建筑骨架結構安全性綜合檢測方法

趙麗娟

（貴州省建設工程質量安全監督總站，貴州 貴陽 550001）

0 引言

根據建筑工程質量驗收方反饋的數據可知，我國的土建工程質量問題仍不容忽視，部分既有建筑在投入使用一段時間后依舊出現顯著的失穩現象[1]。因此，對結構的檢測、監測及相關的測試工作仍有待進一步完善[2]。目前，我國的施工質量評定、運行狀態檢測和實驗研究仍在發展階段，為延長結構壽命、提高建筑經濟效益，有關單位設計建筑結構安全性檢測方法，現有的方法不僅為工程階段性施工提供了技術保證，也為建筑工程竣工質量驗收提供了支持。現階段，工程結構檢驗技術已被廣泛運用于各行各業，但在大多數的工程實踐中，都不能以建筑實體為實驗目標，尤其是大型、復雜、特殊的工程結構，更是不能進行任何有可能導致結構損壞的實驗[3]。為克服此方面問題，本文以某建筑工程項目為例，設計一種針對建筑骨架結構的安全性綜合檢測方法，旨在通過此次設計，為建筑的抗震鑒定、結構體系布局優化設計提供參考性指導意見。

1 建筑骨架架構幾何測量與外觀缺陷損傷檢查

考慮到對建筑所有骨架架構進行幾何測量工作量較大，因此，結構和部件的幾何尺寸檢驗可以采用下列方法進行抽樣檢驗[4]。其一，在圖樣數據齊全時，可進行實地取樣復查，取樣方式可以從不同的樓層中選取3 個不同的構件進行檢驗，如果某個類型的構件在檢測中發生偏移，則可以對此類構件進行兩次取樣，以確定構件的具體幾何尺寸[5]。其二，倘若數據不足或圖樣數據存在問題時，則需進行結構布置、層高及構件尺寸檢查，結構構件尺寸的檢查根據層狀構件的種類進行，每批取樣不得少于3 次，且符合結構布置及構件剖面尺寸的規定。在此過程中需要注意的是，使用的構件，其斷面形狀發生改變時，應標明所測斷面尺寸的位置。

在此基礎上，進行建筑骨架架構外觀缺陷損傷的檢查，檢查過程中，首先繪制建筑架構立面示意圖，如圖1 所示。

圖1 建筑立面骨架示意圖

根據調查情況，對建筑骨架結構外觀損壞進行深入檢驗。在此過程中，根據與構件長度垂直的方向測量節點尺寸，直徑小于10mm 的節點位置進行測量。在每支撐結構邊1m 處進行3次測量，求出其平均傾角高度，將其最大傾角作為斜紋的探測值[6]。在進行建筑骨架結構扭紋檢測時，需要在其上部結構上取1m 的材長測量3 次，將其平均傾斜高度作為扭紋的測量值。在進行結構裂縫檢測時，使用探測法進行裂縫深度的探測，利用裂隙塞尺、裂縫寬度計等測量裂縫寬度，用鋼尺測量裂縫長度。按照上述方式，完成建筑骨架架構幾何測量與外觀缺陷損傷檢查。

2 建筑骨架上部結構承重受力與變形狀態檢測

檢測過程中，將建筑骨架架構抗壓強度技術規范文件作為參照，結合鉆芯修正法與回彈法，進行建筑骨架架構中柱、主要梁的強度檢測[7]。為確保檢測結果的標準性，按照式（1），進行骨架結構中主要梁、柱修正系數的計算。

式中：η表示骨架結構中主要梁、柱的修正系數，需要精確到0.01；N表示骨架結構中集成構件總數；fi表示建筑骨架結構中第i個構件的抗壓強度，單位為MPa，需要精確到0.1；fc表示建筑骨架結構中第c個構件的抗壓強度標準值（換算值）。完成對建筑骨架上部結構在檢測前的修正處理后，注意檢查上部結構中骨架柱、骨架梁、次梁等承重性構件。在此基礎上，采用三維激光掃描儀、全站儀、水準儀、拉線尺等輔助性設備，對建筑骨架結構中構件進行受壓、受彎、斗拱受力、變形等安全檢查。將承重柱、承壓構件的兩端固定，檢查柱腳與柱腳發生錯位、柱頭發生位移、柱腳出現凹陷、柱身橫向彎曲變形、斷裂、劈裂情況下的承重受力[8]。著重檢查骨架柱垂直度，考慮到此參數對整個骨架結構的安全性和穩定性都是有益的，因此在檢測時要注意柱頭位移的方向和柱子的斷面變化。對于建筑結構屋頂等圍擋結構的變形，其重點包括屋頂瓦片開裂、松動、脫落、木望板滲漏、腐朽、撓曲變形等；防護結構的變形檢驗主要為結構凹陷、凸起等[9]。按照上述方式，完成建筑骨架上部結構承重受力與變形狀態檢測。

