钢结构、砌体结构破坏或倒塌主要成因,加固方法.ppt

钢结构 砌体结构破坏或倒塌主要成因 加固方法 目录 1 钢结构破坏原因及类型2 钢结构的加固3 砌体结构破坏原因及加固方法 1 钢结构破坏原因及类型 建筑工程中钢结构的破坏形式可以分为钢结构的脆性断裂 钢结构承载力和刚度失效 钢结构疲劳破坏 钢结构失稳和钢结构的腐蚀破坏等几种 1 1 1钢结构的脆性断裂 钢结构的脆性断裂是极限状态中最危险的破坏形式之一 它往往在没有显著变形情况下突然发生 原因可能是构件制作加工缺陷 普通碳素钢抗脆性能差以及受到低温和动载的影响 阪神地震中的钢结构节点破坏 墨西哥城地震中的钢结构支撑破坏 1 2钢结构的承载力和刚度失效 钢结构的刚度失效指产生影响其继续承载或正常使用的塑性变形或振动原因有 结构支撑体系不够 结构或构件的刚度不满足设计要求 如轴压构件的长细比太大 钢结构的承载力失效指正常使用状态下结构构件或连接因材料强度被超越而导致破坏 原因有 连接件强度不足 使用荷载过大或者使用条件改变 如擅自改变建筑物的功能 1 3钢结构的疲劳破坏 疲劳破坏一般来说经历三个阶段 裂纹的形成 裂纹的缓慢扩展 裂纹的迅速断裂 而钢材本身在生产制造过程由于化学成分的偏析 非金属杂质 刻痕和火焰切割等不可避免会产生微小缺陷 因而一般钢结构的疲劳破坏只有后两个阶段 1 4钢结构的腐蚀破坏 钢结构的腐蚀破坏 普通钢材的抗腐蚀能力比较差 腐蚀会导致钢结构杆件的净截面面积减损 降低结构承载力和可靠度 钢结构易腐蚀的地方 经常干湿交替而没有混凝土的保护 埋入地下的地面部分 可能积水处 屋盖结构 柱节点等等 钢屋架锈蚀 某水坝钢结构锈蚀 2 钢结构的加固 2 2 1钢结构加固的程序 2 2钢结构加固的方法 2 2 1根据加固的对象 钢结构的加固可以分为钢柱的加固 钢梁的加固 钢屋架或托架的加固 吊车系统的加固 连接和节点的加固 裂纹的修复和加固等2 2 2根据损害范围 钢结构的加固可分为两大类 一类是局部加固 一般只对某些承载能力不足的杆件或连接节点进行加固 二是全面加固 是对整体结构进行的加固 2 2 3钢结构加固的主要方法有 减轻荷载 改变结构计算图形 加大原结构构件截面和连接强度 阻止裂纹扩展等 2 3改变结构计算图形 2 3改变结构计算图形 改变结构计算图形的工程案例 3 改变结构计算图形的工程案例 3 2 4构件截面加固 4 构件截面加固的实质是通过增加构件截面面积 加大构件刚度 实现钢框架整体承载能力的提高 构件截面加固方法主要有将工字形截面改为箱形截面 翼缘外侧贴焊钢板 外粘钢板 碳纤维布加固等 3 砌体结构破坏原因及加固方法 5 砖砌体结构缺乏延性 其抗拉 抗弯 抗剪强度较低 在实际工程中 特别是针对抗震设防的工业与民用建筑中 在地震灾害和火灾等自然和人为的意外作用下 砌体结构常常会出现各种裂损破坏情况 砌体结构中最常见的裂损原因是因温度变化而变形和地基不均匀沉降引起的变形 这类裂损可称为变形裂缝破坏 另外 由于荷载过大以及自然灾害 火灾 地震等 原因引起的裂损可称为意外灾害破坏 3 1变形裂缝破坏类型及加固方法 6 3 1 1温度裂缝及其加固方法温度裂缝是由物体的热胀冷缩效应引起的 其通常出现在房屋顶部两端的砌体门 窗洞口 常见的有一端宽另一端细或者两端细中间宽的斜裂缝 两端细中间宽的水平裂缝以及缝宽变化不明显的纵向缝 通常说来 温度裂缝对结构安全不会带来很大影响 主要影响美观并且可能会导致墙体渗水 对其可采用沿裂缝构造配置钢筋网片的方法 防止裂缝反复出现 3 1变形裂缝破坏类型及加固方法 6 3 1 2地基不均匀沉降裂缝及其加固方法地基不均匀沉降引起的裂缝 是由地基沉降差异产生的相对位移引起的附加拉力或剪力而导致的 这种裂缝往往与地面成45 左右的夹角 出现上宽下窄斜缝朝向凹陷处 引起地基不均匀沉降的因素主要有地基软弱土层不均 上部结构荷载差异以及相邻环境影响 常见的加固方法有 1 如果墙体开裂不是很严重 可采用压力灌浆或喷射修补法加以处理 2 就砌体的补强加固而言 其分为直接加固与间接加固 其中直接加固方法主要有钢筋混凝土外加层加固法 钢筋水泥砂浆外加层加固法 增设扶壁柱加固法 