關(guān)于建筑結(jié)構(gòu)加固設(shè)計使用年限的探討

眾所周知，建筑結(jié)構(gòu)的加固是一項牽涉面廣、受諸多因素制約、不定性多而繁雜的綜合工程。就已有建筑物而言,有建國前的老建筑,有建國后不同年代的建筑。由于不同時期設(shè)計的工程所采用的設(shè)計規(guī)范和計算方法不同，可靠度亦不同。如果考慮到不同時期施工質(zhì)量的差異，則實際的可靠度差異更大。此外,已有建筑使用年限長短各異，其可靠度亦各不相同。20世紀(jì)80年代以來，隨著我國市場經(jīng)濟的迅速發(fā)展，城鎮(zhèn)建筑工程大量興建，高樓林立，建筑業(yè)蓬勃發(fā)展。有關(guān)政府主管部門和社會公眾迫切要求明確建筑結(jié)構(gòu)的目標(biāo)安全使用期即結(jié)構(gòu)的設(shè)計使用年限，以規(guī)范建筑市場以及建筑結(jié)臨時性結(jié)構(gòu)為5年；易于替換的結(jié)構(gòu)件為25年；普通房屋和構(gòu)筑物為50年；紀(jì)念性建筑和特別重要的建筑結(jié)構(gòu)為100年。

明確設(shè)計使用年限是設(shè)計規(guī)定的一個使用時期，在這一規(guī)定期內(nèi)，只需進(jìn)行正常的維護而不需進(jìn)行大修就能按預(yù)期目的使用，完成預(yù)定的功能，即房屋建筑在正常設(shè)計、正常施工、正常使用和維護下所應(yīng)達(dá)到的使用年限。同時，'統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)'還規(guī)定了設(shè)計基準(zhǔn)期為50年。此外，(建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范(GB50009-2001)(以下簡稱'荷載規(guī)范')和各類結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范均遵守“統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)”，給出了各自結(jié)構(gòu)的設(shè)計使用年限的規(guī)定?！敖y(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)'規(guī)定設(shè)計使用年限的做法在我國建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計史上是首次，這對規(guī)范建筑市場管理和建筑結(jié)構(gòu)安全合理使用，以及建筑業(yè)持續(xù)健康發(fā)展具有深遠(yuǎn)影響。但對于建筑結(jié)構(gòu)因各種原因加固后的下一目標(biāo)使用的安全合理使用和妥善管理方面還存在問題。為此，對于新建工程，現(xiàn)行建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn))(GB50068-2001)(以下簡稱'統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)')借鑒了《結(jié)構(gòu)可靠度總原則(ISO2394:1998)，用強制性條文規(guī)定了不同類型結(jié)構(gòu)的設(shè)計使用年限，即結(jié)構(gòu)的加固設(shè)計使用年限應(yīng)如何確定，目前尚無統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)明確規(guī)定。這是加固行業(yè)中亟待研究解決的重大問題。

據(jù)有關(guān)部門初步統(tǒng)計，我國已有建筑物總量(包括城鎮(zhèn)房屋建筑、工業(yè)建筑等)已超過500億㎡。據(jù)一些專家估計，約有30%~50%的建筑物出現(xiàn)安全性失效或進(jìn)入功能退化期。也有統(tǒng)計資料表明：約有25億㎡的建筑物急需進(jìn)行鑒定與加固處理。不論是前者還是后者，都顯示出加固工程量的巨大?？墒牵诋?dāng)前加固工程如此繁重的情況下，不協(xié)調(diào)的是結(jié)構(gòu)加固設(shè)計隊伍中，經(jīng)驗不足的設(shè)計人員占較大比重，致使加固工程失誤案例時有發(fā)生，對于結(jié)構(gòu)的加固設(shè)計使用年限的重大問題更感迷惑，難以正確把握。建筑結(jié)構(gòu)加固后的設(shè)計使用年限問題確實是當(dāng)前加固行業(yè)中急待解決的重大問題。

可喜的是，《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計規(guī)范(GB50367-2013)》(以下簡稱'混凝土加固規(guī)范')第3.1.7條規(guī)定混凝土結(jié)構(gòu)的加固設(shè)計使用年限，應(yīng)按下列原則確定：1）結(jié)構(gòu)加固后的使用年限，應(yīng)由業(yè)主與設(shè)計單位共同商定。2）當(dāng)結(jié)構(gòu)的加固材料中含有合成樹脂或其他聚合物成分時，其結(jié)構(gòu)加固后的使用年限宜按30年考慮；當(dāng)業(yè)主要求結(jié)構(gòu)加固后的使用年限為50年時，其所使用的膠和聚合物的粘結(jié)性能，應(yīng)通過耐長期應(yīng)力作用能力的檢驗。3）使用年限到期后，當(dāng)重新進(jìn)行的可靠性鑒定認(rèn)為該結(jié)構(gòu)工作正常，仍可繼續(xù)延長其使用年限。4）對使用膠粘方法或摻有聚合物加固的結(jié)構(gòu)、構(gòu)件，尚應(yīng)定期檢查其工作狀態(tài)。檢查時間間隔可由設(shè)計單位確定，但第一次檢查時間不應(yīng)遲于10年。5）當(dāng)為局部加固時，應(yīng)考慮原建筑物剩余設(shè)計使用年限對結(jié)構(gòu)加固后設(shè)計使用年限的影響。

