房屋结构检测与加固改造

1 第一章绪论1 1建筑结构鉴定 加固的意义一 重要性二 房屋需要鉴定 加固的原因1 房屋分类2 保护建筑 定义优秀近代建筑历史文化风貌区优秀历史建筑3 检测单位名称4 工程实例4 1南京路 外滩4 2江浙地区4 3自然灾害 大雪地裂缝地震暴雨 2 1 2建筑结构鉴定 加固的程序一 检测鉴定程序二 结构加固设计原则个别 体系局部 整体 临时 永久 抗震加固三 结构加固方法 一 混凝土结构 二 砌体结构 裂缝修补 承载力不足加固第二章建筑结构的检测与鉴定2 1概述一 建筑结构 房屋 在建房屋 现有房屋 保护建筑 二 灾害 人为 自然 三 房屋质量检测的分类 7类 房屋 完损状况 安全 损坏趋势 结构和使用功能改变 抗震能力 质量综合 其它类型 检测 2 1 1建筑物可靠性鉴定的基本概念结构可靠性 指结构在规定的时间内 在规定的条件下 完成预定功能的能力 包括安全性 适用性 耐久性 当以概率来度量时 称为结构可靠度 安全性 结构在正常施工和使用条件下 承受可能出现的各种作用的能力 以及在偶然事件发生时和发生后 仍保持必要的整体稳定性的能力 适用性 结构在正常使用条件下 满足预定使用功能的能力 耐久性 结构在正常维护条件下 随时间变化而仍满足预定功能的能力 建筑物可靠性鉴定 指对现有建筑物上的作用 结构抗力及其相互关系进行检测 试验和综合分析 评估其实际的结构可靠性 包括 安全性 适用性 耐久性 2 1 2建筑物的鉴定方法传统经验法 实用鉴定法 特殊地区 使用环境下的鉴定方法 一 传统经验法 以前采用 特点 个人 少数人的经验知识 没有统一标准 因人而异 例如 对一根开裂梁的处理 裂缝特点 不延伸至梁底 顶部 上下细 中间粗 枣核状 两种处理方法 方法1 加固 非受力裂缝 加固后更没有问题 方法2 不加固 也没有问题 随着科学技术的发展 鉴定方法的不断更新完善 结构可靠性理论引入结构鉴定中 经过 已编制了一些建筑物可靠性鉴定标准 二 实用鉴定法 目前常用 在传统经验法的基础上发展起来的 一种较科学的鉴定评判方法 特点 要求鉴定人员根据鉴定的目的进行详细的检查 分析再按照现行的鉴定标准下结论 例如 民用建筑可靠性鉴定标准 GB50292 1999 工业建筑可靠性鉴定标准 GB50144 2008 建筑抗震鉴定标准 GB50023 2009 现有建筑抗震鉴定与加固规程 DGJ08 81 2000 危险房屋鉴定标准 JGJ125 99 2004年版 工作程序 主要讨论初步调查 详细调查 可靠性鉴定评级方法 明确鉴定目的 范围 内容 初步调查 制定鉴定方案 详细调查与检测 可靠性分析与验算 可靠性评定 鉴定报告 补充调查检测 1 初步调查工作内容设计竣工图等原始资料与实物的核对 建筑结构使用条件的调查 结构上的作用 使用环境 使用历史 1 结构上的作用调查 确定结构验算所用的荷载 根据当地和现场实际情况按现行 荷载规范 取值 永久作用 结构构件 建筑物配件 固定设备 地基变形等作用 可变作用 活荷载 积灰 吊车 风 雪 冰 湿度 振动 冲击 偶然作用 地震 撞击 爆炸事故 火灾 其他作用 深基坑开挖 地下室施工等 2 使用环境调查气象条件 建筑物的方位 风玫瑰图 大气湿度 降雨量等工业环境 液相 气相 腐蚀 高温 潮湿等对房屋的影响地理环境 地形 地貌 周围建筑群 暗浜等 3 