间接加固法主要有无粘结外包型钢加固法 预应力撑杆加固法 加固方式 墙体钢筋网砂浆面层加固 楼板加固 压力喷浆法 增设扶壁柱加固法 预应力撑杆加固法 3 1变形裂缝破坏类型及加固方法 6 3 1 3承载力裂缝及其加固方法 砌体承载力裂缝是砌体的承载力不足而导致的裂缝 在砌体承载力不足时 砌体在荷载作用下 将会出现各种裂缝 这类裂缝的出现 很可能导致结构失效 使建筑物处于极不安全的状态 在这种情况下 普通的加固方法不能起到加固作用 只能采取结构构造性加固方法 常见结构构造性加固方法 增加横墙 砖柱改为砖墙 托梁换柱 托梁换柱施工案例 工程概况 本工程为小区底商 框架结构 地上二层 没有地下室 现拆除二层C轴与4轴处框架柱 进行托梁换柱加固 施工内容 托梁换柱 框架梁加大截面 框架梁粘碳布 框架柱拆除 改造价值 通过对原有框架柱的拆除 拓展使用空间 满足新的使用要求 施工要点 本工程重点在框架柱的拆除工作 施工顺序遵循先进行两侧框架柱包钢加固 按照要求对拆除柱部位框架梁加大截面 待加大截面梁混凝土强度达到设计要求方可进行柱的拆除工作 3 2意外灾害破坏的原因及加固方法 6 3 2 1砌体房屋在其生命周期内 有可能会遭受来自外界的各种自然和人为的灾害 如地震 爆炸 火灾 洪水 滑坡等 这些灾害的发生及其强度具有很大的偶然性 其作用于砌体房屋 必然会引起砌体房屋产生不同程度的损坏 使结构的安全性 适应性和耐久性大大降低 甚至使结构的承载能力完全丧失 3 2 2对于受灾后的结构 应以其残余承载力的大小确定其加固方法 以墙体为例 如果墙体在受灾后只是有细微或不严重的裂缝 可以用压力灌浆法进行修复 将开裂的墙体重新黏合成一个整体 如果墙体裂缝比较严重 可用玻璃纤维水泥砂浆 GFCM 对墙体进行抹面加固 加固前应对砌块灰缝进行勾缝 再加固抹面层 厚度不小于20mm 25mm 如果墙体倾斜 当倾斜角度不大时 可采用一般的工程措施修复加固 如果倾斜角度较大 则应当拆除重建 若墙体开裂外倾 预制板缝拉开导致房屋的整体性减弱 则可采用加设圈梁的方法进行加固等等 总之应根据破坏的程度分析其对结构的影响而采取相应的加固措施 砌体结构破坏案例 汶川地震后学校砌体建筑结构破坏情况 7 1 主体结构完全倒塌 2 主体结构严重破坏 3 轻微到中等损坏 4 结构局部破坏 位于震中映秀镇 实际烈度11度 和彭州市白鹿镇白鹿中学的两栋砌体建筑 已经完全倒塌 按抗震设计标准设计的两栋学校建筑在地震后严重破坏但没有倒塌 按照抗震设防烈度设计的教学楼 某学校为追求建筑效果 采用了一些不规则形状 图为一砖混结构的女生公寓 由于在门厅处出现了不规则的转角 4 5层门厅构造柱中部出现水平裂缝 砌体结构加固案例 震后多层砌体结构的加固设计 8 1 工程概况 2 破坏情况 经过现场仔细检查 现有结构布置情况 墙体位置尺寸等信息均与原图纸所示情况吻合 震后地基基础状况良好 楼板状况良好 无预制板掉落及断裂现象 震害主要表现在墙体裂缝方面 如图2所示 房屋根部踢脚线处出现贯通多道墙体的水平通长裂缝 外纵墙诸多窗下墙均发生交叉开裂破坏 且呈现出由下至上逐渐减轻的趋势 为数不少的内纵墙出现严重剪切破坏 部分承重横墙出现较长的斜裂缝 楼梯间墙 构造柱破坏严重 砌体结构加固案例 震后多层砌体结构的加固设计 8 3 加固措施 受损墙体的加固采用钢筋网水泥砂浆面层加固法 先在开裂墙体表面绑扎直径 6 间距300mm 300mm的钢筋网 然后在其表面抹压30mm厚的水泥砂浆 对面层加固后抗震承载力仍无法满足要求的破坏极其严重的墙体 采用能大幅提高墙体抗震能力的混凝土板墙加固法 结构整体性的加强可采用外加钢筋混凝土构造柱连同圈梁加固 砌体结构加固案例 震后多层砌体结构的加固设计 8 文献引用 1 郑冀东钢结构事故发生的机理及原因 J 工程与建设2014 28 6 740 742 2 丁绍祥钢结构加固工程技术手册 M 武汉华中科技大学出版社2008 3 刘益虹 汪惠民改变结构计算图形法在大型屋面板加固中的应用 J 四川建材2007 3 226 4 程江敏程波邱鹤龚顺风钢结构加固方法研究进展 J SteelConstruction 2012 11 5 赵莉丽砌体结构损