论文导读：改建前委托上海市建筑科学研究院进行检测并作损伤状况评估。检测结果显示两栋楼房耐久性损伤状况相似。故本文只针对5号楼进行耐久性损伤状况的评估以及剩余使用寿命的预测。混凝土结构耐久性评估的基本程序是：专业评估机构接受委托后,首先进行初步调查和初步评价,判断结构是否需要进行详细调查和检测。
关键词：耐久性，评估，使用寿命，历史建筑物，检测
1、工程概况
某大楼是上海市优秀近代历史保护建筑，位于上海市东大名路丹徒路口。其辅助建筑4号楼、5号楼，均为五层现浇钢筋混凝土框架结构，建筑面积3100m2，建于1917年，已有90多年历史，房屋均有一定老化损伤。在使用过程中，梁柱曾进行过大范围加固维修：楼板面配钢筋网并浇注50~60厚细石混凝土；梁下部钢筋除锈并水泥砂浆粉平；部分柱体用L100～L120等角钢自柱底到梁底进行加固；各梁柱均用10～15mm厚水泥砂浆粉饰。
近期拟改建为商务中心。4号楼一、二层作为商场，三至五层作为小车车库；5号楼底层作为小车车库，二至五层作为办公楼。改建前委托上海市建筑科学研究院进行检测并作损伤状况评估。检测结果显示两栋楼房耐久性损伤状况相似。故本文只针对5号楼进行耐久性损伤状况的评估以及剩余使用寿命的预测。
2、构件受力性能评估
2.1梁的受力性能评估
国内外学者对在役钢筋混凝土构件承载力的研究可分为有限元分析和试验研究两大类。现有的研究结果表明，钢筋锈蚀对受弯构件承载力的影响主要体现在：1）钢筋截面减少；2）钢筋屈服强度降低；3）钢筋和混凝土之间的粘结性能退化；4）钢筋锈蚀使受压混凝土承受压-拉双向应力，从而降低钢筋周围混凝土抗压强度。
根据检测结果可知，梁主筋锈损率普遍达到23.4%～28.4%之间，个别梁构件锈损率更高，甚至出现箍筋锈断的现象。并且混凝土保护层胀裂宽度达到1～2mm，其粘结强度削弱严重，使得钢筋与混凝土之间的相对滑移增大，钢筋应变趋于均匀，钢筋的应变小于其周围混凝土的平均应变，从而导致抗弯承载力降低。由于锈蚀胀裂后粘结性能的严重退化，锈后钢筋混凝土受弯构件易发生粘结破坏，其承载力主要取决于粘结强度，当构件发生破坏时，取 ，则由公式：
 和
可得净跨为3m的梁的极限承载力在66.7~199kNm之间，离散性较大。
2.2柱的受力性能评估
以轴心受压柱为例，其保护层均已经开裂，此时，除了考虑钢筋截面面积的减小、屈服强度降低外，还应考虑界面几何损伤的影响，其正截面受压承载力按下式：
可得，中柱的抗压承载力为1263.0kN到3700.5kN之间，承载力较高。
但是，由于钻芯取样测试所得的混凝土强度很低，在6.4～19.9MPa之间，离散性很大。并且混凝土疏松、剥落现象严重，取样时很多芯样碎断、酥碎，个别成渣状，柱中均不同程度的存在明显的水平缝，缝中粘结极差。所以，虽然单纯的根据规范中所列公式计算得到的承载力较高，但并不表示其耐久性依旧良好。科技论文。需要综合考虑各种因素，才能得到适当的结论。作者认为结构中柱的承载能力已经严重退化，并不适宜继续使用。具体分析见下文。
3、耐久性等级评定
结构耐久性评估包括结构耐久性等级评定、结构构件及结构的寿命预测。其目的是考虑结构耐久性能退化的影响,判定结构在指定的目标使用年限内是否满足安全性和适用性的要求,或在限定的使用条件和正常维护条件下,其剩余使用寿命是否满足目标使用年限的要求,决策应采取的措施,以最低代价确保结构耐久适用、安全可靠,有效地延长其使用寿命。混凝土结构耐久性评估的基本程序是：专业评估机构接受委托后,首先进行初步调查和初步评价,判断结构是否需要进行详细调查和检测。
混凝土结构耐久性评定方法主要有多指标分级加权评定法、基于剩余使用寿命的评定方法、模糊综合评定法等，其相应的耐久性等级划分方法也不相同。本文对建筑物耐久性等级的评定采用的是《混凝土结构耐久性评定标准》（征求意见稿）中推荐的评定方法。它是基于混凝土结构耐久性的定义及耐久性损伤引起的结构性能退化规律，按耐久性和安全性分别进行评定的。评定时分项目、构件、结构三个层次四个级别逐层进行评定。
3.1 结构耐久性评定类别
耐久性评定考虑时间效应，评定过程复杂。为简化评定工作，进行耐久性评定时，首先根据结构的安全等级、结构所处的环境类别、结构的技术状况等级将结构划分为Ⅰ、Ⅱ两类。根据该建筑物的实际情况，目标使用年限确定小于10年时，其评定类别为Ⅱ（7）类。一般结构或构件的安全耐久性和使用耐久性为三级（C级）或以下。
3.2 适用耐久性等级的评定
构件适用耐久性包括保护层锈胀开裂耐久性、变形限值耐久性和海洋环境下氯离子侵蚀耐久性三个项目。单一构件评定时根据实际测定的最不利条件评定，整体评定时采用各参数的平均值进行评定。