使用历史调查调查建筑物的使用情况 超载 受灾 受侵蚀等 特别要注意 因使用要求改变而产生的荷载变化史 2 详细调查 1 结构构件布置 构造 连接 支撑系统 2 地基基础 必要时开挖检查或进行试验 3 结构上的作用 作用效应及作用效应组合 4 结构材料性能和几何参数的检测 材料检测的精度 结构构件的现场试验 5 建筑物使用功能和建筑构造的检查 3 可靠性鉴定评级 在2 5 1和2 5 2中介绍 1 建筑结构可靠性鉴定评级法 2 建筑物完损鉴定评级法三 特殊地区或特殊使用环境下建筑物的鉴定方法现有建筑物在以下几个方面存在较大差别 鉴定时 应按有关行业 地方标准 规程来综合鉴定 2 2结构材料的力学性能检测为后续工作提供技术依据 1 分析结构产生破损或破坏的原因 2 评定结构的现有承载能力 3 决策与优化结构处理及加固方案 4 推断结构损坏发展的趋势和结构使用寿命 5 推断加固处理后结构的使用寿命 是可靠性鉴定工作中的重要环节结构材料的力学性能检测 结构性能结构的构造措施检测 的检测结构构件尺寸和钢筋位置及直径的检测 结构及构件的开裂和变形情况检测等 常用结构材料检测 混凝土 砌体 钢材 钢筋 要求掌握 各种方法的特点 适用性 常用哪几种 不能使用的范围 2 2 1混凝土材料分两类 破损检测非破损检测 包括局部破损 非破损检测 是指在不破坏混凝土内部结构和使用性能的情况下 利用声 光 热 电磁和射线等方法 测定有关混凝土性能方面的物理量 推定混凝土强度 缺陷等的测试技术 回弹法和超声波法是典型的非破损测试方法 钻芯法 拔出法是局部破损检测方法 非破损检测的特点 1 不破坏构件或建筑物的结构 不影响其使用性能 且简便快速 2 可大面积直接在结构混凝土上作全面检测 能比较真实地反映混凝土的质量和强度 3 能获得破坏试验不能获得的信息 如能检测内部孔洞 疏松 开裂 不均匀性 表面烧伤 冻害及化学腐蚀等 4 适用性强 对新建工程和现有建筑物都能应用 5 可进行连续测试和重复测试 使测试结构具有良好的可比性 6 由于是间接检测 检测结果的精度要差一些 常用的方法有5种 各有规范 规程 回弹法 回弹法检测混凝土抗压强度技术规程超声法 超声法检测混凝土缺陷技术规程拔出法 后装拔出法检测混凝土强度技术规程钻芯法 钻芯法检测混凝土强度技术规程超声回弹综合法 超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程 b 不适用于 c 原理 测定混凝土的表面硬度 用回弹仪 根据混凝土强度与表面硬度间的相关关系 试验室已做的关系曲线 来推定混凝土的强度 1 回弹法特点 简单 成本低 精度差 水泥安定性不合格的混凝土强度大于60MPa或小于10MPa表层与内部有明显差异 有内在缺陷受火灾 化学 高温 浸水 混凝土碳化 混凝土碳化的结果 使混凝土表面硬度增高 回弹值增大 但对强度影响不大 碳化深度值测量 用浓度为1 2 酚酞酒精溶液来测定 d 混凝土强度推定值测区 检测结构或构件混凝土强度时的一个检测单元 200X200 测点 在测区内进行的一个检测点 16 测区平均回弹值 第i个测点的回弹值 现场测定 测区混凝土强度换算值 测区混凝土强度平均值 7 0 2 1 测区混凝土强度标准差 7 0 2 2 混凝土强度推定值 测区数少于10个时 7 0 3 1 测区数不少于10个的批量检测时 