混凝土结构检测讲义

结构检测及加固复习主要内容１、绪论２、混凝土结构的检测３、砌体结构的检测４、钢结构检测５、结构的可靠性鉴定与评估６、钢筋混凝土结构的加固７、砌体结构的加固８、钢结构加固９、建筑结构加固新技术建筑结构检测、鉴定与加固的原因某12000m2大型工业厂房,主体结构为三连跨双坡轻型门式刚架,平面尺寸为63m×192m,柱距8m,檐高9m,屋脊高度11.52m,两端山墙抗风柱间距7m,设有3吨吊车,厂房围护体系采用聚苯乙烯夹芯保温彩色钢板。

车间内设有一条喷涂生产线,电焊火花引燃了生产线上的玻璃钢瓦片,造成大火,火灾持续时间约20分钟。

由于错误的设计、低劣的施工、不适当的使用等原因使建筑物不能满足正常的使用,甚至濒临破坏;2.在恶劣环境下长期使用，使材料的性能恶化;结构使用要求的变化;随着科学技术的不断发展,我国的工业在大规模地进行结构调整和技术改造,生产工艺的变化,涉及到要提高建筑结构的功能。例如已有30t的吊车可能要改成100t的吊车,厂房的局部可能要增层,原有设备可能要更换,相应对设备的基础提出了新的更高的要求等。这些都必须经过结构的检测、鉴定与加固才能保证安全使用。节约社会资源。

混凝土检测的内容及分类建筑结构检测的内容分为：几何量（如结构的几何尺寸、地基沉降、结构变形、混凝土保护层厚度、钢筋位置和数量、裂缝宽度等)；物理力学性能（如材料强度、地基的承载能力、桩的承载能力、预制板的承载能力、结构自振周期等)；化学性能（混凝土碳化、钢筋锈蚀等)。结构检测按方法不同可以分为以下三类：（1)非破损检测法(无损检测)常用的非破损法有测定混凝土强度的回弹法、超声波法以及回弹法、超声波法综合运用的所谓综合法。（2)半破损检测法半破损法有取芯法、拉拔法等。（3)破损检验法该方法主要用于数量较多的预制构件，随机选取有代表性的构件，进行破坏性试验，以测定其极限承载能力。

“必须、够用”原则：检测的范围、内容和数量应根据鉴定评级的需要来确定，既不能随意省略检测内容，也不要盲目扩大检测内容。按照《建筑结构检测技术标准》（GB/T50344-2004)和表建筑结构抽样检测的最小样本容量。

针对性原则:建筑结构的种类很多，结构现状千差万别，必须在初步调查的基础上，针对每一个具体的工程制定检测计划。

规范性原则:测试方法必须符合国家有关的规范标准要求，测试仪器必须标准，测试单位必须具备资质，测试人员必须取得上岗证书。

科学性原则:被测构件的抽取、测试手段的确定、测试数据的处理要有科学性，切忌头脑里先有结论而把检测作为证明来对待。

1234检测的原则裂缝的检测包括裂缝出现的部位（分布)、裂缝的走向、裂缝的长度和宽度。

观察裂缝分布和走向,并绘制裂缝分布图。为便于研究分析,裂缝图应根据构件逐一绘制展开图,即将梁的侧面、底面展开在一个平面上来绘制,柱子则将四个面展开,并在图上标明方位。当裂缝数量较多时,可在构件有裂缝的表面画上方格,方格尺寸依据构件的大小以200～500mm为宜,在裂缝的一侧用毛笔或粉笔沿裂缝画线,然后依据同样的位置翻样到记录纸上,必要时可以拍照和摄像。

裂缝检测裂缝宽度用10～20倍裂缝读数放大镜读取。裂缝长度可用钢尺测量。裂缝深度可以用极薄的钢片插入裂缝,粗略地量测;也可以用超声波检测。

判断裂缝是否发展可以用粘贴石膏法，将厚10mm左右、宽约50～80mm的石膏饼牢固地粘贴在裂缝处，观察石膏是否裂开;也可以在裂缝的两侧粘贴纸条，并在纸条上注明粘贴时间，过一段时间后观察纸条是否撕裂。

