工程技术

王锁军:浅谈既有建筑结构改造加固设计方法(四)


王锁军

郭奇

中质华兴(北京)技术检测有限责任公司技术负责人

                       

因“检测”不属于结构设计行业,上期对既有建筑改造加固前的“调查、检测”只做了简单介绍,结构设计师了解一下即可。但既有建筑的“鉴定”本质属于结构设计的一部分,“鉴定”与新建建筑结构设计原理和计算分析方法有着本质的不同,内容繁多。

“鉴定”虽然复杂,但规范有明确的条文,可照章办事。很多时候,我们往往困惑的是什么情况下才需要对既有建筑进行检测鉴定(鉴定前必须先做检测)?和鉴定的具体内容是什么,做到什么程度等等。新建筑无论规模和复杂程度,设计方法和内容都差不多,正所谓“麻雀虽小五脏俱全”,但既有建筑的检测鉴定不是这样,不同的建筑,因改造加固的原因和目的不同,对检测鉴定的内容和要求有着天壤之别,也就是我们前文所所说的“从无穷中生出新的无穷”。

要搞清楚既有建筑什么情况下需要做检测鉴定,或者说什么情况下需要做多大范围的检测鉴定,甚至不需要做检测鉴定,必须先了解什么是鉴定,才能说的清楚。但我不想按规范条文那样去罗列鉴定的详细内容,因为那些复杂的繁多的条款会让工程师误认为,任何情况下都需要这样复杂的规定动作,而实际是可以针对不同建筑情况和加固改造的原因和目的,选择其中的部分鉴定内容进行。所以本文介绍的方法是,先简单介绍下什么是“鉴定”,再说什么情况下做什么样的鉴定,然后再返回来详细介绍既有建筑的“鉴定”。

                      

国家标准《民用建筑可靠性鉴定标准GB50192-2015》术语中对一系列“鉴定”定义如下:


首先,“鉴定”程序上包含检测,但因检测与鉴定无论从逻辑先后还是时间先后都可以分为两个阶段,也可以分为不同的部门进行,故我们习惯称之为“检测与鉴定”。

这本规范的“鉴定”专指“可靠性鉴定”,不包括“抗震鉴定”。按《建筑可靠性统一标准》,建筑的可靠性极限状态分承载能力和正常使用两种,对应着可靠性鉴定为“安全性鉴定”“使用性鉴定”。“鉴定”还有其它的不是太好归类的内容,如“专项鉴定”和“应急鉴定”。  

实际上“专项鉴定”和“应急鉴定”本质也是安全鉴定和使用性鉴定,只是因为特殊原因而划入特殊类鉴定。比如火灾后的鉴定、设备震动对结构的影响鉴定本质还是安全和使用性鉴定;一场意外的爆炸导致建筑首层几个柱子完全折断,政府安排的紧急鉴定是马上拆除还是可以有时间进行临时先支撑再加固,就属于应急鉴定,本质还是安全鉴定。

这些不同的鉴定,不光是结构或构件不同性质的鉴定,也是鉴定合同工作内容。比如,一栋使用了十多年的建筑的某些露天梁发现了表面钢筋锈蚀,怀疑保护层过薄造成梁耐久性不足,委托检测单位对该梁的保护层厚度和钢筋锈蚀程度进行检测,并对未发现锈蚀的梁进行抽捡,并给出处理措施。这种检测、鉴定首先属于使用性鉴定,对钢筋锈蚀影响到钢筋直径缩减的梁属于使用性鉴定和安全性鉴定。所以该项目仅限定为部分梁的使用性鉴定及某些梁的使用与安全鉴定无,无需进行其它的鉴定。

既有建筑结构的可靠性鉴定根据需要鉴定的原因和目的的不同,可分为三个层次,以混凝土结构为例:

1:构件层面的安全性鉴定和使用鉴定,根据鉴定结果与国家规范符合程度,从高到底安全性等级分为图片、图片、图片、图片四个等级;使用性鉴定等级分为图片、图片、图片三个等级。

2:子单元层面的安全性鉴定与使用性鉴定。一个建筑分为三个子单元,地基基础、上部主体结构、维护结构,同样分安全和使用鉴定。子单元鉴定的评判是建立在一定批量的单个构件鉴定数据基础上以及结构总体情况(比如结构布置合理、整体承载力、不适于继续承载的侧向位移等)分为图片、图片、图片、图片四个等级。使用性鉴定等级分为图片、图片、图片三个等级

