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建筑結構鑒定與加固改造技術的進展!


1建筑結構鑒定與加固改造的重要性和緊迫性

  國外結構工程的發展過程表明,當工程建設進行到一定階段后,工程結構的維修改造將成為主要的建設方式。我國的工程結構,特別是建筑物則因為特殊的歷史和發展方式,在許多方面更需要對既有建筑物進行加固與維修改造。而建筑物加固與維修改造的前提是對其進行鑒定,然后根據鑒定結果采取相應的加固處理措施。

  到2009年,我國既有建筑面積達到436.5億m2。

  由于城市化進程加快,設計、施工和管理使用存在先天不足,同時由于地震、火災等災害的影響,建筑結構鑒定與加固改造已成為我國基本建設急需解決的重大問題。

  1.1國外工程建設的發展過程

  綜合國內外相關文獻可看出,世界上經濟發達國家的工程建設大體上都經歷了3個階段,即大規模新建、新建與維修改造并舉和重點轉向既有建筑的維修改造。例如,英國在1975年―1980年間新建工程數量和費用減少,建筑維修改造的項目卻逐年增加,1978年用于投資改造的費用是1965年的3.76倍,1980年建筑物維修改造工程占英國建筑工程總量的2/3;瑞典建筑業1980年代首要的任務是對已有建筑物進行更新改造;在美國,新建筑業開始蕭條,而維修改造業興旺發展,美勞工部預報,2000年后舊房維修改造業將是最受歡迎的九類行業之一。國家的投資方向當然也就決定了科研的方向。由政府出面組織開展研究和技術開發工作也顯示了經濟發達國家對既有建筑物的重視,日本建設省從1981年至1984年用四年時間組織進行了提高建筑物使用壽命的技術開發項目,以防為主,從建筑立法、設計、施工和改造四個方面入手,解決建筑物的壽命問題,并已制訂了一系列法令和標準。

  1.2我國工程建設面臨的現狀和存在的問題

  當前國內發展生產,提高生產力的重心,已從新建工業企業轉移到對已有企業的技術改造,以取得更大的投資效益,按一些資料統計,改建比新建可節約投資約40%,縮短工期約50%,收回投資的速度比新建廠房快3倍―4倍,同樣,對民用建筑進行改造的要求,在我國也日益迫切。隨著我國城市人口的不斷增長,盡管興建了大量的住宅和相應的配套措施,但無房、缺房和不方便戶仍達20%以上。而且隨著城市房價的上漲,越來越多的人買不起新房。為緩解這一矛盾,抓好舊房的增層改造,向現有房屋要面積,可有效降低工程造價,顯然是一條重要出路。我國城市現有的房屋中,有20%―30%具備增層改造的條件。增層改造不僅可節省投資,同時,可不再征用土地,對緩解日趨緊張的城市用地矛盾,也有重要的現實意義。

  據了解,“一五”期間,我國更新改造資金只相當于同期基本建設投資的4.2%,“三五”期間已達27%,“四五”期間為31.7%,“七五”期間為54%。這清楚的說明,在今后的若干年內,國家用于舊建筑物維修、改造和加固的費用將逐步增加,特別是工業建筑更是如此。基本建設政策的變化不僅給建筑行業的科研人員提出了新的研究任務,也對建筑的設計、施工和質檢人員提出了更高的要求,特別是工業企業的領導和房屋管理人員肩上的擔子加重了,工作風險增大。

  在新的形勢下,與建筑物有關的科研、設計、施工、質檢、使用和管理人員都面臨著新的問題。

  1.2.1建(構)筑物接近或超過其設計年限

  據1986年國家統計局和建設部的調查,我國城鎮民用建筑面積達46.76億m2,使用期限超過20年的約占64%;工業建筑13.5億m2,使用期限超過30年的約占65%,越來越多的建筑物進入老齡化。據1995年統計,當時在役60億m2城鎮民用建筑中,有30億m2需要加固,其中10億m2急需修理加固。到2009年,城鄉既有建筑面積約為436.5億m2,專家估計約有30%―50%的建筑物出現安全性降低或進入功能衰退期。

  1.2.2先天性缺陷(勘察、設計、施工缺陷)、使用不當及環境劣化

  1)勘察引起的缺陷。

  結構的先天不足首先表現在地質勘察不能準確反映地基土、地下水的真實情況,如勘察布點過稀、鉆孔深度不夠等,造成建筑物施工中、竣工后出現地基沉降等。

  2)設計引起的缺陷。

  設計人員在設計建筑物時,雖然盡量考慮了影響建筑結構安全和使用的各種各樣的因素,然而在建筑物竣工使用后,每個結構實際上都有自己的特性,它不可能完全被設計時采用的數學模型所描述。原先的設計構思總是與實際使用中發生的情況有一定距離。盡管建筑技術有了很大的進步和發展,但結構仍有可能由于先天不足而出現各種缺陷。同時,我國建筑結構設計冗余度較低,為其安全使用留下隱患。