7 0 3 3 混凝土强度推定值 相应于强度换算值总体分布中保证率不低于95 的结构或构件的混凝土抗压强度值 检测的数量 按规范规定 e 注意修正 非水平方向检测混凝土浇筑侧面时 水平方向检测混凝土浇筑顶面或底面时 凿去保护层 单个检测批量检测 抽样数不少于同批总数的30 不少于10个 检验批总数大于30 数量可适当调整 2 超声法检测混凝土缺陷特点 查混凝土缺陷内部存在不密实 空洞 蜂窝 裂缝 损伤等 原理 图例 超声法检测 两个面上的测点在一线上声学教研室 3 超声回弹综合法检测混凝土强度综合法 采用两种或两种以上的单一方法或参数来综合测试 弥补各种方法的不足 取长补短 超声回弹综合法 采用超声仪和回弹仪 在结构混凝土同一测区分别测量声时值和回弹值 利用已建立测强公式来推定该测区的混凝土强度 特点 测试精度相对高 与回弹仪测强相比 费用高 声速 回弹值 测区混凝土强度 4 钻芯法 局部损伤 用取芯机直接从构件上取样 带回试验室切割 试压 无需进行某物理量 混凝土强度之间的换算 钻芯法 钻芯法 直径 50 75 100 75为规范标准试件特点 直观 可靠 准确 使用面广 局部损伤 成本相对高 取样后孔洞修补 注意 取芯样部位 避开钢筋用途 测混凝土强度检测构件厚度 楼板 路面 检测混凝土缺陷等可与其它非破损检测综合使用 提高其检测精度 5 拔出法 预埋拔出法后装拔出法被检测混凝土强度不应低于10MPa 钻孔 磨槽 嵌入锚固件 安装拔出仪 做拔出试验拔出力 混凝土强度之间的关系 上海地区应用较少 表2 2几种无损检测方法的比较 2 2 2钢材 钢筋 1 钢筋强度 性能的检测强度 伸长率 冷弯性能等 1 现场取样 实验室进行性能测试 非重要构件的次要部位 精确 可靠 对结构有损伤 取样部位应及时钢筋 2 现场检测强度 表面硬度法检测钢筋表面打磨光滑 局部平整 仪器检测钢筋的表面硬度 表面硬度 抗拉强度操作简单 精度稍差 损伤程度较小 2 钢筋混凝土结构中钢筋实际应力测定 2 2 3砌体结构材料砌体结构材料的检测包括 砂浆 砖和砌体强度 砌体工程现场检测技术标准 GB T50315 2011 砌体工程的现场检测方法分类 按损伤程度分 非破损检测方法局部破损检测方法按测试内容分 5类 检测砌体抗压强度 原位轴压法 扁顶法 切制抗压试件法 检测砌体工作应力 弹性模量 扁顶法 检测砌体抗剪强度 原位单剪法 原位双剪法 检测砌筑砂浆强度 推出法 筒压法 砂浆片剪切法 点荷法 砂浆回弹法 砂浆片局压法 检测砌筑块体抗压强度 烧结砖回弹法 取样法 1 砌体强度的检测 1 直接检测法 2 间接测定法检测出砂浆强度 砖强度后 按规范规定查表得到砌体强度 2 砖强度的检测 1 取样 按常规方法进行检测 2 回弹 HT 75回弹仪进行砖的测强 3 砂浆强度的检测回弹法 用回弹仪测定砂浆表面硬度 并用浓度为1 2 的酚酞酒精溶液测试砂浆碳化深度 以回弹值和碳化深度换算砂浆强度 砂浆回弹现场操作方法 1 测位选在承重墙的可测面上 避开门窗洞口和预埋件附近的墙体 测位处处理 清除粉刷层 勾缝砂浆 污物 弹击点表面打磨平整 清洁 磨掉表面砂浆的深度5 10mm 2 每个测位内均匀布置12个弹击点 3 每个弹击点上 用回弹仪连续弹击3次 读取第3次的回弹值 测试过程中 回弹仪始终水平 轴线垂直于砂浆表面 且不得移位 4 每个测位内 