的主观性，鉴定结论往往因人而异，而工程处理方案多数偏于保守，造成浪费。 (2) 实用鉴定法 应用各种检测手段对建筑物及其环境进行周密的调查、检查和测试，应用计算机技术以及其它相关技术和

29、方法分析建筑物的性能和状态，全面分析建筑物所存在问题的原因，以现行标准规范为基准，按照统一的鉴定程序和标准，从安全性、适用性多个方面综合评定建筑物的可靠性水平。与传统经验法相比，该法鉴定程序完善，对建筑物性能和状态的认识较准确和全面，具有合理、统一的评定标准，而且鉴定工作主要由专门的技术机构承担，因此对建筑物可靠性水平的判定较准确，能够为建筑物维修、加固、改造方案的决策提供可靠的技术依据。 (3) 概率鉴定法 在实用鉴定法的基础上，进一步利用统计推断方法分析影响特定建筑物可靠性的不确定因素，更直接地利用可靠性理论评定建筑物的可靠性水平。由于既有建筑物已转换为现实的实体，具有许多不同于拟建建筑物

30、的特点，因此以设计规范为基准评定既有建筑物的可靠性存在着许多不合理之处，而概率鉴定法则针对具体的既有建筑物，通过对建筑物和环境信息的采集和分析，评定建筑物的可靠性水平，评定结论更符合特定建筑物的实际情况。 传统经验法基本已被淘汰，我国目前普遍采用的是以民用建筑可靠性鉴定标准GB50292-1999和工业厂房可靠性鉴定标准GBJ144-90为代表的鉴定方法。它们总体上属于实用鉴定法，但在一些原则性的规定和具体条款上已引入概率鉴定法的思想。从发展趋势上讲，概率鉴定法仍然是可靠性鉴定方法发展的方向，其理论基础是既有结构可靠性理论。 1.3.2 检测技术 检测技术是建筑物可靠性鉴定所依赖的重要工程技术

31、，它们的开发和应用在相当程度上决定着建筑物可靠性鉴定的水平。当前建筑物检测技术的发展呈现以下趋势： (1) 检测内容趋于系统和深入 除了材料强度、构件尺寸和破损状况、结构变形和位移等，当前检测技术所测试的内容已扩展到材料、构件、结构的其它几何、力学性状以及物理、化学性状，如混凝土材料的含水率、水泥含 7 量、氯离子含量、pH值和抗渗性，混凝土内部钢筋的位置、直径和锈蚀状态，构件内部裂缝、缺陷的发展，构件表面温度，构件的工作应力和静态、动态应变，结构动力特性和动力反应等。这些内容不仅涉及到建筑物的安全性和适用性，也涉及到建筑物的耐久性和使用寿命，检测内容的完善有助于人们更全面、深入地了解和掌握建

32、筑物的性能和状况，为建筑物的可靠性鉴定提供更充足的依据。 (2) 检测方法日益先进和丰富 建筑物的检测方法发展较快，有很多技术已相当成熟，进入工程实用，如测试混凝土强度的回弹法、取芯法、超声回弹综合法和后装拔出法，测试混凝土缺陷和内部钢筋位置、直径的超声法，测试钢材和焊缝缺陷的超声法、射线法、磁粉法、渗透法和涡流法，测试构件表面温度的辐射测温法等。目前仍有许多机械、物理和化学的检测方法处于研究、开发之中，较为突出的包括测试混凝土强度的贯入阻力法和测钉压入法，监测混凝土裂缝、缺陷发展和测试混凝土强度、工作应力的声发射法，测试混凝土缺陷和钢筋位置的电磁法和放射线法，测试混凝土缺陷的红外线摄影法，测

33、试混凝土含水率的电阻法、电容率法和中子散射法，测试混凝土水泥含量的中子活化法，测试混凝土抗渗性的透气法，测试钢筋位置、直径、锈蚀状况和钢材涂膜厚度的电磁感应法，测试钢筋锈蚀状态的自然电位法和线性极化法等。这些方法较已有的方法具有更多的优点，它们的开发和应用将提高测试的精度，扩展测试内容，为建筑物的检测提供更完备和先进的工具，也使工程技术人员能够在更大的范围内，根据建筑物和环境的具体情况选择适宜的检测工具。 (3) 检测仪器集成化和智能化 集数据采集和分析于一体、功能齐全、操作简便的检测仪器更多地得到了开发和应用，如可自动对建筑物进行多踪时域分析和频域分析的动测设备，根据温差探测混凝土的龟裂、破

