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文档简介
1、结构可靠度鉴定与加固结构可靠度分析结构可靠度分析内容提要内容提要第一节第一节 结构可靠度基本概念结构可靠度基本概念 一、结构的功能要求一、结构的功能要求 二、极限状态、极限状态方程二、极限状态、极限状态方程 三、结构的可靠度三、结构的可靠度 四、结构可靠指标四、结构可靠指标 第二节第二节 结构可靠度分析的实用方法结构可靠度分析的实用方法 一、中心点法一、中心点法 二、验算点法二、验算点法 第三节第三节 结构体系的可靠度结构体系的可靠度 一、基本概念一、基本概念 二、结构体系可靠度的上下界二、结构体系可靠度的上下界结构可靠度鉴定与加固1 1 结构可靠度基本概念结构可靠度基本概念 一、结构的功能要
2、求一、结构的功能要求 结构在规定的结构在规定的设计使用年限设计使用年限内应满足下列功能要求:内应满足下列功能要求:1 1、在正常施工和正常使用时,能承受可能出现的各种作用、在正常施工和正常使用时,能承受可能出现的各种作用2 2、在正常使用时具有良好的工作性能、在正常使用时具有良好的工作性能3 3、在正常维护下具有、在正常维护下具有足够的耐久性足够的耐久性4 4、在设计规定的偶然事件发生时及发生后,仍能保持必要的、在设计规定的偶然事件发生时及发生后,仍能保持必要的整体稳定性整体稳定性 1 1项、项、4 4项项 结构安全性的要求结构安全性的要求 2 2项项 结构适用性的要求结构适用性的要求 3 3
3、项项 结构耐久性的要求结构耐久性的要求 结构在结构在规定的时间规定的时间(设计使用年限)(设计使用年限)内内,在,在规定的条件规定的条件下下(正常设计、(正常设计、正常施工、正常使用),正常施工、正常使用),完成预定功能的能力完成预定功能的能力 结构的可靠性,包结构的可靠性,包括结构的安全性、适用性和耐久性括结构的安全性、适用性和耐久性(联接联接)结构可靠度鉴定与加固 设计使用年限设计使用年限(design working life)(design working life)- - 设计规定的结构或结构构件不需进行大修即可按其预期目的设计规定的结构或结构构件不需进行大修即可按其预期目的使用使用
4、的时期的时期- - 即房屋结构在正常设计、正常施工、正常使用和正常维护下所应即房屋结构在正常设计、正常施工、正常使用和正常维护下所应达到的使用年限,如达不到这个年限则意味着在设计、施工、使达到的使用年限,如达不到这个年限则意味着在设计、施工、使用与维修的某一环节上出现了非正常情况,应查找原因用与维修的某一环节上出现了非正常情况,应查找原因类别类别设计使用年限(年)设计使用年限(年)示示 例例1 15 5临时性结构临时性结构2 22525易于替换的结构构件易于替换的结构构件3 35050普通房屋和构筑物普通房屋和构筑物4 4100100纪念性建筑和特别重要的建筑结构纪念性建筑和特别重要的建筑结构
5、(返回返回) GB50068GB5006820012001规定:结构设计使用年限分类规定:结构设计使用年限分类结构可靠度鉴定与加固 设计基准期设计基准期(design reference period)(design reference period)-为确定可变作用及时间有关的材料性能等取值而选用的时间参数为确定可变作用及时间有关的材料性能等取值而选用的时间参数 规范所采用的设计基准期为规范所采用的设计基准期为5050年年 设计基准期不等同于建筑结构的设计使用年限设计基准期不等同于建筑结构的设计使用年限 足够的耐久性足够的耐久性-指结构在规定的工作环境中,在预定时期内,其材指结构在规定的工作
6、环境中,在预定时期内,其材料性能的恶化不致导致结构出现不可接受的失效概率。料性能的恶化不致导致结构出现不可接受的失效概率。 从工程概念上讲,足够的耐久性就是指在正常维护条件下结构能够从工程概念上讲,足够的耐久性就是指在正常维护条件下结构能够正常使用到规定的设计使用年限。正常使用到规定的设计使用年限。 整体稳定性整体稳定性-指在偶然事件发生时和发生后,建筑结构仅产生局部指在偶然事件发生时和发生后,建筑结构仅产生局部的损坏而不致发生连续倒塌的损坏而不致发生连续倒塌(返回返回)结构可靠度鉴定与加固二、极限状态、极限状态方程二、极限状态、极限状态方程 “极限状态极限状态(limit state)(li
7、mit state)”定义定义 整个结构或结构的一部分超过某一整个结构或结构的一部分超过某一特定状态特定状态( () )就不能满足设计规定的某一功就不能满足设计规定的某一功能要求,此特定状态称为能要求,此特定状态称为该功能的极限状态该功能的极限状态 结构的极限状态结构的极限状态 结构失效的临界状态结构失效的临界状态 “极限状态极限状态”分类分类 承载能力极限状态承载能力极限状态 正常使用极限状态正常使用极限状态结构可靠度鉴定与加固 承载能力极限状态承载能力极限状态- 结构或结构构件达到最大承载力结构或结构构件达到最大承载力或或不适于继续承载的变形不适于继续承载的变形 承载能力极限状态标志承载能
