论文部分内容阅读
摘要：本文根据作者多年的实际工作经验，对影响建筑结构加固设计使用年限的因素进行分析和探讨，并结合工程实践经验，提出加固设计使用年限的建议，在此可供各位同仁分享，希望在实际的加固设计工作时对各位起到一定的参考使用价值。
关键词：建筑结构；加固设计；使用年限
Abstract: based on the author's practical experience, the influence of building structure strengthening design of use fixed number of year factors are analyzed and discussed, and combined with engineering practice experience, and puts forward the reinforcement design use fixed number of year of the recommendations in this colleagues to share in the hope that the strengthening design of the actual work to you have certain reference use value.
Keywords: building structure; Reinforcement design; Use fixed number of year
中圖分类号：S611文献标识码：A 文章编号：
引 言：众所周知，建筑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。必须指出，这里所指的结构加固，是广义的加固概念，它既包括一般意义上的已有建筑结构由于种种原因所需的整体加固或局部加固以及某些结构构件的加固，也包含由于增层或改造所引起的加固；同时还包括在建工程因某些特殊原因而需要的加固。就已有建筑物而言，情况也是复杂多样：有建国前的老建筑，有建国后不同年代的建筑。由于不同时期设计的工程，所采用的设计规范和计算方法不同，它们的可靠度亦不同；如果考虑到不同时期施工质量的差异，则实际的可靠度差异更大。此外，已有建筑使用年限长短各异(如有的已超期服役，有的在役时间不长)，其可靠度亦各不相同。随着我国市场经济的迅速发展，城镇建筑工程大量兴建，高楼林立，建筑业蓬勃发展。有关政府主管部门和社会公众(包括业主和设计人员)迫切要求明确建筑结构的目标安全使用期即结构的设计使用年限，以规范建筑市场以及建筑结构的安全合理使用和妥善管理。为此，对于新建工程，现行《建筑结构可靠度设计统一标准》(GB50068—2001)⋯(以下简称“统一标准”)借鉴了《结构可靠度总原则》(ISO2394：1998)，用强制性条文规定了不同类型结构的设计使用年限：临时性结构为5年；易于替换的结构件为25年；普通房屋和构筑物为50年；纪念性建筑和特别重要的建筑结构为100年。明确了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，只需进行正常的维护而不需进行大修就能按预期目的使用，完成预定的功能，即房屋建筑在正常设计、正常施工、正常使用和维护下所应达到的使用年限。也就是说。设计使用年限是房屋建筑的地基基础工程和主体结构工程合理使用年限的具体化。同时，“统一标准”还规定了设计基准期为50年。设计基准期是为确定可变作用及与时间有关的材料性能取值而选用的时间参数，它并不等同于建筑结构的设计使用年限。此外，《建筑结构荷载规范》(GB50009—2001) (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筑结构设计史上是首次，受到政府管理部门、业主和设计人员的欢迎和拥护，这对规范建筑市场管理和建筑结构安全合理使用。以及建筑业持续健康发展具有现实意义和深远影响。但是，对于建筑结构因各种原因加固后的下一目标使用期即结构的加固设计使用年限应如何确定，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。
1 建筑物使用年限的讨论
近年来，由于种种原因，如大量建筑物超期服役，年久失修，导致损坏，丧失或即将丧失其功能；相当多的建筑物即将步入退役期；以及使用和管理不当，加速了建筑物的早衰和破损；再如，由于设计或施工不当，造成缺陷和隐患，也由于检测、鉴定和加固本身不当，造成不安全；此外，市场经济发展迅速，导致业主更迭频繁，要求改变使用功能或旧房增层、改造以及烂尾楼处理增多，厂房工艺改进，技术改造，需加固处理等等。还有建筑物遭受地震、爆炸、火、水、风雪、撞击等灾害的破损，也急需加固处理。因此，建筑结构加固市场发展很快，加固业已成为一个新兴的行业。