选3处灰缝 凿孔洞 d10mm 测试碳化深度 砂浆回弹法数据分析 1 每个测位内12回弹值 剔除最大和最小值 取余下10个值的算术平均值R 精确至0 1 2 每个测位内的平均碳化深度d 精确至0 5mm 3 砂浆强度换算值计算 d 1 0mm时 12 4 3 1 1 0mm d 3 0mm时 12 4 3 2 d 3 0mm时 12 4 3 3 4 测区的砂浆抗压强度平均值计算 12 4 4 4 式中 第i个测区第j个测位的砂浆强度 MPa d 第i个测区第j个测位的平均碳化深度 mm R 第i个测区第j个测位的平均回弹值 第i个测区的平均砂浆强度 5 砂浆强度推定在建或新建 既有 a 对在建或新建砌体工程当测区数不小于6时 取下列公式的较小值 15 0 4 1 15 0 4 2 当测区数小于6时 取 15 0 4 3 b 对既有砌体工程 分两种情况 i 按国家标准 砌体工程施工质量验收规范 GB50203 2002及之前实施的砌体工程施工质量验收规范的有关规定修建时 当测区数不小于6时 取下列公式的较小值 15 0 5 1 15 0 5 2 当测区数小于6时 取 15 0 5 3 ii 按 砌体工程施工质量验收规范 GB50203 2011的有关规定修建时 按 a 在建情况推定 6 当砂浆强度检测结果小于2 0MPa或大于15MPa时 不宜给出具体检测值 可仅给出检测值范围 2 0MPa或 15MPa 2 3混凝土构件中钢筋配置情况的检测两大类 破损 非破损2 3 1破损检测方法直接在混凝土构件上进行 凿去保护层 直接量测 有一定损伤 查 钢筋的数量 直径 保护层厚度 2 3 2非破损检测方法在不破坏混凝土内部结构和使用性能的情况下 利用声 光 热 电磁和射线等方法 测定有关钢筋位置 保护层厚度等的测试方法 1 具体方法 电磁法雷达法超声法2 检测仪器 1 钢筋探测仪 产品很多 2 超声波测定仪 3 电磁波式混凝土内部探测仪 可以检测 钢筋位置 外层钢筋 混凝土保护层厚度 不适用 节点区的钢筋 钢筋连接 钢筋直径 不准 破损检测 直接在混凝土构件上进行 凿去保护层 量测钢筋的数量 直径 保护层厚度 有一定损伤 瑞士PRORFOMETER5钢筋探测仪 主机 探头 现场检测瑞士PROFOMETER5钢筋探测仪 瑞士HILTI公司钢筋探测仪 2 4结构及构件变形的检测构件 梁 板 挠度建筑物 倾斜 沉降 沉降速率 不均匀沉降 2 4 1结构构件变形的测量结构构件的变形测量主要是指梁 板的挠度测量 现场静载试验法 非破坏荷载试验 精确 成本太高 实施难度较大 采用水准仪 难精确 估测 不太准 什么情况下要做现场静载试验 1 现场静载试验测量加载过程中的挠度变化量 加载方法 量测仪器 测点布置 布置在所需测挠度的位置 注意扣除支座变形 挠度计 2 水准仪 3 估测 用钢丝或琴弦与挠度控制值作比较 实例 济南山东大厦 高层框剪 24层 高度88m 因层高的原因 设备喷淋管无法从梁底过 梁上开洞 开洞以后 梁的承载力 变形如何 a 有限元计算 基本假定 本构关系 破坏准则等 b 荷载试验 济南山东大厦梁开洞荷载试验 由于层高的原因 设备喷淋管无法从梁底过 梁挠度测试 加荷载 逐级加载 2 4 2建筑物的倾斜观测经纬仪测量电子全站仪测量房屋倾斜原因 建筑物的不均匀沉降 1 经纬仪位置的确定经纬仪位置的放置如图2