3 超聲波安全性綜合檢測結果等級劃分

在上述設計內容的基礎上，引進超聲波技術，根據綜合檢測結果，進行建筑骨架安全性等級的劃分。在此過程中應明確超聲波檢測技術是建筑工程項目施工質量驗收中最常用的一種檢測手段[10]。其波長具有穿透力大的特點，在遇到不同的介質時，會產生反射、折射、繞射、波形變換等現象。超聲波和光波一樣，都是有方向的，可以用于骨架損傷結構的定位，超聲波檢測有兩種方法：反射式和穿透式。由于穿透法沒有反射法靈敏，所以在實際檢測中，通常都是利用反射方法對鋼材類建筑骨架進行檢測，即通過反射波的聲壓判斷結構缺陷程度。在此過程中，可根據建筑骨架結構厚度，設計超聲波安全性綜合檢測結果等級劃分標準。相關內容如表1 所示。

表1 超聲波安全性綜合檢測結果等級劃分標準（缺陷長度）

表1 中，A 表示建筑骨架板材厚度。

根據超聲波檢測反饋結果缺陷長度，進行缺陷等級的劃分，根據建筑骨架架構的設計標準與質量驗收需求，確定其結果的安全等級。按照上述方式，實現超聲波安全性綜合檢測結果等級劃分，完成建筑骨架結構安全性綜合檢測方法的設計。

4 實例應用分析

上文從三個方面，完成了建筑骨架結構安全性綜合檢測方法的設計，為實現對該方法在實際應用中檢測效果的分析，下述將以某地區三層建筑工程項目為例，開展如下文所示的實驗。

實驗前，安排技術人員在現場進行調查，根據合同內容與初步調查結果可知，該建筑工程項目為三層鋼骨架綜合建筑樓，建筑基本情況如表2 所示。

表2 建筑基本情況

掌握建筑結構基本情況后，對該項目所在地進行地質勘查，根據勘察結果可知，場地的巖土構造比較簡單，巖石和土壤的分布均衡性較差，土層厚度在1～12m 之間，巖體起伏較大，石芽呈隆起狀態，由上到下土層的分布是四系耕土、殘積紅粘土、石灰巖。

本工程的骨架結構為柱下樁基，墻體為墻下條形地基，以石灰巖土為主。現場調查發現，在建筑地基和承重構件的交界處，沒有出現傾斜、水平和垂直裂縫，地基周圍沒有滑坡、滑移、開裂等現象。對該建筑物的室內外地面進行檢測，并無地下室及1 樓地面裂縫，但建筑物周圍的戶外地面存在裂紋，最大裂縫寬度達50mm，一層外墻與外立面的交界處出現裂紋，最大裂縫寬度為10mm，戶外臺階與戶外地板的交界處存在裂紋，裂紋的最大寬度為12mm。裂縫的出現主要是因為原址的回填土沉降，根據質檢單位鑒定后，明確現場直接勘查到的裂縫不會對建筑物安全性造成任何影響。

在進一步開展研究中，該建筑工程項目于2022年完成施工，其中一層結構與二層結構已經完全裝修，三層仍未裝修。同時，由于該建筑工程項目的施工驗收資料不全，導致無法進行該建筑骨架結構安全性的綜合檢測，現受到房地產與開發公司的委托，進行該建筑骨架結構安全性綜合檢測。

檢測過程中，選擇三層建筑結構中的一個測區，使用本文設計的方法，對其進行荷載測試。測試過程中，在測點持續增加測試荷載，統計測區的變形增量，在測試過程中，人工測量荷載增加過程中的變形增量。將人工測量結果作為參照，將其與本文設計檢測方法中提出的超聲波技術檢測結果進行對比分析，將其作為檢驗本文方法實際應用中效果的關鍵指標之一，具體如圖2 所示。

圖2 人工測量結果與本文方法檢測結果對比

從圖2 所示的結果可以看出，人工測量結果與本文設計檢測方法所得到的不同測試荷載下的結構變形增量幾乎一致，由此可以說明本文設計的方法在實際應用中具有一定可靠性。

在已知該建筑第三層骨架安全性檢驗達標的基礎上，使用本文設計的方法，將第三層劃分為三個測區，根據測區構件的基本條件與骨架結構的基本參數，進行測區安全性的綜合檢測，統計檢測結果，相關內容如表3 所示。

從表3 所示的內容可以看出，三個測區的骨架變形比值分別為12.9%、19.4%、13.1%，三個數值均滿足骨架變形比值中，骨架變形比值＜20%的需求，說明該建筑第三層骨架安全性檢驗達標，即本文方法的檢測結果與已知結果一致。

表3 建筑第三層骨架安全性綜合檢測結果

5 結論

本文通過建筑骨架架構幾何測量與外觀缺陷損傷檢查、建筑骨架上部結構承重受力與變形狀態檢測、超聲波安全性綜合檢測結果等級劃分，完成建筑骨架結構安全性綜合檢測方法的設計。完成設計后，以某地區三層建筑工程項目為例，開展實例應用實驗，實驗結果證明：該方法可以精準檢測到建筑骨架結構的變形情況，為建筑結構布局優化設計與后續抗震鑒定等相關工作的實施提供相對真實的數據作為支撐。因此，可以在后續的工作中，結合建筑工程施工質量驗收的實際需求，進行與之方面工作的進一步優化，為我國建筑行業的發展予以助力。