回顾历年颁布实施的一系列加固方面的规范，如《混凝土结构加固技术规范》(CECS25：90)、《钢结构加固技术规范》(CECS77：96)、《建筑抗震加固技术规程》(JGJ116—1998)等等，在很大程度上缓解了结构加固这个新兴领域缺乏标准化支持的燃眉之急，使得有章可循，对健康发展加固行业发挥了巨大的作用，同时也为国家对这个新兴市场的监督与管理提供了技术依据，其意义是重大而深远的。可惜的是，这些规范对于加固设计使用年限这个急需解决的重大问题也均无明确规定。可喜的是，最近颁布实施的国家标准《混凝土结构加固设计规范》(GB50367—2006) (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，应按下列原则确定：
1)结构加固后的使用年限，应由业主与设计单位共同商定。
2)一般情况下，宜按 30年考虑，到期后，若重新进行的可靠性鉴定认为该结构工作正常，仍可继续延长其使用年限。
3)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。检查时间间隔可由设计单位确定，但第一次检查时间不应迟于10年。
该规范对于加固设计使用年限提出的三项处理原则，在加固领域是首次，这对于政府管理部门、业主和设计单位无疑是雪中送炭，使他们有章可循；同时对其他结构的加固规范的修订也将是一个促进和启示，这是必须肯定的。但是，此规定似过于原则，尚未考虑到结构加固的多种复杂情况应如何区别对待的问题。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。
已有建筑物服役年限长短不同，其剩余可靠度亦各不同，加固时均按30年考虑，似过粗。
2)已有建筑物由于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别很大，前者应考虑新、老部分如何协调使用年限的问题；而后者处理相对比较单一。
3)政府规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)对于某些遭受偶然事件如爆炸、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临时加固(我们曾负责处理过多起这方面工程)也应区别对待。
6)对某些经验尚不足的加固技术，如使用胶粘剂或其他聚合物的情况，不可避免地存在着耐老化等问题，是业主和设计者非常关心的现实问题，加固后结构的性能是否能与原结构的性能相同，必须进一步研究。
2建筑物结构加固设计使用年限建议
我们认为，在确定结构的加固设计使用年限时，上述问题必须予以考虑，尽可能定得细一些，以便业主和设计者能正确掌握和处理。为此，可考虑分级处理：即分为抢修加固、临时加固、短期加固和长期加固四级，并相应规定其设计使用年限。
2．1 抢修加固
有的建筑由于种种原因已被鉴定为危险房屋 (整体或局部)，但又因特殊原因而不能及时拆除重建，即所谓被“判死缓”，也有某些建筑遭受爆炸、火灾等偶然事件引起的局部破坏，则必须及时抢修加固。建议抢修加固后的使用年限一般不应超过1年。这种情况加固后应经常检查(如三个月做一 次)，以防再次发生险情。现举一较为典型的实例予以说明。某厂铸工车间，为1960年建成的跨度为24m、柱距为6m的混凝土结构单层厂房。20世纪80年代后期，该厂房经鉴定整个屋盖(特别是预应力混凝土屋架)危险，有可能塌下，柱、基础和吊车梁等承重构件基本完好，综合评定为险房。但是厂方要求抢险加固屋架。经过商定，对屋架作抢险特殊加固，并规定应急加固完成后立即拆除整个屋盖予以翻建；对于柱和吊车梁等仅对局部破损处予以修补。抢险加固后使用时间不超过1年(实际上厂方在9个月后即拆除翻建屋盖)。这样，又出现一新问题，即屋盖新建与下部结构如何协调使用年限问题。该车间已使用近30年，屋盖新建可用50年以上，但规划该车间再用 l0年后将会进行技术改造重新处理。因此该车间屋盖翻建后的使用年限为经过协商修订为l5年。
2．2 临时加固
为与“统一标准”相协调，对于一些临时性结构或已有建筑结构遭受火灾、地震、爆炸等损坏，业主要求应急加固，然后从长远考虑后再进行处理时，可采取临时加固。建议临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，若重新进行的可靠性鉴定认为该结构工作正常，则仍可适当延长其使用年限。
2．3 短期加固
短期加固一般适宜于已服役30年左右的建筑物需改变使用功能(包括增层、改造)引起的加固情况，或业主使用要求仅需此期限要考虑拆除翻建，以及城市规划部门有要求的情况。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。必须指出，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”的规定采取外，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。
