信息技术在建筑改造前的鉴定分析研究

苟卫强,成佳宁,杨 鹏,金兆鑫,张海燕

(1.兰州石化职业技术大学 土木工程学院,甘肃 兰州730060; 2. 甘肃土木工程科学研究院有限公司,甘肃 兰州 730020)

既有建筑物在加固改造之前必须对其进行检测鉴定,只有经过详细的检测鉴定,才能精确地掌握建筑物的现状,通过可靠性鉴定评估其是否满足加固改造的条件[1]。因此,既有建筑物可靠性鉴定和加固改造成为当下重要的工程技术[2],具有广阔的工程应用前景,也能够带来显著的社会经济效益。“三位扫描+BIM+GIS”多维信息技术的应用,可以提高建筑检测鉴定工作效率,多项技术的融合可以加强信息流通、工作流畅。既有建筑结构可靠性鉴定是通过既有建筑工程信息及现场检测获取建筑信息数据,在此基础上分析建筑结构的现状,通过现场检测,多维信息技术获取数据,最后,对既有建筑进行可靠新鉴定分析。传统鉴定过程中,现场检测工作量大,通过多维信息技术可以快速获取建筑信息,建立建筑信息模型,大大提高工作效率及精度,为后期改造提供有力的依据。

1 工程概况

某工业厂房在使用过程中排架柱上出现了裂缝,钢筋也有锈蚀,已经影响到该建筑物的正常使用。该厂房跨度为30m,结构形式为单层两跨钢筋混凝土排架。

2 检测鉴定目的

通过对该建筑物现状进行详细的现场调查、检测,通过多维信息技术采集数据,整理数据,建立模型计算,最终从安全性、使用性及可靠性对结构体系进行评定,综合评定鉴定单元的可靠性,对该建筑物进行可靠性评定。

3 检测鉴定内容及技术路线

3.1 检测鉴定内容

按照我国相关标准规定[3],通过现场调查、检测和结构验算,可靠性、安全性、正常使用性方面对构件及结构体系进行鉴定分析,利用信息技术结构抗震性能进行验算,并且进行鉴定评价,对鉴定单元进行综合性的评定。检测鉴定主要包括地基基础及主体结构,从构件尺寸、结构强度、结构构件缺陷和损伤检测鉴定、结构构件腐蚀检测鉴定、结构抗震性能等方面进行检测分析[4]。

3.2 检测鉴定技术路线

通过利用多维信息技术,现场采集数据,建立信息模型,分析数据,最后进行鉴定分析评定,提出结论及建议。具体流程如图1所示。

4 构件的可靠性鉴定分析

通过现场数据结合信息技术,进行数据处理,建立模型,对结构进行承载力计算,最后提出鉴定分析结果。

4.1 构件的安全性评定

分别对混凝土构件及钢构件进行安全性评定。

4.1.1 混凝土构件

1)承载能力

对排架柱进行承载力验算,综合考虑排架柱混凝土及内部钢筋已出现较严重的腐蚀及缺陷损伤影响等不利因素,排架柱承载能力均评定为c级。

经现场检测,吊车梁混凝土强度均高于原设计要求,混凝土表面无明显裂缝、破损现象,因此,承载力评定为a级。屋面板采用瓦楞铝板,大部分铝板完好,表面无明显腐蚀现象,工作暂无异常,因此,承载力评定为a级。

2)构造和连接

混凝土结构构件构造基本合理,构造评定为a级。混凝土结构预埋件无明显问题,但预埋件普遍存在锈蚀现象,预埋件评定为b级。混凝土结构连接节点的焊缝或螺栓连接方式正确,无局部拉脱、滑移等现象,但普遍存在锈蚀现象,局部螺栓缺失,连接节点的焊缝或螺栓评定为c级。具体评定结果如表1所示。

表1 混凝土构件安全性等级评定表

4.1.2 钢构件

承载能力(包括构造和连接),经承载力验算,综合考虑钢结构构件实际构造连接、缺陷损伤、腐蚀影响等不利因素,钢构件承载能力综合评定为b级。

4.2 构件的使用性评定

4.2.1 混凝土构件

经过现场数据采集,结合鉴定标准,分别对混凝土裂缝、变形、缺陷和损伤、腐蚀分析,分别评级。根据以上四个项目评定结果,取这四个结果中最低等级为最终评定结果。

4.2.2 钢构件

现场检测发现挠度变形值均满足要求。因此,钢构件变形评定为a级。钢构件在施工过程中存在的偏差和使用过程中出现的永久性变形已不满足要求,因此,钢构件偏差评定为b级。钢构件与构件正常使用性有关的一般构造要求满足设计规范要求。因此,钢构件一般构造评定为a级。钢结构构件已出现腐蚀但截面还没有明显削弱,钢材表面防腐措施已不完备。因此,钢构件腐蚀评定为b级。最终钢结构使用性等级评定为b级。