8、力极限状态标志(1 1)整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡)整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡(2 2)结构构件或连接因超过材料强度而破坏)结构构件或连接因超过材料强度而破坏( (包括包括疲劳破坏疲劳破坏) ),或,或因过因过度变形而不适于继续承载度变形而不适于继续承载(3 3)结构转变为机动机构)结构转变为机动机构(4 4)结构或结构构件丧失稳定性)结构或结构构件丧失稳定性 (5) (5) 地基丧失承载力而破坏地基丧失承载力而破坏 保证结构或构件的安全性保证结构或构件的安全性结构可靠度鉴定与加固 正常使用极限状态正常使用极限状态- 结构或结构构件达到正常使用结构或结构构件达到正常使用
9、或或耐久性的某项规定限值耐久性的某项规定限值 正常使用极限状态标志正常使用极限状态标志(1 1)影响正常使用或外观的变形)影响正常使用或外观的变形(2 2)影响正常使用或耐久性的局部破坏)影响正常使用或耐久性的局部破坏( (包括裂缝包括裂缝) )(3 3)影响正常使用的振动)影响正常使用的振动(4 4)影响正常使用的其它特定状态(例:渗漏、腐蚀、冻害等)影响正常使用的其它特定状态(例:渗漏、腐蚀、冻害等) ) 保证结构或构件的适用性、耐久性保证结构或构件的适用性、耐久性结构可靠度鉴定与加固 结构的三种设计状态结构的三种设计状态(根据结构在施工和使用中的环境条件和影响)(根据结构在施工和使用中的
10、环境条件和影响)1 1、持久状况持久状况在结构使用过程中一定出现,其在结构使用过程中一定出现,其持续期持续期很长很长( (一般与设计一般与设计使用年限为同一数量级使用年限为同一数量级) )的状况。的状况。2 2、短暂状况短暂状况在结构施工和使用过程中出现概率较大,而与设计使用年在结构施工和使用过程中出现概率较大,而与设计使用年限相比,持续期很短的状况。如施工和维修等。限相比,持续期很短的状况。如施工和维修等。3 3、偶然状况偶然状况在结构使用过程中出现概率很小,且持续期很短的状况,在结构使用过程中出现概率很小,且持续期很短的状况,如火灾、爆炸、撞击等。如火灾、爆炸、撞击等。 建筑结构的三种设计
11、状况应分别进行承载力极限状态设计建筑结构的三种设计状况应分别进行承载力极限状态设计1 1、对三种状况,、对三种状况,均均应进行承载力极限状态设计应进行承载力极限状态设计2 2、对持久状况,、对持久状况,尚尚应进行正常使用极限状态设计应进行正常使用极限状态设计3 3、对短暂状况,、对短暂状况,可根据需要可根据需要进行正常使用极限状态设计进行正常使用极限状态设计结构可靠度鉴定与加固 极限状态方程极限状态方程 基本变量基本变量: : 作用效应作用效应S S、结构抗力、结构抗力R - R - 随机变量随机变量 结构的功能函数结构的功能函数 Z=gZ=g( (R,SR,S)=)=R-SR-S 极限状态方
12、程极限状态方程 Z=gZ=g( (R,S)=R-SR,S)=R-S= = 0 0 SRZ=R-S= 0Z0可靠区可靠区 Z00具有相当大的概率具有相当大的概率 或或 Z Z0 0 具有相当小的概率具有相当小的概率 结构完成预定功能的概率结构完成预定功能的概率P P s s= =P P ( (Z Z 0)0) -可靠概率可靠概率 结构不能完成预定功能的概率结构不能完成预定功能的概率P P f f= =P P ( (Z Z0 )0 ) -失效概率失效概率 P P s s + +P P f f =1 =1 P P f f =1- =1- P P s s 采用采用失效概率失效概率P P f f来度量结
13、构的可靠度来度量结构的可靠度结构可靠度鉴定与加固四、结构可靠指标四、结构可靠指标 若若RNRN( ( R R , , R R) ),S NS N( ( S S , , S S) ) ,且且R R、S S 相互独立相互独立 失效概率失效概率 dZedZZfZPPZZZZf2100210 令令ZZ dXedxePXXf22122121121 1 Z=R-S N( z , z) , z = R - S , 2z= 2R + 2S结构可靠度鉴定与加固 Zf Z fP 0 Z Z 公式公式 1fp推导推导 失效概率失效概率 dZedZZfZPPZZZZf2100210 令ZZZX dxePXZZf221
14、21 令令ZZ dXedxepXXf22122121121 1 结构可靠度鉴定与加固 可用结构可靠指标可用结构可靠指标 来度量结构的可靠性来度量结构的可靠性 P s +P f =1 = z / z P f P s P f =1- ( )22SRSRZZ 结构可靠指标结构可靠指标 结构可靠度鉴定与加固第二节第二节 结构可靠度分析的实用方法结构可靠度分析的实用方法 中心点法中心点法 只适用于基本变量为正态分布、功能函数为线性的情况只适用于基本变量为正态分布、功能函数为线性的情况一、中心点法一、中心点法1 1、结构功能函数为线性函数、结构功能函数为线性函数iniiXaaZ10 根据概率论中心极限定理
15、,当根据概率论中心极限定理,当n n,Z Z 近似服从正态分布近似服从正态分布 = z / z P f =1- ( ) iXniiZaa10 21)(iXniia 验算点法(验算点法(JCSSJCSS建议)建议) 能够考虑非正态基本变量、非线性极限状态方程能够考虑非正态基本变量、非线性极限状态方程 结构可靠度鉴定与加固 = z / z P f =1- ( )iiXnXiniiXXXXXggZ1,.,21nXXXZg,.,21niXiZiiXXg122 2、功能函数为非线性函数情况、功能函数为非线性函数情况nXXXgZ,.,21 将将Z Z在各变量的均值点处展开成在各变量的均值点处展开成泰勒级数