但是，此規(guī)定似過于原則，尚未考慮到結(jié)構(gòu)加固的多種復(fù)雜情況應(yīng)如何區(qū)別對待的問題。我們認(rèn)為，下列幾點值得進(jìn)一步探討:1）被加固結(jié)構(gòu)已服役年限問題。已有建筑物服役年限長短不同，其剩余可靠度亦各不同，加固時均按30年考慮，似過粗。2）已有建筑物由于增層或改造所引起的加固與一般結(jié)構(gòu)構(gòu)件所需要的加固區(qū)別很大，前者應(yīng)考慮新、老部分如何協(xié)調(diào)使用年限的問題，而后者處理相對比較單一。3）政府規(guī)劃部門或業(yè)主要求的加固后使用年限不足30年的應(yīng)如何處理。4）對于可變作用即樓面活荷載、風(fēng)荷載和雪荷載標(biāo)準(zhǔn)的取值問題應(yīng)予考慮。因'荷載規(guī)范'是按設(shè)計基準(zhǔn)期50年考慮的，而加固結(jié)構(gòu)應(yīng)按加固后下一目標(biāo)使用期取值，兩者顯而易見應(yīng)是不同的，實際上加固材料性能取值亦是不同的。5）對于某些遭受偶然事件如爆炸、火災(zāi)、撞擊等引起的搶險加固或一些危房已被判'死刑而緩期執(zhí)行'的搶險加固或急需的臨時加固也應(yīng)區(qū)別對待。6）對某些經(jīng)驗尚不足的加固技術(shù)，如使用膠粘劑或其他聚合物的情況，不可避免地存在著耐老化等問題，是業(yè)主和設(shè)計者非常關(guān)心的現(xiàn)實問題，

加固后結(jié)構(gòu)的性能是否能與原結(jié)構(gòu)的性能相同，必須進(jìn)一步研究。

在確定結(jié)構(gòu)的加固設(shè)計使用年限時，上述問題必須予以考慮，盡可能定得細(xì)一些，以便業(yè)主和設(shè)計者能正確掌握和處理。為此，可考慮分級處理：即分為搶修加固、臨時加固、短期加固和長期加固四級，并相應(yīng)規(guī)定其設(shè)計使用年限。1、搶修加固

有的建筑由于種種原因已被鑒定為危險房屋(整體或局部)，但又因特殊原因而不能即行拆除重建，即所謂'被判死緩'，也有某些建筑遭受爆炸、火災(zāi)等偶然事件引起的局部破壞，則必須即行搶修加固。建議搶修加固后的使用年限一般不應(yīng)超過1年。這種情況加固后應(yīng)經(jīng)常檢查，以防再次發(fā)生險情。2、臨時加固

為與'統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)'相協(xié)調(diào)，對于一些臨時性結(jié)構(gòu)或已有建筑結(jié)構(gòu)遭受火災(zāi)、地震、爆炸等損壞，業(yè)主要求應(yīng)急加固，然后從長遠(yuǎn)考慮后再進(jìn)行處理時，可采取臨時加固。建議臨時加固的設(shè)計使用年限一般不超過5年，并應(yīng)加固后每年檢查一次；到期后，若重新進(jìn)行的可靠性鑒定認(rèn)為該結(jié)構(gòu)工作正常，則仍可適當(dāng)延長其使用年限。3、短期加固

短期加固一般適宜于已服役30年左右的建筑物需改變使用功能(包括增層、改造)引起的加固情況，或業(yè)主使用要求僅需此期限要考慮拆除翻建，以及城市規(guī)劃部門有要求的情況。建議短期加固的設(shè)計使用年限一般不超過25年。這與'統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)'對易于替換的結(jié)構(gòu)構(gòu)件規(guī)定的25年也是相協(xié)調(diào)的。必須指出，短期加固設(shè)計時所取用的可變荷載值除應(yīng)按現(xiàn)行'荷載規(guī)范'的規(guī)定采取外，還應(yīng)按下一步目標(biāo)使用期乘以小于1.0的折減系數(shù)予以折減。4、長期加固

長期加固一般適宜于在役時間不長或服役不超過20年的建筑物因各種原因所需的加固。一般情況下其加固設(shè)計使用年限為30~50年或更長。此外，在建工程所需的加固，應(yīng)按新建工程即50年考慮。這時，加固設(shè)計應(yīng)遵守'混凝土加固規(guī)范'的有關(guān)規(guī)定。

最后應(yīng)該指出的是，對于一些紀(jì)念性建筑物和特別重要的建筑結(jié)構(gòu)，以及業(yè)主認(rèn)為其建筑物極具保存價值，而加固費用也不成問題，則可商定一個超過50年的設(shè)計使用年限。這樣，加固設(shè)計時其可變荷載取值除應(yīng)按'荷載規(guī)范'規(guī)定的取值外，應(yīng)乘以大于1.0的荷載擴大系數(shù)，而材料強度值除應(yīng)按有關(guān)規(guī)定取值外，應(yīng)乘以小于1.0的折減系數(shù)予以折減。擴大系數(shù)和折減系數(shù)應(yīng)根據(jù)商定的實際設(shè)計使用年限按'統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)'有關(guān)規(guī)定的概率分布及