对建筑结构有危害的裂缝主要有:受力裂缝、温度裂缝、地基不均匀沉降引起的裂缝，这些裂缝属于观测的对象，对于粉刷层的龟裂引起的裂缝则不属观测对象，以免鱼目混珠。

综合法:这些方法可以按不同组合形成多种多样的综合法。

04非破损法：表面硬度法（回弹法、印痕法)、声学法（共振法、超声脉冲法)；05混凝土的立方体抗压强度是其各种物理力学性能指标的综合反映,它与混凝土轴心抗拉强度、轴心抗压强度、弯曲抗压强度、疲劳强度等有良好的相关性,且其测试方便可靠,因此混凝土的立方体抗压强度是混凝土强度的最基本的指标。

01局部破损法:取芯法、小圆柱劈裂法、压入法和拔出法03混凝土抗压强度的测试方法:02混凝土强度的检测回弹法测定混凝土强度回弹法测定混凝土强度属于非破损检测方法，自1948年瑞士工程师施密特（Schmidt)发明回弹仪以来，经过不断改进，已比较成熟，在国内外应用比较广泛。我国已制定了《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》JGJ/T23—2001。回弹法的原理回弹法是根据混凝土的表面硬度与抗压强度之间存在着一定的相关性而发展起来的一种混凝土强度测试方法。

回弹法的适用范围

由于受回弹法所必需的测强曲线的代表性的限制，现行《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》（JGJ/T23—2001)规定：回弹法只适用于龄期为14～1000d范围内自然养护、评定强度在10～50MPa的普通混凝土；不适用于内部有缺陷或遭化学腐蚀、火灾、冰冻的混凝土和其他品种混凝土。回弹法检测混凝土强度的步骤

（1)测区的布置（2)回弹值的测定（3)混凝土碳化深度的测定（4)数据处理及回弹值的修正2.5混凝土耐久性的检测混凝土结构耐久性下降的主要原因有：混凝土结构裂缝的出现、混凝土的碳化、有害介质的侵蚀、碱骨料反应、冻融循环、钢筋的锈蚀等。耐久性检测的内容（1)混凝土碳化深度的测定。（2)钢筋位置（保护层厚度)及钢筋锈蚀程度的测定。（3)特殊腐蚀物质侵入深度及含量的测定。（4)混凝土蚀层深度的测定。（5)构件所处环境情况的调查及环境中特殊腐蚀性物质的种类等情况的调查及测定。

砌体结构包括砖砌体、砌块砌体、石砌体。砌体结构因造价较低在民用多层建筑中得到广泛应用。本章主要介绍砖砌体结构的检测方法,但亦可供其他砌体的检测参照。

02本章阐述了砌体的损坏机理及砌体结构检测的一般原则,重点介绍了砌体结构的现场检测技术,主要有原位轴压法、扁顶法、原位单剪法和原位单砖双剪法、推出法、筒压法等。

013砌体结构的检测检测方法分类及其选用原则砌体工程的现场检测方法，按对墙体损伤程度可分为以下两类：（1)非破损检测方法，在检测过程中，对砌体结构的既有性能没有影响。（2)局部破损检测方法，在检测过程中，对砌体结构的既有性能有局部的、暂时的影响，但可修复。砌体工程的现场检测方法，按测试内容可分为下列几类：（1)检测砌体抗压强度：原位轴压法、扁顶法；（2)检测砌体工作应力、弹性模量：扁顶法；（3)检测砌体抗剪强度：原位单剪法、原位单砖双剪法；（4)检测砌筑砂浆强度：推出法、筒压法、砂浆片剪切法、回弹法、点荷法、射钉法。