16、泰勒级数,并取线性项,并取线性项结构可靠度鉴定与加固二、验算点法二、验算点法(以两个正态基本变量(以两个正态基本变量R R、S S情况为例)情况为例) 多个正态基本变量情况多个正态基本变量情况 多个非正态基本变量情况多个非正态基本变量情况 将一般将一般正态分布正态分布N N( , , ) 标准正态分布标准正态分布N N(0 0,1 1) 坐标变换坐标变换R RRR 第一次变换第一次变换 045 o S o SSS 极限状态方程:极限状态方程: 0SRZ 0SRSRZ 结构可靠度鉴定与加固RRR RRR RRRR 第二次转换第二次转换 o R SSSS P S o SSS o SSS 极限状态方
17、程:极限状态方程: 0SRSRZ 0SRSRSRZ PO直线方程直线方程SRSR与极限状态方程的交点与极限状态方程的交点 P(R,S) RSRRSRSRRRcos2222 SSRSSRSRSScos2222 结构可靠度鉴定与加固 22)(SRPO 验算点验算点 RRRRRRRcos SSSSSSScos SRP, 迭代法求解,直到满足极限状态方程迭代法求解,直到满足极限状态方程0SRZ 22SRPO 结构可靠度鉴定与加固结构体系的可靠度结构体系的可靠度 结构构件结构构件( (包括连接)的可靠度包括连接)的可靠度 结构体系可靠度结构体系可靠度? ?一、基本概念一、基本概念1 1、结构构件的失效性
18、质、结构构件的失效性质(根据其材料和受力性质不同)(根据其材料和受力性质不同) 脆性构件脆性构件 -一旦失效立即完全丧失功能的构件一旦失效立即完全丧失功能的构件 延性构件延性构件-失效后仍能维持原有功能的构件失效后仍能维持原有功能的构件 构件失效性质的不同,对结构体系可靠度的影响不同构件失效性质的不同,对结构体系可靠度的影响不同2 2、结构体系的失效模型、结构体系的失效模型 组成结构的方式(静定、超静定)组成结构的方式(静定、超静定) 构件失效性质(脆性、延性)构件失效性质(脆性、延性) 串联模型、并联模型、串串联模型、并联模型、串- -并联模型并联模型结构可靠度鉴定与加固(1 1)串联模型)
19、串联模型 若结构中任一构件失效,则整个结构也失效,这类结构系统若结构中任一构件失效,则整个结构也失效,这类结构系统 串联模串联模型型 所有静定结构所有静定结构的失效分析的失效分析 串联模型串联模型 由脆性构件做成的超静定结构由脆性构件做成的超静定结构的失效分析的失效分析 串联模型串联模型PPPSS桁架杆件桁架杆件结构可靠度鉴定与加固若构件中有一个或一个以上的构件失效,剩余的构件或失效的延性若构件中有一个或一个以上的构件失效,剩余的构件或失效的延性构件,仍能维持整体结构的功能构件,仍能维持整体结构的功能排架柱排架柱 所有超静定结构的失效分析所有超静定结构的失效分析 并联模型并联模型(2 2)并联
20、模型)并联模型结构可靠度鉴定与加固(3)串串并联模型并联模型在延性构件组成的超静定结构中,若结构的最终失效状态不限于一种,在延性构件组成的超静定结构中,若结构的最终失效状态不限于一种,则这类结构系统则这类结构系统 串串- -并联模型并联模型钢构架钢构架截面塑性铰元件截面塑性铰元件15234111555244433212451345234结构可靠度鉴定与加固 由脆性构件组成的超静定结构并联子系统可简化为一个单元由脆性构件组成的超静定结构并联子系统可简化为一个单元? ? 串联模型串联模型 (当一个元件发生破坏,就可近似认为整个结构破坏)(当一个元件发生破坏,就可近似认为整个结构破坏)二、结构体系可
21、靠度的上下界二、结构体系可靠度的上下界 同一结构中不同构件的失效有一定相关性同一结构中不同构件的失效有一定相关性 各失效形态间存在相关性各失效形态间存在相关性 结构体系可靠度的上、下界结构体系可靠度的上、下界 各构件的工作状态各构件的工作状态X Xi i、失效状态、失效状态X Xi i、各构件失效概率、各构件失效概率P Pfifi 结构系统失效概率结构系统失效概率P Pf f结构可靠度鉴定与加固nifiniifPXPP11111finifiniinifPPXPPmax, 1min, 1min, 1)1 (11nififfiniPPP1max, 1111 1、串联系统、串联系统元件(元件(n n
22、个)工作状态完全独立个)工作状态完全独立元件(元件(n n个)工作状态完全相关个)工作状态完全相关一般串联系统失效概率一般串联系统失效概率P Pf f 对于静定结构,结构体系的可靠度总对于静定结构,结构体系的可靠度总构件的可靠度构件的可靠度结构可靠度鉴定与加固2 2、并联系统、并联系统 元件(元件(n n个)工作状态完全独立个)工作状态完全独立nifiniifPXPP11finiinifPXPP, 1, 1minminfinifnifiPPP, 11min 元件(元件(n n个)工作状态完全相关个)工作状态完全相关 一般并联系统失效概率一般并联系统失效概率P Pf f结构可靠度鉴定与加固 对超