因地基基础的特殊性,其鉴定等级主要是定性的判断结合沉降及地基承载力的定量数据综合判定为上述的四个等级。

3:结构整体或单元层面安全及使用性。

根据三个子单元等级综合评定这栋建筑结构的整体安全等级和使用性等级,分别是安全性等级图片、图片、图片、图片和使用性等级图片、图片、图片三个等级。

4:可靠性鉴定评级确定起来很简单,是综合上述的安全性鉴定和使用性鉴定确定的。当然也可以不必进行可靠性判定,把上述三个三个层次的鉴定的结果列出来就可以,既有建筑可靠性鉴定级别自然确定。构件分图片、b、图片、图片;子单元分A、B、C、D;整体结构分Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ四个等级。

5:有了上述的资料,可以按鉴定标准给出适修性评估,适修性也分为四个等级为:图片、图片、图片、图片,比如最次的图片级是加固改造修复的意义不大了,造价甚至超过新建应拆除重建(文物建筑古建筑除外)。实际工程中,有很多是业主也知道改造加固比新建费用还高,但因为拆除新建因为规划原因就建不起来了,只能硬着头皮加固。结构设计师要清楚这种情况,以便采取相应的措施。要告知业主需承担很大的代价,甚至即使承担了这种代价也未必有理想的结果。

实际案例听说过厂房内部都拆空了,只剩下外墙,内部施工完了以后再拆外墙,外形和原建筑完全不变,但内部实际已经完全变了,现在政府规划监管越来越严格,这样操作已经很困难了,设计院陪着甲方作这些违规的事,很可能作无用功还有风险。

对于历史街道有保留价值的老建筑外立面,可以只保留建筑外墙(修旧如旧),内部完全新建,是可以的,国外很多也是这样做的,我认为是可以借鉴的非常好的方法,不过设计和施工过程有一定难度。我设计的北京段祺瑞老建筑改造就是采用这样的方案,后面的文章会作为案例写出来,供大家参考。


上述的鉴定是从低到高逐层次进行的。和新建建筑不同,虽然新建建筑也分为比如基础和上部结构设计,但任何设计均必须包含这些内容。既有建筑的鉴定和检测不是这样,上述不同的层次也可以是不同的检测鉴定任务或合同内容,检测报告根据任务书或合同给出不同内容的检测鉴定报告。


建筑抗震鉴定有专门的国家标准,抗震鉴定定义如下:


我们通常所说的建筑结构的抗震性能,一般是指一个结构或结构单元整体抗震性能。单个构件安全性虽然实际包含抗震承载力内容,但我们不会说某一个构件或某一个局部的抗震性能,所以这里所谓的抗震鉴定,我理解为是整体结构或结构单元的抗震性能判定。

一个既有建筑的抗震性能鉴定和它的后续使用年限有关。比如后续使用年限仍为50年的建筑,其抗震性能鉴定按现行的抗震规范相同的目标进行。如果小于50年的话,抗震性能可以低于现行的抗震设计规范的标准,具体规范分了几种情况:


根据不同的后续使用年限分A、B、C三个类别的建筑按不同的方法进行鉴定。A类建筑建造年代长、后续使用年限短,为三十年,对建筑抗震要求最低。B、C类建筑后续使用年限分别是四年和五十年,越来越长,要求也越来越高。

抗震鉴定分为两级。第一级宏观控制和构造鉴定为主,比如砖混结构的横隔墙间距、圈梁构造柱设置情况等。第二级鉴定以抗震验算为主结合构造综合评价。

比如:A类建筑要求当符合第一级的要求时,即可判定为符合抗震鉴定要求,不必进行第二级鉴定了。不符合时,才按第二级的方式进行验算判定。B类建筑需要进行第二级的抗震验算,只是比现行标准要求低。C类建筑按现行抗震规范进行抗震性能鉴定。

6度地区可以不进行抗震性能的鉴定。

  

国家鉴定标准分《民用建筑可靠性鉴定标准GB50292-2015》和《建筑抗震鉴定标准GB50023-2009》。北京地标把这两个标准的内容进行归纳完善合并成一本标准《房屋结构综合安全性鉴定标准DB11/637-2015》:

本质并没有重大区别。

上海有两本地标分别是:

上海鹤立独行,把国标的检测和可靠性鉴定合并为《既有建筑与检测评定标准》,这里的评定我认为即是国标的鉴定。还把国标中的抗震鉴定(名词又改回了鉴定)和加固合成了一本,我觉的有点乱,不如北京地标简洁。


    上述把既有建筑可靠性鉴定和抗震鉴定做了简单的介绍,是先把厚厚的几本规范读薄了,然后好说什么情况做多少内容的可靠性及抗震鉴定,等这个问题说完了,如何进行可靠性鉴定和抗震鉴定再按规范往厚里讲。

那什么情况下做什么样的鉴定呢?

