信息技術(shù)在建筑改造前的鑒定分析研究

茍衛(wèi)強(qiáng),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(duì)其進(jìn)行檢測(cè)鑒定,只有經(jīng)過(guò)詳細(xì)的檢測(cè)鑒定,才能精確地掌握建筑物的現(xiàn)狀,通過(guò)可靠性鑒定評(píng)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(lái)顯著的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。“三位掃描+BIM+GIS”多維信息技術(shù)的應(yīng)用,可以提高建筑檢測(cè)鑒定工作效率,多項(xiàng)技術(shù)的融合可以加強(qiáng)信息流通、工作流暢。既有建筑結(jié)構(gòu)可靠性鑒定是通過(guò)既有建筑工程信息及現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)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(guò)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè),多維信息技術(shù)獲取數(shù)據(jù),最后,對(duì)既有建筑進(jìn)行可靠新鑒定分析。傳統(tǒng)鑒定過(guò)程中,現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)工作量大,通過(guò)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(guò)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(cè)鑒定目的

通過(guò)對(duì)該建筑物現(xiàn)狀進(jìn)行詳細(xì)的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、檢測(cè),通過(guò)多維信息技術(shù)采集數(shù)據(jù),整理數(shù)據(jù),建立模型計(jì)算,最終從安全性、使用性及可靠性對(duì)結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行評(píng)定,綜合評(píng)定鑒定單元的可靠性,對(duì)該建筑物進(jìn)行可靠性評(píng)定。

3 檢測(cè)鑒定內(nèi)容及技術(shù)路線

3.1 檢測(cè)鑒定內(nèi)容

按照我國(guó)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定[3],通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、檢測(cè)和結(jié)構(gòu)驗(yàn)算,可靠性、安全性、正常使用性方面對(duì)構(gòu)件及結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行鑒定分析,利用信息技術(shù)結(jié)構(gòu)抗震性能進(jìn)行驗(yàn)算,并且進(jìn)行鑒定評(píng)價(jià),對(duì)鑒定單元進(jìn)行綜合性的評(píng)定。檢測(cè)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(qiáng)度、結(jié)構(gòu)構(gòu)件缺陷和損傷檢測(cè)鑒定、結(jié)構(gòu)構(gòu)件腐蝕檢測(cè)鑒定、結(jié)構(gòu)抗震性能等方面進(jìn)行檢測(cè)分析[4]。

3.2 檢測(cè)鑒定技術(shù)路線

通過(guò)利用多維信息技術(shù),現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù),建立信息模型,分析數(shù)據(jù),最后進(jìn)行鑒定分析評(píng)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(guò)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)結(jié)合信息技術(shù),進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,建立模型,對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行承載力計(jì)算,最后提出鑒定分析結(jié)果。

4.1 構(gòu)件的安全性評(píng)定

分別對(duì)混凝土構(gòu)件及鋼構(gòu)件進(jìn)行安全性評(píng)定。

4.1.1 混凝土構(gòu)件

1)承載能力

對(duì)排架柱進(jìn)行承載力驗(yàn)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(píng)定為c級(jí)。

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè),吊車(chē)梁混凝土強(qiáng)度均高于原設(shè)計(jì)要求,混凝土表面無(wú)明顯裂縫、破損現(xiàn)象,因此,承載力評(píng)定為a級(jí)。屋面板采用瓦楞鋁板,大部分鋁板完好,表面無(wú)明顯腐蝕現(xiàn)象,工作暫無(wú)異常,因此,承載力評(píng)定為a級(jí)。

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(píng)定為a級(jí)。混凝土結(jié)構(gòu)預(yù)埋件無(wú)明顯問(wèn)題,但預(yù)埋件普遍存在銹蝕現(xiàn)象,預(yù)埋件評(píng)定為b級(jí)。混凝土結(jié)構(gòu)連接節(jié)點(diǎn)的焊縫或螺栓連接方式正確,無(wú)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(diǎn)的焊縫或螺栓評(píng)定為c級(jí)。具體評(píng)定結(jié)果如表1所示。

表1 混凝土構(gòu)件安全性等級(jí)評(píng)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(yàn)算,綜合考慮鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件實(shí)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(píng)定為b級(jí)。

4.2 構(gòu)件的使用性評(píng)定

4.2.1 混凝土構(gòu)件

經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集,結(jié)合鑒定標(biāo)準(zhǔn),分別對(duì)混凝土裂縫、變形、缺陷和損傷、腐蝕分析,分別評(píng)級(jí)。根據(jù)以上四個(gè)項(xiàng)目評(píng)定結(jié)果,取這四個(gè)結(jié)果中最低等級(jí)為最終評(píng)定結(jié)果。