23、静定结构对超静定结构 当结构的失效形态唯一时,结构体系的可靠度总大于或等于当结构的失效形态唯一时,结构体系的可靠度总大于或等于( )构构件的可靠度件的可靠度 当结构的失效形态不唯一时,结构每一失效形态对应的可靠度总当结构的失效形态不唯一时,结构每一失效形态对应的可靠度总大于或等于大于或等于( )构件的可靠度,而结构体系的可靠度又总小于等于构件的可靠度,而结构体系的可靠度又总小于等于( )每一失效形态所对应的可靠度每一失效形态所对应的可靠度finifPP, 1min(并联模型并联模型)finifPP, 1min(并联模型并联模型)ffiniPP max, 1(串联模型串联模型)结构可靠度鉴定与加
24、固可靠性鉴定基本概念 结构的可靠性结构的可靠性是指结构在规定的设计基准期(一般为是指结构在规定的设计基准期(一般为5050年)内,在年)内,在正常设计、正常施工、正常使用的条件正常设计、正常施工、正常使用的条件下,下,完成预定功能的能力,是结构安全性、适用性、耐久性完成预定功能的能力,是结构安全性、适用性、耐久性的总称。的总称。 “安全性安全性”即建筑结构在即建筑结构在规定的条件下规定的条件下应能承受可能出应能承受可能出现的各种荷载及外加约束作用,以及遇到偶然事件时应现的各种荷载及外加约束作用,以及遇到偶然事件时应能保持必要的整体稳定性;能保持必要的整体稳定性; “适用性适用性”即建筑结构在即
25、建筑结构在正常使用正常使用时,应能满足正常的时,应能满足正常的使用要求,如不能有过大的变形、裂缝等;使用要求,如不能有过大的变形、裂缝等; “耐久性耐久性”即建筑结构在即建筑结构在正常使用、正常维护下正常使用、正常维护下,材料,材料性能虽随时间推移而变化,但仍能满足预定功能的要求性能虽随时间推移而变化,但仍能满足预定功能的要求(如在基准期内,砂浆粉化、砖墙体风化、砼的碳化、(如在基准期内,砂浆粉化、砖墙体风化、砼的碳化、钢材的锈蚀及木材的腐朽等均不能超过规定的限值)。钢材的锈蚀及木材的腐朽等均不能超过规定的限值)。结构可靠度鉴定与加固结构可靠性鉴定类型及程序 一、结构可靠性分类一、结构可靠性分
26、类 结构功能的安全性、适用性和耐久性能否达到规结构功能的安全性、适用性和耐久性能否达到规定要求,是以结构的两种极限状态来划分的,其定要求,是以结构的两种极限状态来划分的,其中中承载能力极限状态承载能力极限状态主要考虑安全性功能,主要考虑安全性功能,正常正常使用极限状态使用极限状态主要考虑适用性和耐久性功能,这主要考虑适用性和耐久性功能,这两种极限状态均规定有明确的标志和限值。两种极限状态均规定有明确的标志和限值。结构可靠度鉴定与加固(一)承载能力极限状态 承载能力极限状态对应于结构或构件达到最大承载力或不适于继续承载的变形,当结构或构件出现下列状态之一时,即认为超过了承载能力极限状态: 整个结
27、构或结构的一部分作为刚体失去平衡(如倾覆等); 结构构件或连接因材料强度被超过而破坏,或因过度的塑性变形而不适于继续承载; 结构转变为机动体系; 结构或结构构件丧失稳定(如压屈等)。结构可靠度鉴定与加固(二)正常使用极限状态 正常使用极限状态对应于结构或构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值。当结构或构件出现下列状态之一时,即认为超过了正常使用极限状态: 影响正常使用或外观的变形; 影响正常使用或耐久性能的局部破坏(包括裂缝); 影响正常使用的振动; 影响正常使用的其他特定状态。结构可靠度鉴定与加固二、结构可靠性鉴定的类别及适用范围 按照结构功能的两种极限状态,结构可靠性鉴定可以分为两种鉴定
28、内容,即 安全性鉴定(或称承载力鉴定)和使用性鉴定(或称正常使用鉴定)。 根据不同的鉴定目的和要求,安全性鉴定与使用性鉴定可分别进行,或选择其一进行,或合并成为可靠性鉴定。各类别的鉴定有不同的适用范围,按不同要求,选用不同的鉴定类别. 按照被鉴定建筑用途可分为民用建筑鉴定与工业建筑鉴定两大类。结构可靠度鉴定与加固既有工业建筑结构体系存在下列情况的应进行可靠性鉴定因生产设备更新、工艺流程变革或生产规模扩大等原因,对厂房结构提出新的使用要求;各类事故及灾害导致结构损伤,需对其可靠性重新评定,恢复结构功能;长期使用或生产环境变化后,对原结构可靠性产生怀疑时;结构原设计或制造安装过程中遗留下较严重的缺
29、陷,需鉴定其实际承载力;年久失修或使用年限已超过设计基准期;其他需对厂房结构进行可靠性鉴定的情况。结构可靠度鉴定与加固(一)民用建筑可仅进行安全性鉴定的情况 危房鉴定及各种应急鉴定; 房屋改造前的安全检查; 临时性房屋需要延长使用期的检查; 使用性鉴定中发现有安全问题。结构可靠度鉴定与加固(二)民用建筑可仅进行使用性鉴定的情况 建筑物日常维护的检查; 建筑物使用功能的鉴定; 建筑物有特殊使用要求的专门鉴定。结构可靠度鉴定与加固(三)民用建筑应进行可靠性鉴定的情况 建筑物大修前的全面检查; 重要建筑物的定期检查; 建筑物改变用途或使用条件的鉴定; 建筑物超过设计基准期继续使用的鉴定; 为制定建筑
30、群维修改造规划而进行的普查。结构可靠度鉴定与加固 当鉴定评为需要加固处理或更换构件时,根据加固或更换的难易程度、修复价值及加固修复对原建筑功能的影响程度,补充构件的适修性评定,供工程加固修复决策参考或建议。 当要确定结构继续使用的寿命时,还可进一步作结构的耐久性鉴定。结构可靠度鉴定与加固结构可靠性鉴定方法已有建筑物的可靠性鉴定方法有: 传统经验法 实用鉴定法 概率鉴定法目前用的仍然是传统经验法和实用鉴定法,概率鉴定法未到应用阶段。结构可靠度鉴定与加固一、传统经验法 传统经验法的特点,是在不具备检测仪器设备的条件下,对建筑结构的材料强度及其损伤情况,按目测调查,或结合设计资料和建筑年代的普遍水平