         

 五

对此规范有相关的规定,比如全文强条的《既有建筑鉴定与加固通用规范》 GB 55021-2021这样规定:

     新通规规定非常的不明确,比如:

(1)只规定了什么情况应该做鉴定,但没有规定鉴定的范围多大,至少应该加上一句:鉴定的范围根据项目具体情况按有关规定执行。

(2)并不是所有的改造工程都需要做鉴定。

(3)2.0.4条:“既有建筑鉴定应该同时进行安全性鉴定和抗震鉴定”,非常不合理,实际上很多时候不需要做抗震鉴定。实际工程情况可能复杂,应该作抗震鉴定的但现场不具备检测鉴定条件,或不具备整体抗震加固的条件。此时提醒一下设计师,这种客观条件的不具备不是不按程序继续的理由,可以选择不做,做必须按规范要求执行,不能为了一点设计费用而把很大的风险揽在自己身上。

(4)通规只提到了安全性鉴定,没有提到使用性鉴定,不妥,不如按国标的可靠性鉴定说法合理。


《民用建筑可靠性鉴定标准GB50292-2015》规定如下:

国标的规定比通规的明确了很多,比如规定了可以有选择的进行安全性鉴定或使用性鉴定。3.1.2 还规定了仅仅可以对建筑某一部分进行鉴定,我理解甚至可以仅仅鉴定某一个构件,这非常好。3.1.3把决定既有建筑后续的多少使用年限的权力交给业主,是正确的。

国标《建筑抗震鉴定标准GB50023-2009》并没有条款规定什么时候需要进行抗震鉴定,不过因为抗震鉴定一般是针对建筑结构整体进行的,故我们一般容易判断是否需要进行抗震鉴定。对此,北京地标《房屋结构综合安全性鉴定标准DB11/637-2015》的规定相对明确的多:

北京地标规定好掌握,把鉴定的范围交给了设计师,由设计师根据具体的项目情况自己把握,可仅仅做局部结构或局部构件的安全性鉴定。北京地标也不包括使用性鉴定,应该是把其归结为专项鉴定了。通规既然是国家颁布的全文强条的上级标准,只提到安全性鉴定是不合理的。

按现在建设部的规范体系,新通规是全文强制性规范,如果和其它规范有冲突时,应该按新通规执行。但新通规反而规定的最有问题,在具体条款上和正在执行的规范有很多冲突且漏洞很多,不知道是什么原因。


不过,新通规有这麽一条,我觉得很有智慧:

什么是相关责任主体,我认为对于既有项目改造加固设计项目责任主体是结构签章设计师。假如有一个项目2000年完工,仅仅室内局部加上一部楼梯, 这栋建筑需要对和楼梯相关的局部板、次梁主梁进行检测和加固,无需进行其它部位的安全性和整体抗震鉴定。设计师在执行这一条时:

图片


可以把绿色框内理解成只做局部构件的安全性鉴定吗?从实事求是的角度,是可以的,但单纯从这句话来看,怎么也难以理解成可以只做局部构件安全鉴定,我觉的是通规语言上表达有问题或本身规定就有问题。


    即使按国标和北京地规的规定,很多情况仍然在鉴定与否或鉴定范围上有分歧(我认为确定检测鉴定范围的责任主体应该是结构设计师和业主,而不是检测鉴定工程师),这方面很难明确的规定,最好的方法是罗列尽可能不同的情况来说明这个问题,因为本系列是网络文章,为方便阅读,不宜太长,关于案例下期再写吧,也希望朋友有们给我推荐一些好的案例。

 

2022年1月23日


参考文献:

1:既有建筑改造加固通规、建筑结构检测、鉴定系列规范标准。

2:《建筑结构检测、鉴定与加固》,高等院校土木教材

3:朋友提供的资料

原文来自:土木吧