34、损部位的红外热摄像仪，采用轮式电极测试混凝土内部钢筋锈蚀状况的电位差式钢筋腐蚀检测仪，自动确定混凝土裂缝分布、宽度、长度等的彩色图像分析系统等。检测仪器的集成化和智能化不仅提高了检测工作的效率，而且可在很大程度上减小测试、分析工作中的人为错误和误差，为人们及时、准确地掌握建筑物的技术状况和环境条件提供先进的工具，这对于工程事故的处理和抢修有着特别重要的意义。 1.3.3 维修、加固、改造理论和技术 建筑物维修、加固、改造理论和技术的主要发展方向包括： （1） 受损构件的力学性能 有先天缺陷、截面损伤、钢筋锈蚀等现象的受损构件的力学性能，与完好构件有着一定差别。首先，构件受损后的力学性能和状态会

35、发生相应的变化，一般会导致受损构件出现应力集中现象，受压构件的附加弯矩增大，锈蚀钢筋的名义强度下降等。其次，受损构件的破坏机理可能改变。例如，在保护层因钢筋锈胀而脱落之后，钢筋与混凝土之间的粘结性能下降，严重时剪应力在两者之间难以可靠传递，这可能会改变钢筋混凝土构件破坏的机理。第三，即使破坏机理不改变，构件受损后的控制截面和破坏类型也可能发生变化。例如，当构件的损伤发生在钢筋的锚固区时，锚固破坏就可能成为起控制作用的破坏类型。 8 （2） 加固、改造的基本原理和设计方法 结构经加固或改造之后，其力学性能同样会发生较大的变化。首先，加固、改造前原有结构已具有一定的应力、应变水平，在后期受荷时构件

36、新加部分的应力、应变水平一般低于原有结构的应力、应变水平，这种现象称为“应变滞后现象”，它对结构的力学性能有较大影响；其次，结构的新、旧部分不是一次构成的，两者共同受荷时存在着协同工作问题，如新旧混凝土之间、混凝土构件与加固的外包钢材之间都存在着协同工作问题，它对结构的力学性能同样有着较大影响；第三，在加固、改造过程中有许多环节是通过特殊的构造措施和施工技术保证的，如后加钢筋的锚固，钢构件焊缝的补强加固等；第四，不恰当的加固、改造方案可能对原结构产生负面的效应，如增大基底应力，改变结构质量或刚度的分布等。这些决定了结构的加固、改造有着不同的力学原理和特殊的问题，并不能完全套用新建结构的分析理论

37、和设计方法。 （3） 新型材料的开发和应用 结构维修、加固、改造的主要材料包括：恢复和提高结构承载能力的修复、加固材料，保证结构新旧部分协同工作的粘结、锚固材料，增强结构耐久性的防护材料等。目前得到较广泛关注的新型材料有碳纤维、复合纤维、高性能复合水泥灌浆料、钢纤维混凝土等修复、加固材料，混凝土界面处理剂、环氧砂浆等粘结材料，防腐砂浆、锈蚀钢筋表面处理剂等防护材料。 （4） 维修、加固、改造方法和技术 这方面的发展较快，目前的维修、加固、改造方法和技术已相当丰富，基本可概括为：受损构件的修复和防护技术，包括各类构件先天缺陷、裂缝、缺损等的修补技术和特殊环境下的防腐、防撞、隔热等防护技术；上部结

38、构的加固技术，包括限荷和卸荷法、改变传力路径法、增设侧向支撑和约束法，加固材料与原构件相同的加大截面法、喷射混凝土法、压力灌浆法、绕丝法和焊缝补强法，加固材料与原构件不同的外包钢法、外包混凝土法、粘钢法、外粘碳纤维法、夹板墙法、增设扶壁柱法、压力灌浆法等；上部结构的解体和更新技术；建筑物的改造和扩建技术；地基加固和基础托换技术。 （5） 建筑物的复位、纠偏和移位技术 建筑物的不均匀沉降和倾斜事件并不罕见，因倾斜过度而拆除建筑物的实例也有发生，但是在一般情况下人们能够通过技术手段使建筑物复位或阻止沉降、倾斜的进一步发展，保证建筑物继续使用，这种技术目前已相当成熟。随着城市、企业改造规模的扩大，改