4.3 构件的可靠性评定

根据已评定的结果,按着可靠性评定要求,综合评定分析,最终提出鉴定分析评级。混凝土构件可靠性评级为c级,钢构件可靠性评级为b级。

5 结构系统的可靠性鉴定分析

5.1 结构系统的安全性评定

5.1.1 地基基础的安全性评定

通过现场检测,地基基础没有发生不均匀沉降等缺陷,地基基础承载力可靠,满足要求,地基基础未对上部结构构件造成不利影响,地基基础现状良好,因此,地基基础安全性评定为A级。

5.1.2 上部承重结构的安全性评定

该承重结构结构整体性完整,支撑系统布置合理,满足安全要求,因此,根据结构布置和构造、支撑系统两个项目,结构整体性综合评定为A级。结构重要构件集含c级构件且含量少于50%,含d级构件且含量少于10%,因此,承载功能评定为C级。综合结构整体性和承载功能,上部承重结构的安全性评定为C级。

5.1.3 围护系统的安全性评定

承重围护结构中构件承载能力不满足规范要求,结构重要构件集含c、d级构件,因此,将承重围护结构评定为C级。通过现场检测,发现非承重围护结构的构造合理,连接方式正确,无缺陷或仅有局部的表面缺陷或损伤,因此,非承重围护结构的构造连接评定为B级。通过以上评定结果分析,最终,将围护系统的安全性评定为C级。

5.2 结构系统的使用性评定

5.2.1 地基基础的使用性评定

根据检测结果,由于上部结构和围护结构的使用状况基本正常,所出现的问题并非是地基基础的原因,所以,将地基基础使用性评定为A级。

5.2.2 上部承重结构的使用性评定

根据使用性等级评定要求,结合已有数据,因此,使用状况综合评定为C级。现场检测的87个排架柱中有27个层,结构侧向(水平)位移评定为B级。综合使用状况、结构水平位移,上部承重结构的使用性评定为C级。

5.2.3 围护系统的使用性评定

承重围护结构中,结构子系统中使用性评定为c级的构件含量多于25%,因此,承重围护结构的使用状况评定为C级。围护系统构造基本完好,但检测中发现外墙多处出现裂缝,因此,围护系统的使用功能评定为C级。根据围护系统使用性等级评定要求,结合已有数据,最终,将围护系统的使用性评定为C级。

5.3 结构系统的可靠性评定

5.3.1 地基基础的可靠性评定

根据现场采集的数据,地基基础未发生明显变形、不均匀沉降等缺陷,按着地基基础的鉴定要求及标准,综合鉴定分析,将地基基础的可靠性鉴定评定为A级。

5.3.2 上部承重结构的可靠性评定

根据现场采集的数据,结构整体性完整,结构布置合理,形成完整的体系,支撑系统布置合理,满足安全要求,按着上部承重结构可靠性的鉴定要求及标准,综合鉴定分析,最终评定结果如表2所示。

表2 上部承重结构的可靠性评级表

5.3.3 围护系统的可靠性评定

根据围护系统的安全性和使用性评定结果,综合评定围护系统的可靠性,取两者中较小值,最终,围护系统的可靠性鉴定评级为C级。

6 鉴定单元的可靠性鉴定

根据鉴定单元的鉴定要求,结合已对上部承重结构、地基基础、围护结构系统的评定,通过数据分析,综合评判,最终,该工程鉴定单元可靠性评定结果如表3所示。

表3 鉴定单元的可靠性评级表

7 结论及建议

7.1 结论

经现场检测鉴定,该建筑物结构构件主要存在以下问题:

1)排架柱出现了顺筋裂缝,有锈蚀的钢筋,对结构耐久性产生影响,已影响结构安全。

2)屋面瓦楞铝板局部存在破损现象,影响屋面的完整性及正常使用。

3)厂房内原有铸铁管排水系统经长期使用现已出现渗漏,对厂房内混凝土结构构件及钢结构构件均已产生不利影响。

7.2 建议

根据以上可靠性鉴定结论,建议对该厂房采取如下措施[5]:

1)建议对厂房内排架柱上柱裂缝进行封闭、修复处理,并对所有排架柱上柱进行加固补强。

2)建议对厂房内存在破损的屋面瓦楞铝板进行维修更换。

3)建议对厂房内原有铸铁管排水系统进行更换,更换为管径更大、密封性更好的轻质管材,并加强日常巡检,消除排水系统渗漏隐患。

4)建议对厂房内所有钢筋混凝土吊车梁应定期进行检查,检查其使用状况,如发现裂缝、破损、变形等缺陷时,应及时采取措施进行处理。