2．4 长期加固
長期加固一般适宜于在役时间不长或服役不超过20年的建筑物因各种原因所需的加固。一般情况下其加固设计使用年限为30～50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。应该指出，对于一些纪念性建筑物和特别重要的建筑结构，以及业主认为其建筑物极具保存价值，而加固费用也不成问题，则可商定一个超过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，应乘以大于 1.0的荷载扩大系数，而材料强度值除应按有关规定取值外，应乘以小于1.0的折减系数予以折减。扩大系数和折减系数应根据商定的实际设计使用年限按“统一标准”有关规定的概率分布及相应的统计系数确定。
3 结束语：
混凝土结 构 加 固 设 计 技 术 规 范 ( GB50367 - 2006) 笫31117 条规定使用年限 30年, 与国家现行规范规定的50年使用年限, 是不太一致的。对于旧建筑物经改造加固后再使用30年, 大家都会乐于接受, 对于新建建筑物, 在施工中的 失误造成加固, 加固后能否满足 50 年使用要求，规范没有明确规定, 如果不到50年的规定要求 , 将会影响业主购买该楼房的欲望, 开发商也不会认同, 甚至质检、主管部门也会干预, 不验收、不允许出售。因此建议对于加固规范中规定的使用年限应该进一步细化, 应着重考虑加固建筑物新旧的区别, 加固方法的区别, 使用加固材料的区别等, 以满足市场的需要, 也可避免设计、施工、监理、质检、主管部门与业主和开发商之间的矛盾。最后，应强调指出，业主和设计方在商定加固设计使用年限时，前者应耐心听取后者的技术经济分析意见；后者也应尊重前者所提的使用功能和使用年限的要求。双方必须在被加固建筑物的安全适用，经济合理，技术可靠，施工方便，节能环保前提下取得共识。以上建议是对“混凝土加固规范”的细化和补充，可供其他结构加固设计规范修订时参考，也可供加固设计者和其他有关人员参考使用。
参考文献：
[ 1] 民用建筑可靠性鉴定标准( GB50292-1999)北京: 中国建筑工 业出版社 20001 2。
[ 2]GB50367—2006 混凝土结构加固设计规范
[ 3]黄兴棣，张 晖．某印染车间钢结构厂房加固方案∥江苏省房屋安全鉴定首届年会论文集．南京：1993
关键词：建筑结构；加固设计；使用年限
Abstract: based on the author's practical experience, the influence of building structure strengthening design of use fixed number of year factors are analyzed and discussed, and combined with engineering practice experience, and puts forward the reinforcement design use fixed number of year of the recommendations in this colleagues to share in the hope that the strengthening design of the actual work to you have certain reference use value.
Keywords: building structure; Reinforcement design; Use fixed number of year
中圖分类号：S611文献标识码：A 文章编号：
引 言：众所周知，建筑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。必须指出，这里所指的结构加固，是广义的加固概念，它既包括一般意义上的已有建筑结构由于种种原因所需的整体加固或局部加固以及某些结构构件的加固，也包含由于增层或改造所引起的加固；同时还包括在建工程因某些特殊原因而需要的加固。就已有建筑物而言，情况也是复杂多样：有建国前的老建筑，有建国后不同年代的建筑。由于不同时期设计的工程，所采用的设计规范和计算方法不同，它们的可靠度亦不同；如果考虑到不同时期施工质量的差异，则实际的可靠度差异更大。此外，已有建筑使用年限长短各异(如有的已超期服役，有的在役时间不长)，其可靠度亦各不相同。随着我国市场经济的迅速发展，城镇建筑工程大量兴建，高楼林立，建筑业蓬勃发展。有关政府主管部门和社会公众(包括业主和设计人员)迫切要求明确建筑结构的目标安全使用期即结构的设计使用年限，以规范建筑市场以及建筑结构的安全合理使用和妥善管理。