39、变既有建、构筑物位置的要求也越来越多，但是一座建筑物的重量一般都在千吨甚至万吨之上，要完好地将建筑物平移甚至转动，在技术上有较大难度，也具有较大的风险。移位工程开展较早的是俄罗斯、东欧和欧美等国家，我国20世纪90年代初开始应用这项技术，目前已成功平移和旋转了几十栋建筑物，包括六七层砖混结构和五层框架结构的建筑物。 9 二 建筑物可靠性鉴定 2.1 基本思想 既有建筑物的可靠性鉴定和拟建建筑物的可靠性设计并没有本质差别，它们都是通过对各种不确定因素的分析，控制或判定建筑物的可靠性水平，其理论基础都是结构可靠性理论；但是，既有建筑物毕竟已成为现实的空间实体，并经历了一定时间的使用，在具体的分析和

40、评定过程中并不能完全套用结构设计中的分析和校核方法。 1. 时间 建筑物可靠性鉴定的实质是对既有建筑物在未来时间里能否完成预定功能的一种预测和判断，是对未来事物的推断。虽然建筑物当前的状况对建筑物的可靠性有着重要的影响，是建筑物可靠性鉴定的主要依据，但仅仅评定建筑物当前的状况并不是可靠性鉴定的目的，人们最终关心的应是建筑物在未来时间里能否像期望的那样安全和适用。在既有建筑物的可靠性鉴定中，首先应明确所考虑的时间区域，着眼于建筑物和环境未来可能的变化。 对于拟建建筑物的设计，国内外标准均规定了统一的时间区域，即设计使用年限，它指设计规定的结构或结构构件不需进行大修即可按预定目的使用的年数，一般取

41、为50年。对于既有建筑物的可靠性评定，国内外标准对其所考虑的时间区域有不同的称谓和定义。国际标准结构设计基础既有结构的评定ISO13822:2003称其为剩余使用年限，指预期或期望既有结构在拟定的维护条件下工作的周期。我国在相关国家标准的修订中则倾向于称其为评估使用年限，指可靠性评定所预估的既有结构在规定条件下的使用年限。它们都是与设计使用年限并行的概念。 既有建筑物可靠性评定所考虑的时间区域，正如国际标准结构可靠性总原则ISO2394:1998和欧洲规范结构设计基础EN 1990:2002针对可靠性设计所指出的，代表了对结构使用时间的要求。虽然该时间区域的确定可与结构使用寿命的预测结合，但其

42、本身仍然指对结构使用时间的要求。为区别这种含义，这里将可靠性鉴定所考虑的时间区域称为目标使用期，具体指预先规定的结构或结构构件不需进行大修即可按预定目的继续使用的年数。 虽然既有建筑物的可靠性与其使用历史有关，但评定目的本身与过去的使用时间及原先的设计使用年限并无特定的关系。从工程角度讲，无论既有建筑物的使用时间是否超出原先的设计使用年限，其目标使用期都应根据既有建筑物具体的使用要求确定，需考虑结构具体的使用目的、使用计划（如工艺改造周期和计划）、使用状况等，具有一定的灵活性，这不同于对设计使用年限的要求。按照工程习惯，对于新建成的既有建筑物，一般侧重于考虑原先的设计目标，以原先的设计使用年限

43、作为目标使用期，以保证结构的使用年限不低于原设计的要求。对于已使用一定时间的既有建筑 10 物，一般侧重于考虑现实的使用目标，根据具体的使用要求确定目标使用期，其数值一般较设计使用年限短。 2. 前提条件 拟建建筑物可靠性分析的前提条件，是建筑物能够得到正常设计、正常施工、正常使用和正常维护，诸如设计失误、施工缺陷、使用不当、维护不周等均不在考虑之列。对于既有建筑物，其原始的设计工作、施工工程已完成，并经历了一定时间的使用，曾经出现的设计失误、施工缺陷、使用不当、维护不周等已成为既定的事实，分析和评定既有建筑物的可靠性时不能想当然地认为建筑物得到了正常的设计、施工、使用或维护，而应以现实的态度

44、考虑设计失误、施工缺陷、使用不当、维护不周等可能产生的不利影响。既有建筑物可靠性分析和鉴定的前提条件一般仅指未来目标使用期内建筑物能够得到正常的使用和维护；除此之外，在一些场合下，还可能对既有建筑物的使用和维护提出特殊的要求，其目的主要是提高结构的可靠性，或延长结构加固、更新的周期，亦属于既有建筑物可靠性分析、评定的前提和条件。 例如，对于重级工作制（A6和A7工作级别）吊车梁，国家标准钢结构设计规范GB50017-2003要求吊车梁上翼缘与制动桁架传递水平力的连接，宜采用高强度螺栓的摩擦型连接。如果既有的吊车梁已采用了焊缝连接，且目前未出现疲劳破坏现象，对于这一工程问题，彻底的解决方案当然是

