对建筑结构鉴定动态综述

摘 要：建筑物在使用过程中的鉴定与加固,是从人类有建筑史以来便已出现的一个古老、传统的专业,但就其内涵而言,它才刚刚形成一门新的学科.而且由于建筑业和现代科学技术迅猛发展,这门新学科的发展速度还异常迅速.本文针对建筑结构鉴定研究的进展进行了综述.

关 键 词：建筑；结构鉴定；特点

长期以来,已有建筑物的可靠性鉴定,一直是依赖有经验的技术人员,进行现场目测检查和必要的核算,然后凭其个人所拥有的知识和经验,作出评价和处理,这也就是最初的“传统经验法”.由于这种方法所采用的调查手段及其判断准则,主要由鉴定者自己确定,故在较复杂问题的鉴定中,其结果因人而异.为了在结构可靠性鉴定中引入现写作技巧论的概念和实用科学方法,有不少学者早在年代中期就开始了探索,但在结构设计的可靠性研究未取得突破之前,这些努力还仅停留在分散的论文的水平上.如众所周知,结构鉴定与结构设计有着密切的内在联系.结构设计是在设计阶段进行结构的可靠性分析,在结构可靠性和经济性之间选择一种合理的平衡,使所建造的结构能满足各种预定功能的要求结构鉴定是在建筑物建成投入使用后,对结构上的作用、结构抗力及其相互关系作出检查、鉴定和综合分析,评估其实际的结构可靠性,在此基础上进一步在结构的可靠性和经济性之间选择一种合理的平衡,使结构持续正常地满足各种预定功能的要求.由上可见,二者在理论上具有共同立足点.在我国,随着采用以概率理论为基础的极限状态设计方法为核心制定的《建筑结构设计统一标准》,于年发布实施以来,已有建筑物的可靠性鉴定方法,在理论研究和应用上,也取得了明显的进展.其中较为突出的表现在以下两方面：

一是编制了《工业建筑可靠性鉴定标准》,该标准以可靠指标刀作为结构构件承载能力鉴定评级的分级标志,起到与统一标准相接轨的作用.这对已有建筑物可靠性鉴定的发展来说,显然是个良好的开端.

二是将专家知识与计算机现代技术相结合,发展了几种已有建筑物可靠性鉴定的专家系统.这些系统,有的引用国外现成框架,有的自行研究推理方法,但都自成体系,且各有独到之处,只是在专家个人真知灼见知识的采集与利用问题上,还存在着难以克服的障碍,因此,不论哪种系统均难以在短时间内进入实用阶段.

此外,我国有些单位还在模糊综合评定法等方面做了一些有意义的探讨工作,弄清了今后发展方向.

但总的来说,这些进展都还局限于结构构件层次上,若就结构体系而言,还有很漫长的一段路要走因为现行设计规范所规定的目标可靠指标仅适用于构件某一验算点处发生失效的可靠度计算,也就是仅用一个极限状态方程描述的可靠性问题对于由诸元件组成的结构体系,不仅其失效与元件内在联系的方式如串联、并联或串一并联系有关,而且其可靠度要由诸元件以及体系的各种失效模式所确定的极限状态方程才能求得.但这是一个十分复杂的问题,现在还没有一本结构设计规范在这方面作出规定.

为了弥补这一空缺,《工业建筑可靠性鉴定标准》在承重结构系统的可靠性评定中,引用了故障树的逻辑原理,将承重结构系统视为一株完全串联的“传力树”,以考虑结构构件之间、构件与体系之间的逻辑关系和结构整体失效的模式.它具有简单、明确的优点,在单层房屋的评定上已基本达到实用的水平,但在下列两个问题上,还需进一步研究.

一是对多层和高层房屋的传力树划分,还有很多问题没有解决；

二是不同的人所划分的传力树不完全相同如不事先另加约定,事后易引起争执.