测试部位应具有代表性，并宜选在墙体中部距楼、地面1m左右的高度处;槽间砌体每侧的墙体宽度不应小于1.5m。

C原位轴压法适用于推定240mm厚普通砖砌体的抗压强度。检测时,在墙体上开凿两条水平槽孔,安放原位压力机。

B同一墙体上，测点不宜多于1个，且宜选在沿墙体长度的中间部位;多于1个时，其水平净距不得小于2.0m。

D一般规定A测试部位不得选在挑梁下、应力集中部位以及墙梁的墙体计算高度范围内。E3.3原位轴压法原位轴压法的试验步骤(1)在测点上开凿水平槽孔。上下水平槽孔应对齐，两槽之间应相距7皮砖。开槽时，应避免扰动四周的砌体；槽间砌体的承压面应修平整。

(2)在槽孔间安放原位压力机。安放前，在上槽内的下表面和扁式千斤顶的顶面应分别均匀铺设湿细砂或石膏等材料的垫层，垫层厚度可取10mm。(3)进行试加荷载试验，试加荷载值可取预估破坏荷载的10%。检查测试系统的灵活性和可靠性，以及上下压板与砌体受压面接触是否均匀密实。(4)分级加荷，每级荷载可取预估破坏荷载的10%，并应在1～1.5min内均匀加完，然后恒载2min。加荷至预估破坏荷载的80%后，应按原定加荷速度连续加荷，直至槽间砌体破坏。当槽间砌体裂缝急剧扩展和增多，油压表的指针明显回退时,槽间砌体达到极限状态。

4扁顶法01扁顶法除能检测砖砌体的强度外,还能检测砖砌体的受压工作应力及砌体的弹性模量。

02试验方法及步骤实测墙体的受压工作应力1、在选定的墙体上，标出水平槽的位置并应牢固粘贴两对变形测量的脚标。2、使用手持式应变仪或千分表在脚标上测量砌体变形的初读数，应测量3次，并取其平均值。3、在标出水平槽位置处，剔除水平灰缝内的砂浆。4、使用手持式应变仪或千分表在脚标上测量开槽后的砌体变形值待读数稳定后方可进行下一步试验工作。5.待读数稳定后，在槽内安装扁顶，扁顶上下两面宜垫尺寸相同的钢垫板，并连接试验油路。进行试加荷载试验，其方法要求同原位轴压法第3款相同。6、分级加荷进行正式试验。每级荷载应为预估破坏荷载值的5%，并应在1.5~2min内均匀加完，恒载2min后测读变形值。当变形值接近开槽前的读数时，应适当减小加荷级差，直至实测变形值达到开槽前的读数，然后卸荷。此时的应力值即为墙体的受压工作应力。01介绍建筑结构可靠性鉴定的方法和程序02工业建筑结构可靠性鉴定的方法03民用建筑结构可靠性鉴定的方法5建筑结构的可靠性鉴定与评估本章提要1结构可靠性鉴定的类别及适用范围2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内容,3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)。

4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:鉴定分类及等级划分5.2工业建筑结构的可靠性鉴定一、鉴定评级的层次和等级划分工业厂房的可靠性鉴定，按所谓三层次、四等级进行鉴定评级；三个层次分别称为“单元”、“组合项目与项目”和“子项”。（一)单元单元是指厂房的整体或局部，以及某些特定的结构系统（如框、排架、承重墙体等)，单元是厂房鉴定评级的最高层次，单元的评级是厂房可靠性的综合评定结果，四个等级用一、二、三、四表示。（二)项目项目是厂房可靠性鉴定评级的中间层次，有基本项目和组合项目之分。单元中的承重结构系统、围护结构系统及结构布置与支撑系统是组合项目；如承重结构系统中的地基基础、混凝土结构等，则为项目。组合项目和项目的四个等级用ABCD表示。（三)子项子项是鉴定评级的最低层次。地基基础项目包括地基、基础、桩和桩基、斜坡四个子项；钢筋混凝土结构、钢结构和砌体结构项目包括承载力、构造连接、裂缝和变形等子项。由于每个子项是根据某项功能的极限状态评定的，因此，子项的评定等级是结构构件能否满足单项功能可靠性要求的评定基础。子项的四个等级用abcd表示。子项的评级是构件功能评定的基础，项目的评定是多因素的综合评定，单元的评定是最后评定。混凝土结构或构件的项目评定分为A、B、C.D四个等级，应根据上述承载能力、构造和连接、裂缝、变形四个子项的评定结果，按下列原则确定：01当四个子项的等级相差不大于一级时,以主要子项,即承载能力子项与构造和连接子项中的较低等级作为该项目的等级。