31、,凭经验进行评估取值,然后按相关设计规范进行验算;主要从承载力、结构布置及构造措施等方面,通过与设计规范的比较,对建筑物的可靠性作出评定。这种方法快速、简便、经济,适合于对构造简单的旧房的普查和定期检查。由于未采用现代测试手段,鉴定人员的主观随意性较大,鉴定质量由鉴定人员的专业素质和经验水平决定,鉴定结论容易出现争议。结构可靠度鉴定与加固 实用鉴定法的特点,是运用现代检测技术手段,对结构材料的强度、老化、裂缝、变形、锈蚀等通过实测确定。对于按新、旧规范设计的房屋,均按现行规范进行验算校核。实用鉴定法将鉴定对象从构件到鉴定单元划分成三个层次,每个层次划分为三至四个等级。 评定顺序从构件开始,通过
32、调查、检测、验算确定等级,然后按该层次的等级构成评定上一层次的等级,最后评定鉴定单元的可靠性等级。 实用鉴定法包括初步调查、详细调查、补充调查、检测、试验、理论计算等多个环节。结构可靠度鉴定与加固3.可靠度鉴定法 可靠度鉴定法亦称近似概率法,是对影响结构功能的两个综合基本随机变量结构作用效应S和结构抗力R直接进行采样、统计、分析和评价的方法,真实可靠。 我国建筑结构可靠度设计统一标准对结构构件的可靠度采用可靠指标度量: 主要难点是数据采集工作量太大,结构功能函数求取比较复杂,适用于特别重要的大型工程 22SRSR结构可靠度鉴定与加固鉴定程序如图结构可靠度鉴定与加固(一)初步调查初步调查包括:
33、收集并审阅原设计图、竣工图以及工程地质报告、历次加固和改造设计图、事故处 理报告、竣工验收文件和检查观测记录等。 了解原始施工情况,重点了解建筑物遗留的有施工质量问题部位的施工情况。 了解厂房的使用条件,包括结构上的作用、使用环境和使用历史。 根据已有资料与实物进行初步核对、检查和分析。 填写初步调查表(见表 1,2,3) 制定详细调查计划,确定必要的实测、试验和分析等工作大纲。结构可靠度鉴定与加固结构可靠度鉴定与加固结构可靠度鉴定与加固(二)详细调查详细调查包括: 结构布置、支撑系统、圈梁布置、结构构件、结构构造和连接构造的检查。 地基基础的检查。必要时要进行开挖检查或试验。 结构上的作用、
34、作用效应及作用效应组合的调查分析。必要时进行实测统计。 结构材料性能和几何参数的检测与分析,结构构件的计算分析、现场实测。必要时进行结构检验。 建筑物结构功能及建筑构造的检查。结构可靠度鉴定与加固一、鉴定评级层次的划分结构可靠性鉴定评级标准 将建筑结构体系按照结构失效的逻辑关系,划分为相对简单的三个层次,即构件、子单元和鉴定单元三个层次。 构件是鉴定的第一层次,是最基本的鉴定单位,它可以是一个单件,如一根梁或柱,也可以是一个组合件,如一榀桁架,也可以是一个片段,如一片墙。子单元由构件组成,是鉴定的第二层次,子单元层次一般包括地基基础、上部承重结构和围护系统三个子单元。鉴定单元由子单元组成,是鉴
35、定的第三层次;根据建筑物的构造特点和承重体系的种类,将建筑物划分为一个或若干个可以独立进行鉴定的区段,则每一个区段就是一个鉴定单元。结构可靠度鉴定与加固(一)分级原则建筑物可靠性鉴定评级的分级原则为: 评定为a、A及一级,即满足国家现行规范要求,不必采取措施。 评定为b、B及二级,即略低于国家现行规范要求,但不影响正常使用,可不必采取措施。单元可有个别项目、项目中可有个别次要子项不满足国家现行规范要求,应采取适当措施。 评定为c、C 及三级,即不满足国家现行规范要求,影响正常使用,但不致于随时发生事故,应采取措施,单元中可有个别项目、项目中可有个别次要子项严重不满足国家现行规范要求,应立即采取
36、措施。 评定为d、D( 及四级,即严重不满足国家现行规范要求,随时有发生事故的可能,必须立即采取措施。结构可靠度鉴定与加固 评为b、B 及二级的,一般是指维护,个别的为耐久性处理或加固等措施; 对于评为c、C 及三级的,是指加固、补强,或个别更换等措施; 对于评为d、D 及四级的,是指应急、加固、更换或报废等措施结构可靠度鉴定与加固鉴于子项是整体评级的基础,鉴定标准中对分级标准的划分应力求恰如其分,以保证项目、单元的分级标准仍能遵循上述原则。例如:现以项目(如结构构件)的分级标准为例作简要说明。若以字母表示主要子项的最低评定等级,下标字母表示次要子项的最低评定等级,则会出现下列16种情况:根据
37、鉴定标准关于项目的分级标准及有关构件评定等级的具体规定,构件等级评定如下:对于情况aa, ab评为A级;对于ac, ba , bb , bc情况,评为B 级;对于ad情况,根据上述分级标准和具体规定,需要综合判断构件的等级。当采取适当措施可保证正常使用时,评为B 级,否则评为C级;对于bc, ca , cb , cc , cd情况,评为C 级对于da , db ,dc , dd情况,评为D 级结构可靠度鉴定与加固 上述评定结果表明: A级构件:由于主要子项为a 级,故满足国家现行规范要求,对次要子项为b 级者,根据子项的分级标准可不必采取措施。 B级构件:由于主要子项少数为a级多数为b 级,故