为此，对于新建工程，现行《建筑结构可靠度设计统一标准》(GB50068—2001)⋯(以下简称“统一标准”)借鉴了《结构可靠度总原则》(ISO2394：1998)，用强制性条文规定了不同类型结构的设计使用年限：临时性结构为5年；易于替换的结构件为25年；普通房屋和构筑物为50年；纪念性建筑和特别重要的建筑结构为100年。明确了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，只需进行正常的维护而不需进行大修就能按预期目的使用，完成预定的功能，即房屋建筑在正常设计、正常施工、正常使用和维护下所应达到的使用年限。也就是说。设计使用年限是房屋建筑的地基基础工程和主体结构工程合理使用年限的具体化。同时，“统一标准”还规定了设计基准期为50年。设计基准期是为确定可变作用及与时间有关的材料性能取值而选用的时间参数，它并不等同于建筑结构的设计使用年限。此外，《建筑结构荷载规范》(GB50009—2001) (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筑结构设计史上是首次，受到政府管理部门、业主和设计人员的欢迎和拥护，这对规范建筑市场管理和建筑结构安全合理使用。以及建筑业持续健康发展具有现实意义和深远影响。但是，对于建筑结构因各种原因加固后的下一目标使用期即结构的加固设计使用年限应如何确定，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。
1 建筑物使用年限的讨论
近年来，由于种种原因，如大量建筑物超期服役，年久失修，导致损坏，丧失或即将丧失其功能；相当多的建筑物即将步入退役期；以及使用和管理不当，加速了建筑物的早衰和破损；再如，由于设计或施工不当，造成缺陷和隐患，也由于检测、鉴定和加固本身不当，造成不安全；此外，市场经济发展迅速，导致业主更迭频繁，要求改变使用功能或旧房增层、改造以及烂尾楼处理增多，厂房工艺改进，技术改造，需加固处理等等。还有建筑物遭受地震、爆炸、火、水、风雪、撞击等灾害的破损，也急需加固处理。因此，建筑结构加固市场发展很快，加固业已成为一个新兴的行业。
回顾历年颁布实施的一系列加固方面的规范，如《混凝土结构加固技术规范》(CECS25：90)、《钢结构加固技术规范》(CECS77：96)、《建筑抗震加固技术规程》(JGJ116—1998)等等，在很大程度上缓解了结构加固这个新兴领域缺乏标准化支持的燃眉之急，使得有章可循，对健康发展加固行业发挥了巨大的作用，同时也为国家对这个新兴市场的监督与管理提供了技术依据，其意义是重大而深远的。可惜的是，这些规范对于加固设计使用年限这个急需解决的重大问题也均无明确规定。可喜的是，最近颁布实施的国家标准《混凝土结构加固设计规范》(GB50367—2006) (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，应按下列原则确定：
1)结构加固后的使用年限，应由业主与设计单位共同商定。
2)一般情况下，宜按 30年考虑，到期后，若重新进行的可靠性鉴定认为该结构工作正常，仍可继续延长其使用年限。
3)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。检查时间间隔可由设计单位确定，但第一次检查时间不应迟于10年。
该规范对于加固设计使用年限提出的三项处理原则，在加固领域是首次，这对于政府管理部门、业主和设计单位无疑是雪中送炭，使他们有章可循；同时对其他结构的加固规范的修订也将是一个促进和启示，这是必须肯定的。但是，此规定似过于原则，尚未考虑到结构加固的多种复杂情况应如何区别对待的问题。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。
已有建筑物服役年限长短不同，其剩余可靠度亦各不同，加固时均按30年考虑，似过粗。
2)已有建筑物由于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别很大，前者应考虑新、老部分如何协调使用年限的问题；而后者处理相对比较单一。
3)政府规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)对于某些遭受偶然事件如爆炸、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临时加固(我们曾负责处理过多起这方面工程)也应区别对待。
6)对某些经验尚不足的加固技术，如使用胶粘剂或其他聚合物的情况，不可避免地存在着耐老化等问题，是业主和设计者非常关心的现实问题，加固后结构的性能是否能与原结构的性能相同，必须进一步研究。