02当变形、裂缝子项比承载能力或构造和连接子项低二级时,以承载能力或构造和连接子项中的较低等级降一级作为该项目的等级。

03当变形、裂缝子项比承载能力或构造和连接子项低三级时,可根据变形、裂缝对承载能力的影响程度及其发展速度,以承载能力或构造和连接中的较低等级降一级或二级作为该项目的等级。

04（二)混凝土项目评级第三节民用建筑可靠性鉴定评级《民用建筑可靠性鉴定标准》

将已有建筑物的可靠性鉴定划分为安全性鉴定与正常使用性鉴定两个部分;采用等级评定对建筑物的安全性和正常使用性现状作出评价，根据分级模式设计的评定程序，将复杂的建筑结构体系分为相对简单的若干层次，然后分层分项进行检查，逐层逐步进行综合，以取得能满足实用要求的可靠性鉴定结论。

民用建筑可靠性鉴定报告应包括下列内容:01建筑物概况;02鉴定的目的、范围和内容;03检查、分析、鉴定的结果;04结论与建议;05附件。06鉴定报告编写要求本章提要本章首先介绍实际工程中各种受弯构件常出现的承载力问题及表现,并对其原因进行分析,进而阐述承载力加固的各种方法。加固方法:预应力法、改变受力体系法、增大截面法、补加受拉钢筋法、粘贴钢板法及粘贴纤维材料法和其他加固方法。

126钢筋混凝土受弯构件承载力加固

在加固之前，首先应区分原梁是适筋梁还是超筋梁或少筋梁。如果是少筋梁，必须进行加固。加固方法选用本章所述的在拉区加筋的方法。如果是适筋梁，则可根据裂缝宽度、构件挠度和钢筋应力来判定是否进行加固。裂缝宽度与钢筋应力之间基本呈线性关系，裂缝愈宽，裂缝处钢筋应力越高。规范给出了在使用阶段钢筋应力的计算公式σs=M/0.87h0AS式中M——作用在构件上的实际弯矩;AS——实际纵向钢筋的截面面积;h0——梁截面的有效高度。一般认为当σs≥0.8fy时，应当进行承载力加固。适筋梁的承载力加固方法，可选用本章所述的各种方法，但当采用在拉区增加钢筋的方法加固时应注意加筋后不致成为超筋梁。如果是超筋梁，由于在受拉区进行加筋补强不起作用，因此必须采用加大受压区截面的办法或采用增设支点的办法进行加固。

正截面抗弯承载力计算1预应力加固梁的截面承载力计算方法因加固工艺不同可分为两种：一种为等效外荷载法;另一种为同一般预应力混凝土梁一样的承载力计算方法。

2预应力筋外露的加固梁3对于加固结束后预应力筋裸露在体外工作的加固梁，预应力筋仅仅在锚固点及支撑点与原梁相接触。当梁随外荷载增加而发生挠曲时，梁中原筋亦随原梁曲率的增加而伸长，但预应力筋与梁中原筋的变形不同，它只与支撑点和锚固点处梁的变位有关。预应力筋的应力增量随荷载的增长率远没有梁中的原筋大(仅为18%～35%)。由于这种变形不协调的存在，对这类加固梁截面承载力计算采用等效外荷载法。