45、更换吊车梁的连接，但这将影响结构的使用，更换过程中还可能损害吊车梁、制动桁架的性能，因此并不是现实中理想的方案。可考虑的另一种方案是观察使用，即不更换吊车梁的连接，但要求在后期的使用中对吊车梁的连接进行有效的监控，保证及时发现吊车梁连接的异常状况，待发现异常时再按预定方案修复，从而延长加固或更换的周期。因此，从减小工程措施的角度考虑，鉴定中可接受吊车梁目前的连接方式和状况，但要求后期必须对吊车梁的连接采取有效的监控措施，并以其作为可靠性评定的前提和条件，这是对后期使用和维护的一种特殊要求。 再例如，计划n年后对桥梁结构进行加固，目前需对桥梁结构这n年里的可靠性进行评定，以避免采取加固措施之前发

46、生意外。为此，评定中可要求限定车辆荷载，规定更严格的检查和维护规则，监控桥梁结构关键部位的状态，并在此为前提或条件分析和评定桥梁结构的可靠性，使桥梁结构在这n年里的可靠性尽可能满足要求，能够安全使用到采取加固措施之时。 既有建筑物可靠性分析、鉴定的前提和条件往往对鉴定结论有直接的影响，在既有建筑物可靠性分析、鉴定的结论中，明确所依附的前提和条件对于完整阐述可靠性分析、鉴定的结论，准确理解既有建筑物所具有的可靠度水平，都是必要和极其重要的。 3. 功能要求 结构可靠性的核心是结构完成预定功能的能力，国内外标准对结构预定功能的规定基本一致，习惯上被分为安全性、适用性、耐久性三个方面。这些规定都是原

47、则性的，结构能否完成预定的功能具体是以极限状态为标准来判定的，它相当于结构或结构构件的失效准则，是判定结构失效与否的具体标准，它们应具有明确的标志和限值。 但是，由于规范的修订和变化，既有建筑物原先设计时所考虑的极限状态或失效准则，可能与现行规范的规定存在差异，具体表现为两个方面：极限状态或失效准则的设置发生了变化，即现行 11 规范可能增设新的控制指标；极限状态或失效准则的具体控制标准发生了变化，现行规范可能规定更严格的限值。极限状态或失效准则直接影响着既有建筑物可靠性分析和鉴定的结果，也决定着既有建筑物可靠性具体的含义。对于既有建筑物的可靠性评定，国内外的标准在失效准则方面有着一致的规定，

48、即以现行规范规定的极限状态作为判定结构失效与否的标准。 此外，如果是因用途变更、改建、扩建等原因而对建筑物的可靠性进行鉴定，就必须考虑功能要求上可能发生的变化，它们会改变原先设计时所依据的控制指标和限值。例如，如果原先封闭的建筑物需要改变为开敞的形式，或原先干燥的内部环境因生产工艺的改变而变得潮湿，那么对钢筋混凝土构件裂缝宽度的限值就会变得更加严格。既有建筑物的可靠性鉴定应考虑新的功能要求以及相应的控制指标和限值，以建筑物完成新的预定功能为目标，这样才更符合建筑物可靠性鉴定的目的。 4. 评定标准 既有建筑物多数是依据过去的标准和规范设计的，它们的基本原则、方法以及隐含或规定的可靠度水平与现行

49、标准和规范的规定往往存在着差别。依据不同版本的标准和规范，对既有建筑物的可靠性鉴定往往会有不同的结论。 国际标准结构可靠性总原则ISO2394:1998和结构设计基础既有结构评定ISO13822:2003明确规定，对既有结构的评定应以ISO2394:1998所规定的新的总原则为基础，而既有结构原先设计时所依据的规范只可作为参考文献使用。国家标准民用建筑可靠性鉴定标准GB50292-1999和工业厂房可靠性鉴定标准GBJ144-90等规定，除了执行该标准外，尚应符合现行国家标准和规范的规定。国内外相关标准和规范对评定依据的规定基本一致。实际上，标准和规范不仅是工程实践中应共同遵守的准则和依据，也