在这种情况下,有些学者进一步建议,利用现有的结构体系可靠度研究成果,直接估算其可靠度.但这在当前也不现实,因为在这些方法进入实用阶段前,需解决有关破坏准则的制定,寻找主要失效模式方法的统一以及各种相关性影响的如何考虑等问题,并做好推广应用的配合工作,例如开发一系列计算机程序等,所有这些都不是短期内所能实现的.

在《民用建筑可靠性鉴定标准》编制过程中,编制组提出以概率理论为基础的极限状态鉴定法.

其要点是：

（1）将结构可靠性鉴定划分为安全鉴定与正常使用性鉴定两部分,分别从承载能力极限状态与正常使用极限状态的定义出发,并根据各种结构的特点和使用要求给出具体的标志及限值,以作为结构可靠性鉴定的依据.

（2）以结构可靠性概念和给定的可靠指标为依据,采用言词与数值界限相结合的分级标准,并按实用模式的程序进行每一层次的评级、鉴定.

（3）以目标可靠指标和《统一标准》规定的两种质量界限,作为划分构件等级的依据,并以失效概率运算值下降一个数量级作为确定危险构件的界限.

（4）以结构体系中最可能失效的一种主要构件的总体安全水平,作为评定结构体系安全性等级的基础,而以可靠性理论分析与专家判断相一致的若干重要概念,作为制定评级调整原则的依据.

（5）以每一检查项目评定结果作为技术处理的依据而以体系的评定结果作为管理的依据,例如申报危房、安排维修计划、分配经费排队、制定旧城改造规划等等.

这种方法具有下列科学而实用的优点：

（1）由于对两类分属不同极限状态的问题,采取了分别处理的鉴定方法,因此有助于理顺很多关系,并且使很多问题变得简单而容易处理.

（2）由于采用了按《统一标准》规定的目标可靠指标和两种质量界限,划分结构构件的安全性等级,因而不仅达到了可靠性鉴定标准应与《统一标准》接轨和协调的要求,而且避免了完全采用专家拍板、表决等方式分级所带来的概念模糊和可靠度尺度不一致的缺陷.

（3）由于在结构体系的安全性评定中,采用了以调整方式考虑目前尚不完整的可靠性理论分析的成果,而不局限于哪一种理论,因此,为今后的进一步发展和完善留下了很大的余地,特别是只吸收经过专家验证的若干正确概念,从而也保证了鉴定结果的可靠性.

这里需要指出的是,以上所述的可靠性鉴定,其内容不包括抗震鉴定要求.尽管在学科上说,它同样属于结构可靠性研究的范畴.之所以作这样截然分开的安排,不仅由于它所处理的是结构动力可靠度问题,从计算到构造有着一套完整的规定,而且还由于我国是一个多地震的国家为了确保建筑结构的抗展问题得到高度的重视和充分的考虑,值得强调的是,对已有建筑物规定的抗震鉴定目标,比抗震设计规范对新建工程规定的设防标准低,因此,不能将已有建筑物抗震鉴定的设防标准,作为新建工程杭震设计的依据,或作为新建工程未执行抗震设计规范的借口.

对工业构筑物抗震鉴定的总要求,是在地震作用下,其安全程度应略高于一般房屋建筑.这是考虑到国家经济力量及海城、唐山地震的震害经验和当前地震工程的技术水平,着眼于提高厂矿的综合抗震能力,以保障构筑物在地震下的安全,减少财产损失,并尽可能保持生产能力.但应指出的是,这个设防要求,仍低于新建筑物“大震不倒”的水准.

此外,受火灾损坏的建筑物,其安全程度如何评价,能否继续使用等问题,也是已有建筑物可靠性鉴定的一个重要方面.长期以来多凭经验作出判断,故存在多种弊端因此,如何科学地鉴定火灾后结构的受损程度,确定其残余承载力和合理地加以修复加固,已成为不少科技工作者共同关心的课题.