4预应力加固梁承载力计算所谓等效外荷载是指预应力对原梁的作用可用相应的外荷载代替,它们两者对原梁产生的内力(弯矩、剪力及轴力)是等效的。加固梁在承载力计算时,把预应力作为外荷载等效地作用于原梁上,然后按原梁尺寸及原梁的配筋情况来验算原梁的承载力。

预应力筋的应力应等于张拉结束后的应力与后加荷载引起的应力增量之和。但这种应力增量实际上是较小的,且每增加单位荷载的应力增长值近乎一致,它对预应力筋应力影响不大。当采用高强度预应力筋时,由于预应力筋的面积较小,则对总的预应力内力的影响将变得更小。为方便计算,在设计中可不必具体计算预应力筋应力增量,预应力筋内力直接按σcon计算。它虽略高于张拉结束后预应力筋的应力值,但却是偏于安全的。

由于纵向预应力Np的存在,使原来的受弯构件变为偏心受压构件,并且它们多为大偏心受压构件,可按规范中的大偏心受压公式验算加固梁的承载力。

6.3改变受力体系加固法所谓刚性支点,是指新增设的支撑件刚度极大,以致被加固结构构件的新支点在外荷载作用下没有(或小至可忽略)竖向变位。

刚性支点概述改变结构受力体系加固法，包括在梁的中间部位增设支点，增设托梁(架)，拔去柱子(简称托梁拔柱)，将多跨简支梁变为连续梁等方法。通常，支柱采用砖柱、钢筋混凝土柱、钢管柱或型钢柱，托架、托梁常为钢筋混凝土结构或钢结构。

按增设支点的支撑刚性的不同，分刚性支点和弹性支点两种;按支撑时的受力情况，分预应力支撑和非预应力支撑两类。

弹性支点所谓弹性支点,是指所增设的支杆或托架的相对刚度不大。当采用受弯构件作为支撑杆,或支撑件的刚度较小,轴向变形较大时,支撑点的位移不能忽略,应按弹性支点计算。

6.4增大截面加固法概述增大截面加固法,是指在原受弯构件的上面或下面再浇一层新的混凝土和补加相应的钢筋,以提高原构件承载能力的方法。它是工程中常用的一种加固方法。

本节主要内容:构件在受压区补浇混凝土(即做叠合层)的受力特征及截面承载力计算方法。构件在受压区补浇混凝土后的受力及变形特征。本节内容按新旧混凝土结合面的不同,分为新旧混凝土截面独立工作和整体工作两种情况。

尽管在M2的作用下，钢筋应力和挠度增量都小于相应的整浇梁，但终因在M1作用下，原构件中的钢筋应力较整浇梁大得多，使得叠合构件的钢筋应力、挠度和裂缝宽度在整个受力过程中，始终较相应的整浇构件大，以致受拉钢筋应力比整浇梁在低得多的弯矩作用下就达到流限。这种现象称为"钢筋应力超前”。

06混凝土压应变滞后带来的结果是在受压边缘的混凝土被压碎时,构件的挠度、裂缝都较整浇梁的大得多。

04叠合构件的应力图与一次受力构件的应力图有很大的差异，主要表现以下两点:01叠合构件与截面尺寸、材料、加荷方式等均相同的整浇梁相比，叠合构件的叠合层是在弯矩M1之后才开始参加工作的。因此，叠合层的压应变小于对应整浇梁的压应变。这种现象称为"混凝土压应变滞后”。

03钢筋应力超前05混凝土应变滞后026.5增补受拉钢筋加固法增补受拉钢筋加固法，是指在梁的受力较大区段补加受拉钢筋（或型钢)，以提高梁承载能力的加固方法。本节主要介绍增补受拉钢筋的方法、特点和加固构件承载能力的计算方法以及构造要求。