38、可概括为略低于国家现行规范要求,可不必采取措施;在这种情况,要保证构件正常使用,对其中次要子项为c 级、d 级(仅当ad情况且可评为B级)者,应采取适当措施。 C级构件:由于主要子项个别为b 级、绝大多数为c 级,故可概括为不满足国家现行规范要求,虽不致于随时发生事故,但影响正常使用,应采取措施;在这种情况下,对其中次要子项为d 级者,应立即采取措施。 D级构件:由于主要子项为d 级,故严重不满足国家现行规范要求,随时有发生事故的可能,必须立即采取措施。结构可靠度鉴定与加固(二)分级标准的制定 工程使用与鉴定经验总结 专家意见调查汇总结构可靠度鉴定与加固二、鉴定等级的划分 对安全性和可靠性鉴定
39、,每个层次划分为四个等级;对使用性鉴定,每个层次划分为三个等级。鉴定从第一层次开始,根据构件各检查项目的评定结果,确定单个构件等级; 根据子单元各检查项目及各种构件的评定结果,确定子单元等级;再根据子单元的评定结果,确定鉴定单元等级。 构件或子单元的检查项目是针对影响其可靠性的因素所确定的调查、检测或验算项目;如混凝土构件的安全性鉴定,涉及承载能力、构造、不适于继续承载的位移及裂缝等四个检查项目。检查项目的评定结果最为重要,它不仅是各层次、各组成部分鉴定评级的依据,而且还是处理所查出问题的主要依据。子单元和鉴定单元的评定结果,由于经过了综合,只能作为对被鉴定建筑物进行科学管理和宏观决策的依据,
40、而不能据以处理问题。结构可靠度鉴定与加固(一)安全性鉴定 民用建筑安全性鉴定按构件、子单元和鉴定单元三个层次,每个层次分成四个等级进行鉴定。构件的四个安全性等级用au、bu、cu、du表示,子单元的四个安全性等级用Au、Bu、Cu、Du表示,鉴定单元的四个安全性等级用 Asu、Bsu、Csu、Dsu表示。安全性鉴定评级的层次、等级划分及工作内容如下表结构可靠度鉴定与加固结构可靠度鉴定与加固鉴定工作的依据 已有建筑经鉴定后,通过加固措施一般仍需继续使用,不管从保证其下一个目标使用期所必需的可靠度,还是从标准规范的适用性和合法性来说,均不能采用已被废止的原设计、施工规范作为鉴定的依据。现行的设计、
41、施工规范可以作为鉴定的依据之一,但其针对的是拟建工程,不可能系统地考虑已有建筑物所能遇到的各种问题。 鉴定工作依据为鉴定标准(鉴定标准概括了现行设计、施工规范中的有关规定;也体现原设计、施工规范中尚行之有效,而由于某种原因已被现行规范删去的有关规定);此外,根据已有建筑物的特点和工作条件,鉴定标准还有专门的规定。结构可靠度鉴定与加固结构可靠度鉴定与加固(二)使用性鉴定 民用建筑使用性鉴定按构件、子单元和鉴定单元三个层次,每个层次分成三个等级进行鉴定。由于使用性鉴定中不存在类似安全性严重不足,必须立即采取措施的情况,所以使用性鉴定分级的档数比安全性和可靠性鉴定少一档。 构件的三个使用性等级用as
42、、bs、cs表示,子单元的三个使用性等级用As、Bs、Cs表示鉴定单元的三个使用性等级用Ass、Bss、Css表示。结构可靠度鉴定与加固结构可靠度鉴定与加固结构可靠度鉴定与加固(三)可靠性鉴定 建筑结构可靠性鉴定按构件、子单元和鉴定单元三个层次,每个层次分为四个等级进行鉴定。各层次的可靠性鉴定评级,以该层次的安全性和使用性等级的评定结果为依据综合确定。 构件的四个可靠性等级用a、b、c、d表示,子单元的四个可靠性等级A、B、C、D用表示,鉴定单元的四个可靠性等级用、表示。结构可靠度鉴定与加固结构可靠度鉴定与加固结构可靠度鉴定与加固(四)适修性鉴定 所谓适修性,是指一种能反映残损结构适修程度与修
43、复价值的技术与经济的综合特性。对于这一特性,建筑物所有或管理部门尤为关注。因为残损结构的鉴定评级固然重要,但鉴定评级后更需要关于结构能否修复及是否值得修复的评价意见。 民用建筑适修性各层次按四个等级进行评定,子单元或其中某组成部分的四个适修性等级用 表示,鉴定单元的四个适修性等级用 表示结构可靠度鉴定与加固结构可靠度鉴定与加固结构可靠性鉴定报告及合同一、鉴定报告建筑结构可靠性鉴定报告包括以下内容: 建筑物的概况; 鉴定的目的与范围; 检查、分析和鉴定结果; 结论与建议; 附录。结构可靠度鉴定与加固二、鉴定合同建筑物鉴定之前,提出建筑物鉴定的单位(甲方),必须与建筑物鉴定承接单位(乙方)签定鉴定
44、合同。建筑物鉴定合同的内容包括:合同签字各方名称,甲方承担的义务、乙方承担的义务,合同各方经济责任,执行时间与违约责任等。甲方承担的义务,一般包括甲方承担的完成合同的配合义务,如提供原始设计施工资料、在时间上和空间上的保证、配合辅助工人,以及鉴定已有建筑物所需要的仪器设备、材料存放用房、鉴定合同费用等。乙方承担的义务包括鉴定任务的内容,鉴定报告的质量、要求和提出时间。经济责任主要规定甲方有完成鉴定任务应向乙方支付金额的责任,也规定乙方完不成任务,或托期完成所付的经济责任。鉴定质量要求,要提的严格和明确,经济结算要规定清楚,数额要合理,时间要明确。其中关键问题,是甲方委托乙方时,要了解乙方的鉴定
45、能力和鉴定技术水平、设备仪器状况等,是否能从事建筑物鉴定任务、任务完成的质量等。特别是否具有鉴定的资质证书及法律依据。结构可靠度鉴定与加固四、构件安全性鉴定评级四、构件安全性鉴定评级钢结构构件砼结构构件砌体结构构件共 性非 共 性安全性鉴定安全性鉴定检查项目检查项目承载力构造位移(或变形)裂缝锈蚀 构件安全性等级取承载力、构造、位移(或变形)、裂缝、锈蚀各项中最低等级。若承载力及构造本身又分若干分项时,则尚应按分项的最低等级作为承载力及构造的安全等级。结构可靠度鉴定与加固砼结构构件承载力等级的评定砼结构构件承载力等级的评定 表表4.2.2SR0/构件类别构件类别au u级级b bu u级级c