  3)施工造成的缺陷。

  結構的先天不足還來源于施工。造成這類隱患的原因雖然很多,但當前最引起人們關注的是低素質隊伍施工所造成的建筑物低質量的現狀。眾所周知,隨著建筑隊伍的迅速發展,特別是農村建筑隊伍的迅猛擴大,建筑隊伍的技術和管理素質普遍下降。據有關部門統計,建筑隊伍中受過專業訓練的專業人員在全民企業中只占職工總數的8%,在集體企業中只占職工總數的1%,二級工以下的工人占工人總數的60%以上。兼之,在管理方面存在的種種混亂和違紀問題,因此,不少建筑工程質量明顯偏低。據1988年全國抽查,房屋建筑工程質量合格率不到50%,房屋倒塌率偏高,正在施工或剛竣工就出現嚴重質量事故的現象在全國屢見不鮮。所有這些都給建筑物正常使用留下大量隱患。

  4)使用不當及環境劣化。

  建筑物的缺陷還來自惡劣的使用環境:如高溫、重載、腐蝕、粉塵、疲勞、潮濕……,以及由于缺乏對建筑物正確的管理、檢查、鑒定、維修、保護和加固的常識所造成的對建筑物管理和使用不當,致使不少建筑物出現不應有的早衰。如建筑物使用過程中,未經鑒定而增加荷載,裝修時增加荷載,增設設備等;未經相關單位鑒定或加固即拆除承重構件,造成周圍或上部構件承載力不足等。

  1.2.3遭遇災害

  我國又是一個多自然災害的國家。不僅有2/3的大城市處于地震區,歷次地震都在不同程度上對建筑物造成了損壞,而且風災、水災年年不斷,僅風災平均每年損壞房屋30萬間,經濟損失十多億元,每年水災損失更難準確統計。1991年僅江蘇災區就倒塌房屋57萬多間,損壞房屋80余萬間,而在安徽災區僅倒塌房屋一項就多達110余萬間。另外,隨著國民經濟的發展和城市化進程的加速,人口和建筑群的進一步密集,建筑物的火災概率大大增加。我國平均每年發生火災6萬余起,其中建筑物火災就占火災總數的60%左右,這些意外的災害,使不少建筑物提前夭折,使更多的建筑物受到嚴重損傷。

  2008年5月12日發生的5?12汶川8.0級大地震,遇難人數超過8.7萬人(因地震造成失蹤的人生還希望很小,死亡的6.9萬多人和失蹤的1.8萬多人),汶川地震造成直接經濟損失8451.4億元,其中四川的損失占到總損失的91.3%,甘肅占5.8%,陜西占2.9%。2010年4月14日發生的4?14玉樹7.1級大地震,截至2010年4月23日17時,玉樹地震已導致2192人死亡,失蹤78人。地震局做出了評估,估算損失大致在6400億;而民政部的評估額在8000億以上。

  1.2.4其他問題

  隨著經濟、社會和科技的發展,越來越多的建筑物會出現變更用途,改變業主,工業建筑的更新改造等。

  綜上所述,不論是對建筑物先天不足,還是對后天管理不善、使用不當;不論是為抗御災害所需進行的加固,還是為災后所需進行的修復,不論是為適應新的使用要求,而對建筑物實施的改造,還是為建筑物進入中老年期而進行的正常診斷、處理,都需要對建筑物進行檢查和鑒定,以對其可靠性做出科學的評估,都需要對建筑物實施正確的管理維護和改造加固,以延長其使用壽命。由之可見,建筑物鑒定與加固改造的任務,不僅量大面廣,而且,任重道遠,影響極大,對國力薄弱的我國來講有著極其重要的現實意義。

  2建筑結構鑒定與加固改造技術在國內外的發展

  2.1建筑結構鑒定與加固改造技術在國外的發展

  對建筑物進行評估和維修、加固和改造,是伴隨著人類房屋建設而出現的,但其真正的發展還是在20世紀中葉以后。20世紀人類歷史上的兩次世界大戰,對建筑物的毀壞是空前的,戰后對房屋建筑的大量需要,刺激了建筑業的發展,而其時建造的房屋規模大、標準低,致使這些建筑在使用不到30年,就不得不進行大修、改造,有了這樣的市場需求,使得鑒定加固行業迅速發展起來。同時,科技水平的提高,也為本行業的發展奠定了基礎。


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