增补钢筋方法简介图6.41为增补钢筋和增补型钢加固梁的示意图,增补钢筋与原梁之间的连接方法有全焊接法、半焊接法和粘结法三种,此外,在增补筋的端部,还可采用预应力筋与原梁的锚固方法。增补型钢与原梁的连接方法有湿式外包法和干式外包法两种。

0103026.6粘贴钢板加固法概述粘贴钢板加固法，是指用胶粘剂把钢板粘贴在构件外部的一种加固方法。常用的胶粘剂是在环氧树脂中加入适量的固化剂、增韧剂、增塑剂配成所谓的“结构胶”。粘贴钢板加固法能够受到工程技术人员的兴趣和重视，是因为它有传统的加固方法不可取代的如下优点：(1)胶粘剂硬化时间快，工期短。因此，构件加固时不必停产或少停产。（2)工艺简单，施工方便，可以不动火，能解决防火要求高的车间构件的加固问题。（3)胶粘剂的粘结强度高于混凝土、石材等，可以使加固体与原构件形成一个良好的整体,受力较均匀，不会在混凝土中产生应力集中现象。（4)粘贴钢板所占的空间小，几乎不增加被加固构件的断面尺寸和重量，不影响房屋的使用净空，不改变构件的外形。

本章提要本章论述了混凝土柱的破坏及原因,介绍了增大截面法、外包钢法、预应力加固法等加固方法。对这些方法不仅要掌握承载力的计算方法,而且应熟知其构造要求。

7钢筋混凝土受压构件加固0102在加固时,判明钢筋混凝土接的受力特征是极为重要的。如果是大偏心受压,则对往的受拉一侧进行加固是较为有效的,如果是小偏心受压,则应着重对柱的受压较大一例进行加固。

综上所述,钢筋混凝土柱除大偏心受压破坏具有较明显的外观表现之外,轴心受压和小偏心受压的破坏预兆均不明显,都属脆性破坏。同时,无论何种受压状态,当在受压一侧发现纵向裂缝或保护层剥落时,钢筋混凝土柱已临近破坏,应尽快采取加固措施。

增大截面法又称外包混凝土加固法,是一种常用的加固柱的方法。由于加大了原柱的混凝土截面积及配筋量,因此这种方法不仅可提高原柱的承载力,还可降低柱的长细比,提高柱的刚度,取得进一步的加固效果。

具体加固方法有四周外包、单面加厚和两面加厚等加固方法。127.2增大截面法加固混凝土柱7.3外包钢加固混凝土柱概述所谓外包钢加固,就是在方形混凝土柱的周围包以型钢的加固方法。加固的型钢在横向用缀板连成整体。对于圆柱、烟囱等圆形构件,多用扁钢加套箍的办法(如图7.5所示)。

习惯上,把型钢直接外包于原柱(与原柱间没有粘结),或虽填塞有水泥砂浆但不能保证结合面剪力有效传递的外包钢加固方法称为干式外包钢加固法(如图7.5(b)、(c))。在型钢与原柱间留有一定间隔,并在其间填塞乳胶水泥浆或环氧砂浆或浇灌细石混凝土,将两者粘结成一体的加固方法称为湿式外包钢加固法(如图7.5(a)所示)。

经外包钢加固后,混凝土柱不仅提高了承载力,又由于柱的核芯混凝土受到型钢套箍和缀板的约束,柱子的延性也得到了提高。

01020304概述对撑杆施加预顶升力的方法有纵向压缩法和横向收紧(校直)法。所谓预应力加固柱,是指柱子在加固过程中,对加固用的撑杆施加预顶升力,以期达到卸除原柱承受的部分外力和减小撑杆的应力滞后,充分发挥其加固作用。

本节的预应力加固法的施工工艺与6.3节中的预应力法基本相同，但两者在受力上有差异:本节是在柱的加固过程中对撑杆施加预顶力，加固后撑杆与原柱共同抵抗外力，而6.3节中的预应力撑杆是为了加固梁，加固后撑杆是独立工作的。

05因此,它们