50、是先进理论与技术、公认可靠度控制标准的体现，现行标准和规范则代表了当前成熟、公认的成果。在既有建筑物的可靠性鉴定中，以现行标准和规范为依据，是保证既有建筑物技术先进性和可靠度水平的基本措施。 但是，完全按照现行标准和规范评定既有建筑物，可能导致结构加固工程的规模过大，而且一些按近期规范设计的既有建筑物可能因标准、规范的修订而不满足现行标准和规范的要求，这些常常会引起工程技术人员的疑虑。需要说明，一定比例的既有建筑物的可靠度低于现行标准和规范规定的可靠度水平，是结构性能劣化、技术进步、社会价值观改变的必然结果，是任何时期都必须面对的普遍问题。人们对建筑物可靠性水平的要求目前是以目标可靠指标来表达

51、的，它本质上是对结构可靠概率的一种限值，低于该值并不一定意味着结构失效或破坏，只是失效或破坏的可能性超出了公认的标准。如果既有建筑物的可靠指标仅在较小程度上低于当前规定的限值，完全将结构判为不满足要求并采取加固措施，则显得过于严格，亦不符合可持续发展的思想。更为重要的一点是，现行标准和规范主要适用于拟建结构的分析和设计，并不能直接应用于既有建筑物的分析和评定；而且结构设计的基本通则是“保守”，而既有建筑物的评定宜以“最小结构处理”为目标，即尽可能保全结构，减小对结构采取的措施。 在评定既有建筑物的可靠性时，首先应采取适当的措施尽可能保全结构，如考虑较短的目标使用期、降低的目标可靠度水平、结构实

52、际的性能和结构上实际的作用，采用更精确的可靠度评定方法，对结构进行精确的分析或试验等。其次，可赋予评定标准以一定的弹性：如果既有建筑 12 物的可靠度仅在较小程度上低于现行标准和规范的规定，原则上可予以接受，不采取措施或仅采取适当的维修措施；对于那些可靠指标相差较大和很大的结构，则不能接受，必须采取加固措施。采取这样的评定标准，不仅可将既有建筑物可靠度相对现行标准、规范的差距限定在一定的范围之内，又可控制加固工程的规模，是一条从总体上提高和保证既有建筑物可靠性的现实途径。 5. 评定依据 建筑物可靠性鉴定的对象是现实、特定的空间实体，基本方法是根据历史预测和判断结构的未来。既有建筑物及其所处的

53、环境为人们提供了可贵的历史和当前信息，这些信息最有效地描述了建筑物和环境过去的变化轨迹和当前的性状，如混凝土材料当前的强度、构件当前的使用状况、结构曾遭受的灾害、屋面构造层的实际荷重等，它们对于合理预测建筑物未来时间里的性能和各种作用有着非常重要的意义。既有建筑物的可靠性鉴定必须以建筑物及其环境自身的信息为依据。 建筑物原始的设计图纸等资料并不是可靠性鉴定的直接依据，它们与建筑物、环境的实际情况不一定完全一致，只有在核实之后才可将其作为鉴定的依据。鉴定所依据的信息还应包括涉及建筑物、环境未来变化的信息，如建筑物的使用和维护计划、改造计划等，它们对建筑物未来的可靠性亦有直接的影响。 既有建筑物的

54、可靠性鉴定必须与调查、检测工程结合，这是既有建筑物可靠性鉴定的显著特点之一。但是在实际工程中，由于主、客观条件的限制，人们能够获得的信息往往有限，完全依据建筑物、环境自身的信息鉴定建筑物的可靠性并不现实，在许多场合下需要参考或引用类似建筑物或环境的信息和数据，但在引用这些信息和数据时，仍需以建筑物、环境自身的信息为依据评判引用的合理性。 总之，在既有建筑物的可靠性鉴定中，应明确其目标使用期和前提条件，着眼于建筑物和环境未来可能的变化，以建筑物和环境自身的信息为依据，以建筑物完成新的预定功能为目标，以现行标准规范为评定的依据，并赋予评定标准以一定的弹性。 2.2 建筑物可靠性评定体系 2.2.1

55、 评定对象 在建筑物的可靠性评定中，一般将评定对象划分为三个层次，如国家标准民用建筑可靠性鉴定标准GB50292-1999将评定对象划分为鉴定单元、子单元和构件三个层次，修订中的工业建筑可靠性鉴定标准将评定对象划分为鉴定单元、结构功能系统和构件三个层次。从系统科学的角度讲，它们分别代表了系统、子系统、系统要素三个层次。 鉴定单元一般指整个建筑物或建筑物中相对独立的部分，属于一个相对独立的系统，是可靠性鉴定的最高层次，最终的鉴定结论将针对这个层次给出。对于规模较小、形式简单的建筑物，一般直接将整个建筑物作为一个单元鉴定。对于规模较大、形式复杂的建筑物，则宜根据各部分的建设年代、结构形式、使用状况