根据实测保护层厚度、混凝土强度、钢筋直径及钢筋种类和位置，对于角部钢筋，经计算（见下文4.2.1）梁构件的锈损厚度为0.21mm。设目标是用年限内的最大钢筋锈蚀深度为2mm，构件重要性系数取1.0。则混凝土保护层锈胀开裂耐久性等级评定为：
 。评定为d级。同理可得，柱的混凝土保护层锈胀开裂耐久性等级评定为d级。
对于变形限值耐久性的评定，选取跨度4.8m主梁，主筋锈蚀率取15%为例。综合考虑钢筋和混凝土材料的几何损伤、粘结性能退化以及截面弯矩承载力降低后可能引起的内力重分布的影响，计算目标使用年限内受弯构件的挠度fe=6.29mm。因为 ，所以主梁变形限值耐久性评定为a级。
因为没有检测氯离子侵蚀的影响，氯离子侵蚀耐久性暂不做评定。
3.3 安全耐久性等级的评定
根据现场实测的结构技术状况，综合考虑目标使用期内钢筋和混凝土材料力学性能的退化、截面几何损伤和钢筋混凝土间粘结性能的降低的结构的抗力效应比R/(γ0S)进行安全耐久性等级的评定。并根据各种最不利情况对单个构件进行评定，整体评定采用各参数的平均值。据此，结构的安全耐久性评定为d级。科技论文。
4、剩余使用寿命预测
4.1混凝土结构耐久性的终结标准
合理的确定耐久性极限是预测结构寿命终点的关键。但是，由于影响结构使用寿命的因素具有复杂性、多样性和随机性, 致使目前在服役钢筋混凝土结构的使用寿命终结判定标准的确定上未能达成共识。现有的服役钢筋混凝土结构使用寿命终结判定标准主要分为碳化寿命终结标准、锈胀开裂寿命终结标准、裂缝宽度与钢筋锈蚀量限值寿命终结标准和承载力寿命终结标准等几种。
碳化寿命终结标准是以保护层混凝土碳化，从而失去对钢筋的保护作用，使钢筋开始产生锈蚀的时间作为钢筋混凝土结构使用寿命的终结。锈胀开裂寿命终结标准是以混凝土表面出现沿筋的锈胀裂缝所需时间作为结构使用寿命的终结。裂缝宽度与钢筋锈蚀量限值寿命终结标准认为锈胀裂缝宽度或钢筋锈蚀量达到某一界限值时寿命终结。承载力寿命终结标准是考虑钢筋锈蚀、材料老化等引起的抗力退化,以构件的承载力降低到某一界限值作为结构寿命的终结,如我国《钢铁工业建筑物可靠性鉴定规程》(YBJ219289) 以一半主筋破坏为丧失承载力标志,给出了构件剩余寿命的计算公式。
通常情况下对工业厂房或一般民用建筑, 采用碳化寿命终结标准、锈胀开裂寿命终结标准、裂缝宽度与钢筋锈蚀量限值寿命终结标准作为结构使用寿命的终结判定显然偏严, 有些保守。在实际工程中大量实例表明, 构件混凝土保护层早已脱落, 钢筋锈蚀也较严重, 但构件仍在“正常”使用。因此, 对于一般混凝土构件, 以承载力寿命终结标准作为结构使用寿命的终结判定应该更合理、更适用。
4.2剩余使用寿命评估
混凝土结构的使用寿命是指结构从开始使用到最终失去使用价值的时间，剩余寿命是指结构在当前状况下,在不加维修或正常维护以及正常使用条件下, 结构可能继续使用的年限。现有预测混凝土使用寿命的方法主要有五种,即根据经验、根据同类材料的性能、快速试验、应用可靠性与随机过程概念、在材料的物理和化学性能基础上建立劣化过程数学模型。根据所研究建筑物的实际情况，本文选取了两种典型方法分别进行了的预测。
4.2.1基于耐久性数学模型的剩余使用寿命预测
该建筑物已经服役90多年，其剩余使用寿命的长短取决于结构损伤程度、损伤速度及耐久性极限标准。根据建筑物周围环境、实际材料参数、具体截面构造推算损伤速度进而获得结构的剩余使用寿命。同时该方法指出，如果结构或构件的实测纵向裂缝宽度、变形、横向裂缝或承载力计算值中的一项达到耐久性极限状态，则说明耐久性失效，其剩余使用寿命为零。
根据《混凝土结构耐久性评定标准》（征求意见稿）的计算建议式，基于胀裂宽度的钢筋锈损厚度为：
δw=0.086c/d+0.00055fcu+0.015 （ω≥0.10mm）
以构件角部钢筋为例，取保护层厚度梁为35mm、柱为30mm，混凝土强度等级C30则：梁构件的锈损厚度为0.21mm，柱构件的锈损厚度为0.38mm。而检测结果显示的构件主筋锈损厚度普遍达到2mm左右。可见构件钢筋的锈损率已经远远超过了构件耐久性失效时的钢筋截面锈损率ηu。
另外，该建筑物构件的裂缝宽度大部分在2mm左右，有的甚至达到了5mm，已经严重超过了《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）规定的二类环境裂缝控制等级三级的最大
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