4.2.2 鋼構(gòu)件

現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)撓度變形值均滿足要求。因此,鋼構(gòu)件變形評(píng)定為a級(jí)。鋼構(gòu)件在施工過(guò)程中存在的偏差和使用過(guò)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(píng)定為b級(jí)。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(jì)規(guī)范要求。因此,鋼構(gòu)件一般構(gòu)造評(píng)定為a級(jí)。鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件已出現(xiàn)腐蝕但截面還沒(méi)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(píng)定為b級(jí)。最終鋼結(jié)構(gòu)使用性等級(jí)評(píng)定為b級(jí)。

4.3 構(gòu)件的可靠性評(píng)定

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

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(píng)定

5.1.1 地基基礎(chǔ)的安全性評(píng)定

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè),地基基礎(chǔ)沒(méi)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(duì)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(píng)定為A級(jí)。

5.1.2 上部承重結(jié)構(gòu)的安全性評(píng)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(gè)項(xiàng)目,結(jié)構(gòu)整體性綜合評(píng)定為A級(jí)。結(jié)構(gòu)重要構(gòu)件集含c級(jí)構(gòu)件且含量少于50%,含d級(jí)構(gòu)件且含量少于10%,因此,承載功能評(píng)定為C級(jí)。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(píng)定為C級(jí)。

5.1.3 圍護(hù)系統(tǒng)的安全性評(píng)定

承重圍護(hù)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(jí)構(gòu)件,因此,將承重圍護(hù)結(jié)構(gòu)評(píng)定為C級(jí)。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè),發(fā)現(xiàn)非承重圍護(hù)結(jié)構(gòu)的構(gòu)造合理,連接方式正確,無(wú)缺陷或僅有局部的表面缺陷或損傷,因此,非承重圍護(hù)結(jié)構(gòu)的構(gòu)造連接評(píng)定為B級(jí)。通過(guò)以上評(píng)定結(jié)果分析,最終,將圍護(hù)系統(tǒng)的安全性評(píng)定為C級(jí)。

5.2 結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的使用性評(píng)定

5.2.1 地基基礎(chǔ)的使用性評(píng)定

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

5.2.2 上部承重結(jié)構(gòu)的使用性評(píng)定

根據(jù)使用性等級(jí)評(píng)定要求,結(jié)合已有數(shù)據(jù),因此,使用狀況綜合評(píng)定為C級(jí)。現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的87個(gè)排架柱中有27個(gè)層,結(jié)構(gòu)側(cè)向(水平)位移評(píng)定為B級(jí)。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(píng)定為C級(jí)。

5.2.3 圍護(hù)系統(tǒng)的使用性評(píng)定

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

5.3 結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的可靠性評(píng)定

5.3.1 地基基礎(chǔ)的可靠性評(píng)定

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)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(píng)定為A級(jí)。

5.3.2 上部承重結(jié)構(gòu)的可靠性評(píng)定

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)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(píng)定結(jié)果如表2所示。

表2 上部承重結(jié)構(gòu)的可靠性評(píng)級(jí)表

5.3.3 圍護(hù)系統(tǒng)的可靠性評(píng)定

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

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(duì)上部承重結(jié)構(gòu)、地基基礎(chǔ)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的評(píng)定,通過(guò)數(shù)據(jù)分析,綜合評(píng)判,最終,該工程鑒定單元可靠性評(píng)定結(jié)果如表3所示。

表3 鑒定單元的可靠性評(píng)級(jí)表

7 結(jié)論及建議

7.1 結(jié)論

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)鑒定,該建筑物結(jié)構(gòu)構(gòu)件主要存在以下問(wèn)題:

1)排架柱出現(xiàn)了順筋裂縫,有銹蝕的鋼筋,對(duì)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?jī)?nèi)原有鑄鐵管排水系統(tǒng)經(jīng)長(zhǎng)期使用現(xiàn)已出現(xiàn)滲漏,對(duì)廠房?jī)?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(duì)該廠房采取如下措施[5]:

1)建議對(duì)廠房?jī)?nèi)排架柱上柱裂縫進(jìn)行封閉、修復(fù)處理,并對(duì)所有排架柱上柱進(jìn)行加固補(bǔ)強(qiáng)。

2)建議對(duì)廠房?jī)?nèi)存在破損的屋面瓦楞鋁板進(jìn)行維修更換。

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

4)建議對(duì)廠房?jī)?nèi)所有鋼筋混凝土吊車(chē)梁應(yīng)定期進(jìn)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(shí),應(yīng)及時(shí)采取措施進(jìn)行處理。