56、、环境特点等将其划分为若干个鉴定单元，一般以变形缝所划分的建筑 13 物单元作为鉴定单元。如果仅对建筑物中一些相对独立的部分进行鉴定，如工业厂房中的屋盖系统等，一般也以变形缝来划分鉴定单元。 子系统包括鉴定单元中的承重系统和围护系统，必要时还应包括给排水、供热、通风等其它系统。系统要素则指子系统的各个组成部分，如承重系统中的各个承重构件。 承重系统是鉴定单元的空间传力体系，承受和传递各种作用，并为其它功能系统提供支承骨架，是鉴定单元中最重要的功能系统。承重系统习惯上被划分为地基基础、上部承重系统两部分，但从评定的角度讲，将基础归入上部承重系统要更为合理。例如，对于采用独立基础的单层工业厂房，将

57、基础归入上部承重系统中评定，更有利于对承重系统的可靠性作出评价，并且便于对基础的整体性进行评价。这时的上部承重系统将由包括基础的各种承重构件组成。 除了结构构件（包括基础），上部承重系统中还应包括围护系统中的基础梁、墙梁和承重墙以及圈梁、构造柱、支撑等。砌体房屋中的圈梁、构造柱以及工业建筑中的支撑等，在设计中虽然常常是按构造设置的，但在整个空间传力体系中，它们也发挥着传递荷载、增强结构刚度、保证结构整体性和稳定性、减小结构振动等作用，同样是传力体系中不可缺少的环节，也宜将它们归入上部承重系统中。 在建筑物的可靠性评定体系中，对围护系统的评定主要考虑的是对承重系统的整体防护功能，即阻止和减小环境

58、中各种因素对承重系统的不利影响，包括自然力的风化作用、工业环境的侵蚀作用（包括酸液对基础的侵蚀作用）、生产活动的不利影响（如碰撞、磨损）等。围护系统的组成一般包括屋面、墙体门窗、楼面地面、防护设施等，其中防护设施指保温、隔热、隔冷、防尘、防湿、防腐、防撞、防爆、安全等设施，多数设置于工业建筑中。 给排水、供热、通风等其它系统在特定的情况下也可能对承重系统的可靠性产生不利的影响。例如，在湿陷性黄土地区，如果给排水系统、供热系统的地下管道泄漏，使地基长期受水浸泡，则可能造成地基沉陷（湿陷）和建筑物的不均匀沉降，给上部承重系统带来危害。因此，在特定情况下，也宜将它们纳入鉴定单元可靠性的评定体系中。

59、需要说明，鉴定单元中的各个系统是按功能来划分的。对于承重墙体而言，在承重系统中强调的是它的承重功能，在围护系统中则强调它的防护功能，评定中应区别对待。 2.2.2 评定项目 1. 鉴定单元的评定项目 一般认为结构的可靠性包括安全性、适用性、耐久性三个方面，但实际上耐久性是结构可靠性中涉及材料损伤的特殊内容，概念上从属于结构的安全性和适用性，因此鉴定单元可靠性评定的基本内容和项目应是它的安全性和适用性，对耐久性的评定应包含于安全性和适用性的评定中。 大体而言，将耐久性的评定融入安全性、适用性评定中的方式有三种： 1) 在结构的力学分析和校核中，考虑材料、构件性能可能发生的衰减，将耐久性直接反映于

60、安全性和适用性的评定之中，不再对其单独评定。这是比较理想的方法，但需要掌握材料、构件性能的衰减规律，分析和评定的难度较大。 2) 先假定材料、构件的性能在目标使用期内保持不变，对安全性和适用性进行评定，然后考虑 14 耐久性的影响，对安全性和适用性的评定结果进行修正，这种方法较为实用。 3) 在同样的假定下对安全性和适用性进行评定，但要求在后期的使用中必须采取必要的措施保证材料、构件的性能不衰减或仅有较小的衰减。这种方法对后期维护的要求较高，一般适用于目标使用期较短、结构使用状况和使用环境较好的情况。 由于围护系统中承重构件的承重功能已归入承重系统的安全性中评定，因此鉴定单元的安全性完全决定于