46、cu u级级d du u级级主要构件主要构件1.00.95,且10.90,且0.950.90一般构件一般构件1.00.90,且10.85,且0.900.85 结构现时承载力确定有两种方法,一种是根据实测材料强度、荷载及几何参数计算确定,另一种是通过荷载试验确定。结构可靠度鉴定与加固砼结构构件构造等级的评定砼结构构件构造等级的评定 表表4.2.3检查项目检查项目au u级或级或b bu u级级c cu u级或级或d du u级级连接连接( (或节点或节点) )构造构造连接方式正确,构造符合国家现行设计规范要求,无缺陷,或仅有局部的表面缺陷,工作无异常连接方式不当,构造有 严重缺陷,已导致焊缝或螺
47、栓等发生明显变形、滑移、局部拉脱、剪坏或裂缝受力预埋件受力预埋件构造合理,受力可靠,无变形、滑移、松动或其他损坏构造有严重缺陷,已导致预埋件发生明显变形、滑移、松动或其他损坏砼受弯构件不适于继续承载的变形评定砼受弯构件不适于继续承载的变形评定 表表4.2.4检查项目检查项目构件类别构件类别c cu u级或级或d du u级级挠度挠度主要受弯构件主要受弯构件主梁、托梁等主梁、托梁等l0/250 一般受弯构件一般受弯构件l0 09m9ml0/150或45mml0 09m9ml0/200侧向弯曲的矢高侧向弯曲的矢高预制屋面梁、桁架或深梁预制屋面梁、桁架或深梁l0/500结构可靠度鉴定与加固 砼构件不
48、适于继续承载的裂缝宽度的评定砼构件不适于继续承载的裂缝宽度的评定 表表4.2.5检查项目检查项目环境环境构件类别构件类别c cu u级或级或d du u级级受力主筋处受力主筋处的弯曲的弯曲( (含一含一般弯剪般弯剪) )裂缝裂缝和轴拉裂缝和轴拉裂缝宽度宽度(mm)(mm)正常湿正常湿度环境度环境钢筋混凝土钢筋混凝土主要构件主要构件0.50一般构件一般构件0.70预应力混凝土预应力混凝土主要构件主要构件0.20(0.30)一般构件一般构件0.30(0.50)高湿度高湿度环境环境钢筋混凝土钢筋混凝土任何构件任何构件0.40预应力混凝土预应力混凝土0.10(0.20)剪切裂缝剪切裂缝(mm)(mm)
49、任何湿任何湿度环境度环境钢筋混凝土或预应力混凝土钢筋混凝土或预应力混凝土出现裂缝出现裂缝注:1.括号内限值适用于冷拉、级钢筋预应力砼构件。 2.因主筋锈蚀产生的顺筋裂缝宽度1mm,湿 度、收缩裂缝宽度1.5 倍表中数值时,亦应定为cu级或du级结构可靠度鉴定与加固钢结构构件(含连接)承载能力等级的评定钢结构构件(含连接)承载能力等级的评定 表表4.3.2SR0/构件类别构件类别au u级级b bu u级级c cu u级级d du u级级主要构件及连接主要构件及连接1.00.950.900.90一般构件一般构件1.00.900.850.85钢结构构件构造安全性评定标准钢结构构件构造安全性评定标准
50、 表表4.3.3检查项目检查项目a au u级或级或b bu u级级c cu u级或级或d du u级级连接构造连接构造连接方式正确,构造符合国家现行设计规范要求,无缺陷,或仅有局部的表面缺陷,工作无异常连接方式不当,构造有严重缺陷(包括施工遗留缺陷);构造或连接有裂缝或锐角切口;焊缝、铆钉、螺栓有变形、滑移或其他损坏结构可靠度鉴定与加固 钢结构受弯构件不适于继续承载的变形的评定钢结构受弯构件不适于继续承载的变形的评定 表表4.3.4检查项目检查项目构件类别构件类别c cu u级或级或d du u级级挠度挠度主要构件主要构件网架网架屋盖屋盖( (短向短向) )ls/200,且可能发展楼盖楼盖(
51、 (短向短向) )ls/250,且可能发展主梁、托梁主梁、托梁lo/300一般构件一般构件其它梁其它梁lo/180檩条等檩条等lo/120侧向弯曲矢高侧向弯曲矢高深梁深梁lo/660一般实腹梁一般实腹梁lo/500钢结构构件不适于继续承载的锈蚀的评定钢结构构件不适于继续承载的锈蚀的评定 表表4.3.5等级等级评定标准评定标准c cu u在结构的主要受力部位,构件截面平均锈蚀深度 大于0.05t,但不大于0.1td du u在结构的主要受力部位,构件截面平均锈蚀深度大于 0.1ttt结构可靠度鉴定与加固砌体结构构件承载能力等级的评定砌体结构构件承载能力等级的评定 表表4.4.2SR0/构件类别构
52、件类别au u级级b bu u级级c cu u级级d du u级级主要构件主要构件1.00.950.900.90一般构件一般构件1.00.900.850.85砌体结构构件构造的安全性评定砌体结构构件构造的安全性评定 表表4.4.3检查项目检查项目a au u级或级或b bu u级级c cu u级或级或d du u级级墙、柱的墙、柱的高厚比高厚比符合或略不符合国家现行设计规范的要求不符合国家现行设计规范的要求,且已超过限值的10连接及其连接及其他构造他构造连接及砌筑方式正确,构造符合国家现行设计规范要求,无缺陷或仅有局部的表面缺陷,工作无异常连接或砌筑方式不当,结构有严重缺陷(包括施工遗留缺陷)
53、,已导致构件或连接部位开裂、变形、位移或松动,或已造成其他损坏结构可靠度鉴定与加固五、构件正常使用性鉴定评级五、构件正常使用性鉴定评级正常使用性鉴正常使用性鉴定检查项目定检查项目砼结构构件位移、裂缝钢结构构件位移、锈蚀(腐蚀)砌体结构构件位移、非受力裂缝、分化(粉化)砼结构构件挠度等级的评定砼结构构件挠度等级的评定 表表5.2.2等级等级as级级b bs级级c cs级级实测实测挠度挠度计算值规范值计算值规范值规范值注:对于新建工程尚应按GB502042002验收规范规定考虑长期 荷载的影响乘以 。kqkMMM ) 1(结构可靠度鉴定与加固砼结构构件裂缝宽度等级的评定砼结构构件裂缝宽度等级的评定