2建筑物结构加固设计使用年限建议
我们认为，在确定结构的加固设计使用年限时，上述问题必须予以考虑，尽可能定得细一些，以便业主和设计者能正确掌握和处理。为此，可考虑分级处理：即分为抢修加固、临时加固、短期加固和长期加固四级，并相应规定其设计使用年限。
2．1 抢修加固
有的建筑由于种种原因已被鉴定为危险房屋 (整体或局部)，但又因特殊原因而不能及时拆除重建，即所谓被“判死缓”，也有某些建筑遭受爆炸、火灾等偶然事件引起的局部破坏，则必须及时抢修加固。建议抢修加固后的使用年限一般不应超过1年。这种情况加固后应经常检查(如三个月做一 次)，以防再次发生险情。现举一较为典型的实例予以说明。某厂铸工车间，为1960年建成的跨度为24m、柱距为6m的混凝土结构单层厂房。20世纪80年代后期，该厂房经鉴定整个屋盖(特别是预应力混凝土屋架)危险，有可能塌下，柱、基础和吊车梁等承重构件基本完好，综合评定为险房。但是厂方要求抢险加固屋架。经过商定，对屋架作抢险特殊加固，并规定应急加固完成后立即拆除整个屋盖予以翻建；对于柱和吊车梁等仅对局部破损处予以修补。抢险加固后使用时间不超过1年(实际上厂方在9个月后即拆除翻建屋盖)。这样，又出现一新问题，即屋盖新建与下部结构如何协调使用年限问题。该车间已使用近30年，屋盖新建可用50年以上，但规划该车间再用 l0年后将会进行技术改造重新处理。因此该车间屋盖翻建后的使用年限为经过协商修订为l5年。
2．2 临时加固
为与“统一标准”相协调，对于一些临时性结构或已有建筑结构遭受火灾、地震、爆炸等损坏，业主要求应急加固，然后从长远考虑后再进行处理时，可采取临时加固。建议临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，若重新进行的可靠性鉴定认为该结构工作正常，则仍可适当延长其使用年限。
2．3 短期加固
短期加固一般适宜于已服役30年左右的建筑物需改变使用功能(包括增层、改造)引起的加固情况，或业主使用要求仅需此期限要考虑拆除翻建，以及城市规划部门有要求的情况。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。必须指出，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”的规定采取外，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。
2．4 长期加固
長期加固一般适宜于在役时间不长或服役不超过20年的建筑物因各种原因所需的加固。一般情况下其加固设计使用年限为30～50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。应该指出，对于一些纪念性建筑物和特别重要的建筑结构，以及业主认为其建筑物极具保存价值，而加固费用也不成问题，则可商定一个超过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，应乘以大于 1.0的荷载扩大系数，而材料强度值除应按有关规定取值外，应乘以小于1.0的折减系数予以折减。扩大系数和折减系数应根据商定的实际设计使用年限按“统一标准”有关规定的概率分布及相应的统计系数确定。
3 结束语：
混凝土结 构 加 固 设 计 技 术 规 范 ( GB50367 - 2006) 笫31117 条规定使用年限 30年, 与国家现行规范规定的50年使用年限, 是不太一致的。对于旧建筑物经改造加固后再使用30年, 大家都会乐于接受, 对于新建建筑物, 在施工中的 失误造成加固, 加固后能否满足 50 年使用要求，规范没有明确规定, 如果不到50年的规定要求 , 将会影响业主购买该楼房的欲望, 开发商也不会认同, 甚至质检、主管部门也会干预, 不验收、不允许出售。因此建议对于加固规范中规定的使用年限应该进一步细化, 应着重考虑加固建筑物新旧的区别, 加固方法的区别, 使用加固材料的区别等, 以满足市场的需要, 也可避免设计、施工、监理、质检、主管部门与业主和开发商之间的矛盾。最后，应强调指出，业主和设计方在商定加固设计使用年限时，前者应耐心听取后者的技术经济分析意见；后者也应尊重前者所提的使用功能和使用年限的要求。双方必须在被加固建筑物的安全适用，经济合理，技术可靠，施工方便，节能环保前提下取得共识。以上建议是对“混凝土加固规范”的细化和补充，可供其他结构加固设计规范修订时参考，也可供加固设计者和其他有关人员参考使用。
参考文献：
[ 1] 民用建筑可靠性鉴定标准( GB50292-1999)北京: 中国建筑工 业出版社 20001 2。
[ 2]GB50367—2006 混凝土结构加固设计规范
[ 3]黄兴棣，张 晖．某印染车间钢结构厂房加固方案∥江苏省房屋安全鉴定首届年会论文集．南京：1993