建筑结构加固设计的使用年限探讨

1、建筑结构加固设计的使用年限探讨 建造结构加固设计的使用年限探讨 1概述 众所周知，建造结构的加固是一项牵涉面广、受诸多因素制约、不定性多而繁杂的综合工程。就已有建造物而言,有建国前的老建造,有建国后不同年月的建造。因为不同时期设计的工程所采用的设计规范和计算方法不同,牢靠度亦不同，倘若考虑到不同时期施工质量的差异,则实际的牢靠度差异更大。此外,已有建造使用年限长短各异,其牢靠度亦各不相同。20世纪80年月以来,随着我国市场经济的快速进展,城镇建造工程大量兴建,高楼林立,建造业蓬勃进展。有关政府主管部门和社会公众迫切要求明确建造结构的目标平安使用期即结构的设计使用年限,以规范建造市场以及建造结暂

2、时性结构为5年；易于替换的结构件为25年；平凡房屋和构筑物为50年；纪念性建造和特殊重要的建造结构为100年。 明确设计使用年限是设计规定的一个使用时期,在这一规定期内,只需举行正常的维护而不需举行大修就能按预期目的使用,完成预定的功能, 即房屋建造在正常设计、正常施工、正常使用和维护下所应达到的使用年限。同时,“统一标准” 还规定了设计基准期为50年。此外,(建造结构荷载规范 (GB50009-2022)(以下简称“荷载规范”) 和各类结构设计规范均遵守“统一标准”,给出了各自结构的设计使用年限的规定.“统一标准“ 规定设计使用年限的做法在我国建造结构设计史上是首次,这对规范建造市场管理和建

3、造结构平安合理使用,以及建造业持续健康进展具有深远影响。但对于建造结构因各种缘由加固后的下一目标使用的平安合理使用和妥当管理方面还存在问题。为此，对于新建工程，现行建造结构牢靠度设计统一标准)(GB50068-2022)(以下简称”统一标准“) 借鉴了结构牢靠度总原则(ISO2394:1998),用强制性条文规定了不同类型结构的设计使用年限,即结构的加固设计使用年限应如何决定,目前尚无统一的标准明确规定。这是加固行业中亟待研究解决的重大问题。 2争论 据有关部门初步统计, 我国已有建造物总量(包括城镇房屋建造、工业建造等) 已超过400亿, 且每年新增20亿以上的新建造。据一些专家估量, 约有

4、30%50%的建造物消失平安性失效或进入功能退化期。也有统计资料表明:约有25亿的建造物急需举行鉴定与加固处理。不论是前者还是后者, 都显示出加固工程量的巨大。可是, 在当前加固工程如此繁重的状况下,不协调的是结构加固设计队伍中, 阅历不足的设计人员占较大比重,致使加固工程失误案例时有发生,对于结构的加固设计使用年限的重大问题更感迷惑,难以正确掌握。建造结构加固后的设计使用年限问题的确是当前加固行业中急待解决的重大问题。 可喜的是,最近颁布实施的国家标混凝土结构加固设计规范(GB50367-2022)(以下简称”混凝土加固规范“) 第3.1.7条规定: 混凝土结构的加固设计使用年限,应按下列原

5、则决定: 1)结构加固后的使用年限,应由业主与设计单位共同约定。 2)当结构的加固材料中含有合成树脂或其他聚合物成分时,其结构加固后的使用年限宜按30年考虑；当业主要求结构加固后的使用年限为50年时,其所使用的胶和聚合物的粘结性能,应通过耐长期应力作用能力的检检验。 3)使用年限到期后，当重新举行的牢靠性鉴定认为该结构工作正常,仍可连续延伸其使用年限。 4)对使用胶粘方法或掺有聚合物加固的结构、构件,尚应定期检查其工作状态。检查时光间隔可由设计单位决定, 但第一次检查时光不应迟于10年。 5)当为局部加固时,应考虑原建造物剩余设计使用年限对结构加固后设计使用年限的影响。 但是, 此规定似过于原

6、则,尚未考虑到结构加固的多种复杂状况应如何区分对待的问题。 我们认为,下列几点值得进一步探讨: 1)被加固结构已服役年限问题。已有建造物服役年限长短不同,其剩余牢靠度亦各不同,加固时均按30年考虑,似过粗。 2)已有建造物因为增层或改造所引起的加固与一般结构构件所需要的加固区分很大,前者应考虑新、老部分如何协调使用年限的问题; 而后者处理相对照较单一。 3)政府计划部门或业主要求的加固后使用年限不足30年的应如何处理。 4)对于可变作用即楼面活荷载、风荷载和雪荷载标准的取值问题应予考虑。因”荷载规范“是按设计基准期50年考虑的,而加固结构应按加固后下一目标使用期(如30年) 取值,两者显而易见

7、应是不同的.实际上,加固材料性能取值亦是不同的。 5)对于某些遭遇偶尔大事如爆炸、火灾、撞击等引起的抢险加固或一些危房已被判”死刑而缓期执行“的抢险加固或急需的暂时加固(我们曾负责处理过多起这方面工程)也应区分对待。 6)对某些阅历尚不足的加固技术,如使用胶粘剂或其他聚合物的状况,不行避开地存在着耐老化等问题,是业主和设计者十分关怀的现实问题, 加固后结构的性能是否能与原结构的性能相同,务必进一步研究。 3建议 我们认为,在决定结构的加固设计使用年限时,上述问题务必予以考虑,尽可能定得细一些,以便业主和设计者能正确把握和处理。为此,可考虑分级处理: 即分为抢修加固、暂时加固、短期加固和长期加固

8、四级,并相应规定其设计使用年限。 1.抢修加固 有的建造因为种种缘由已被鉴定为危急房屋(整体或局部),但又因特别缘由而不能即行拆除重建,即所谓”被判死缓“,也有某些建造遭遇爆炸、火灾等偶尔大事引起的局部破坏,则务必即行抢修加固。建议抢修加固后的使用年限一般不应超过1年。这种状况加固后应常常检 查(如三个月做 一次),以防再次发生险情。 2.暂时加固 为与”统一标准“相协调,对于一些暂时性结 构或已有建造结构遭遇火灾、地震、爆炸 等损坏,业主要求应急加固,然后从长远考虑后再举行处理时,可实行暂时加固。建议暂时加固的设计使用年限一般不超过5年, 并应加固后每年检查一次;到期后,若重新举行的牢靠性鉴

9、定认为该结构工作正常, 则仍可适当延伸其使用年限。 3.短期加固 短期加固一般适合于已服役30年左右的建造物需转变使用功能(包括增层、改造)引起的加固状况,或业主使用要求仅需此期限要考虑拆除翻建,以及城市计划部门有要求的状况。 建议短期加固的设计使用年限一般不超过25年。这与”统一标准“对易于替换的结构构件规定的25年也是相协调的。务必指出,短期加固设计时所取用的可变荷载值除应按现行”荷载规范“的规定实行外,还应按下一步目标使用期乘以小于1.0的折减系数予以折减。 4.长期加固 长期加固一般适合于在役时光不长或服役不超过20年的建造物因各种缘由所需的加固。一般状况下其加固设计使用年限为3050年或更长。此外,在建工程所需的加固,应按新建工程即50年考虑。这时,加固设计应遵守”混凝土加固规范“的有关规定。 应当指出,对于一些纪念性建造物和特殊重要 的建造结构, 以及业主认为其 建造物极具保存价值,而加固费用也不成问题,则可约定一个超过50年的设计使用年限。这样,加固设计时其可变荷载取值除应按”荷载规范“规定的取值外,应乘以大