54、 表表5.2.4等级等级as级级b bs级级c cs级级实测裂实测裂缝宽度缝宽度计算值规范值计算值规范值规范值或出现沿主筋锈蚀裂缝注:对于新建工程尚应按GB502042002规范考虑长期荷载影响检查项目检查项目环境环境构件类别构件类别as级级b bs级级c cs级级受力主筋受力主筋处横向或处横向或斜向裂缝斜向裂缝宽度宽度(mm)(mm)正常湿度正常湿度环境环境主要构件主要构件屋架、托梁屋架、托梁0.150.200.20主梁、托梁主梁、托梁0.200.300.30一般构件一般构件0.250.400.40高湿度环境高湿度环境任何构件任何构件0.150.200.20钢筋混凝土构件裂缝宽度等级的评定钢
55、筋混凝土构件裂缝宽度等级的评定 表表5.2.4-15.2.4-1结构可靠度鉴定与加固预应力混凝土构件裂缝宽度等级的评定预应力混凝土构件裂缝宽度等级的评定 表表5.2.42检查项目检查项目环境环境构件类别构件类别评定标准评定标准au u级级b bu u级级c cu u级级横向或斜向横向或斜向裂缝宽度裂缝宽度(mmmm)正常湿度正常湿度环境环境主要构件主要构件无裂缝(0.15)无裂缝(0.15,且0.20)无裂缝(0.20)一般构件一般构件无裂缝(0.20)无裂缝(0.20,且0.30)无裂缝(0.30)高湿度环境高湿度环境任何构件任何构件(无裂缝)(无裂缝)出现裂缝钢结构受弯构件挠度等级的评定钢
56、结构受弯构件挠度等级的评定 表表5.3.2等级等级as级级b bs级级c cs级级实测挠度实测挠度计算值规范值计算值规范值规范值 注:括号内限值适用于冷拉、级钢筋预应力砼构件。结构可靠度鉴定与加固钢结构构件和连接的锈蚀(腐蚀)等级的评定钢结构构件和连接的锈蚀(腐蚀)等级的评定 表表5.3.4锈蚀程度锈蚀程度等级等级面漆及底漆完好,漆膜尚有光泽as级级面漆脱落(包括起鼓面积),对普通钢结构不大于15;对薄壁型钢和轻钢结构不大于10;底漆基本完好,但边角处可能有锈蚀,易锈部位的平面上可能有少量点蚀b bs级级面漆脱落面积(包括起鼓面积),对普通钢结构大于15;对薄壁型钢和轻钢结构大于10;底漆锈蚀
57、面积正在扩大,易锈部位可见到麻面状锈蚀c cs级级钢结构受拉构件长细比等级的评定钢结构受拉构件长细比等级的评定 表表5.3.5构件类别构件类别as级或级或b bs级级c cs级级主要受拉构件主要受拉构件桁架拉杆桁架拉杆350350网架支座附近处拉杆网架支座附近处拉杆300300一般受拉构件一般受拉构件400400注:按钢结构设计规范GB500172003,受压构件的长细比限 定比受 拉更重要,更严,约小一半。结构可靠度鉴定与加固砌体结构构件非受力裂缝等级的评定砌体结构构件非受力裂缝等级的评定 表表5.4.3检查项目检查项目构件类别构件类别as级级b bs级级c cs级级非受力裂缝非受力裂缝宽度
58、宽度(mmmm)墙及带壁柱墙墙及带壁柱墙无可见裂缝1.51.5柱柱无可见裂缝无可见裂缝出现裂缝砌体结构构件风化或粉化等级的评定砌体结构构件风化或粉化等级的评定 表表5.4.4检查部位检查部位as级级b bs级级c cs级级块材块材 无风化迹象,且所处环境正常 局部有风化迹象或尚未风化,但所处环境不良(如潮湿、腐蚀性介质等) 局部或较大范围已风化砂浆层(灰缝)砂浆层(灰缝) 无粉化迹象,且所处环境正常 局部有粉化迹象或尚未粉化,但所处环境不良(如潮湿、腐蚀性介质等) 局部或较大范围已粉化结构可靠度鉴定与加固六、子单元安全性鉴定评级1.1.地基基础地基基础地基按承载能力的评级规定地基按承载能力的评
59、级规定 表表6.2.5Au级或级或Bu级级承载能力符合现行标准,按上部结构完好程度再细分Cu级或级或Du级级承载能力不符合现行标准,按上部结构裂损程度再细分地基按变形(沉降)或上部结构反应的评级规定地基按变形(沉降)或上部结构反应的评级规定 表表6.2.4Au级级 ;或建筑物无沉降裂缝、变形或位移Bu级级 ,且连续两个月沉降速度 2mm/月;或上部砌体微裂,但无发展Cu级级 ,或连续两个月 2mm/月;或上部砌体出现5mm的沉降裂缝,预制构件之间的连接部位出现1mm的沉降裂缝,且无终止趋势Du级级 , 2mm,且有变快趋势;或上部结构裂缝发展明显,砌体裂缝10mm,预制构件连接部位裂缝3mm
60、SS SS SS SSsvsvsv结构可靠度鉴定与加固地基稳定性(斜坡)的评级规定地基稳定性(斜坡)的评级规定 表表6.2.7Au级级 建筑场地地基稳定,无滑动迹象及滑动史Bu级级建筑场地地基曾有过局部滑动,经治理后已停止滑动,经评估,一般情况下不会再滑动Cu级级历史上产生过滑动,若触动诱发因素,仍有可能再滑动Du级级 历史上产生过滑动,目前又有滑动或滑动迹象 基础本身安全性按与构件相同方法进行评定。 子单元地基基础的安全性等级,取地基、地基稳定性和基础的评定结果中的最低一级。结构可靠度鉴定与加固2.2.上部承重结构上部承重结构 每种主要构件安全性等级的评定每种主要构件安全性等级的评定 表表6
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