第一章(建筑結(jié)構(gòu)檢測鑒定與加固)

1、建筑結(jié)構(gòu)檢測鑒定與加固建筑結(jié)構(gòu)檢測鑒定與加固陳宗平陳宗平 教授教授 2011.092011.09Construction structure examination appraisal and reinforcementu教學(xué)提示：教學(xué)提示：本章首先講述了建筑結(jié)構(gòu)功能退化的主要原因以及建筑結(jié)構(gòu)檢測、鑒定與加固的意義。接著簡要地介紹了建筑結(jié)構(gòu)檢測、鑒定與加固的發(fā)展與應(yīng)用概況。最后介紹了課程的主要內(nèi)容、特點(diǎn)以及學(xué)習(xí)過程中需注意的問題。u學(xué)習(xí)要求：學(xué)習(xí)要求：通過本章學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)掌握建筑結(jié)構(gòu)檢測、鑒定與加固的一般概念及特點(diǎn)，了解建筑結(jié)構(gòu)檢測、鑒定與加固在國內(nèi)外土木工程中的發(fā)展與應(yīng)用概況，了解本課程的主

2、要內(nèi)容、要求和學(xué)習(xí)方法。本課程學(xué)習(xí)方法及要求本課程學(xué)習(xí)方法及要求本門課程主要內(nèi)容本門課程主要內(nèi)容第一章 緒 論 第二章 建筑結(jié)構(gòu)損傷機(jī)理與危害 第三章 建筑結(jié)構(gòu)檢測 第四章 建筑可靠性鑒定 第五章 建筑結(jié)構(gòu)加固 第六章 建筑抗震鑒定與加固 第第1 1章章 緒論緒論1.1 引起建筑結(jié)構(gòu)功能退化的主要原因引起建筑結(jié)構(gòu)功能退化的主要原因1.2 建筑結(jié)構(gòu)檢測、鑒定與加固的必要性與意義建筑結(jié)構(gòu)檢測、鑒定與加固的必要性與意義1.3 我國建筑結(jié)構(gòu)鑒定與加固的發(fā)展概論我國建筑結(jié)構(gòu)鑒定與加固的發(fā)展概論1.3.1我國建筑結(jié)構(gòu)檢測技術(shù)的研究與發(fā)展我國建筑結(jié)構(gòu)檢測技術(shù)的研究與發(fā)展1.3.2 我國建筑結(jié)構(gòu)可靠性鑒定的研

3、究與發(fā)展我國建筑結(jié)構(gòu)可靠性鑒定的研究與發(fā)展1.3.3 我國建筑結(jié)構(gòu)加固技術(shù)的研究與發(fā)展我國建筑結(jié)構(gòu)加固技術(shù)的研究與發(fā)展1.4 本課程的主要內(nèi)容與學(xué)習(xí)方法本課程的主要內(nèi)容與學(xué)習(xí)方法本本 章章 小小 結(jié)結(jié)思思 考考 題題根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)(GB50068-2001)的規(guī)定，結(jié)構(gòu)在規(guī)定的設(shè)計使用年限內(nèi)應(yīng)滿足下列功能要求：1) 在正常施工和正常使用時，能承受可能出現(xiàn)的各種作用；2) 在正常使用時具有良好的工作性能；3) 在正常維護(hù)條件下具有足夠的耐久性能；4) 在設(shè)計規(guī)定的偶然事件(如地震、爆炸、撞擊等)發(fā)生時及發(fā)生后，結(jié)構(gòu)仍能保持必需的整體穩(wěn)定性。上述四點(diǎn)統(tǒng)稱為結(jié)構(gòu)的預(yù)定功能，當(dāng)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)

4、功能退化而不能滿足預(yù)定功能要求時，就可能引起工程事故。功能退化程度較輕者可能影響建筑物的使用性能和耐久性；嚴(yán)重者會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)構(gòu)件破壞，甚至引起結(jié)構(gòu)倒塌，造成人員傷亡和財產(chǎn)損失。1.11.1引起建筑結(jié)構(gòu)功能退化的主要原因引起建筑結(jié)構(gòu)功能退化的主要原因 引起建筑結(jié)構(gòu)功能退化的原因很多，根據(jù)大量的工程經(jīng)驗分析，歸納起來主要有以下幾方面： 1. 設(shè)計有誤設(shè)計有誤 2. 施工質(zhì)量差施工質(zhì)量差 3. 使用不當(dāng)使用不當(dāng) 4.長期在惡劣環(huán)境下使用，使材料的性能惡化長期在惡劣環(huán)境下使用，使材料的性能惡化 5. 結(jié)構(gòu)使用要求的變化結(jié)構(gòu)使用要求的變化 結(jié)構(gòu)的功能退化是客觀存在的，只要能科學(xué)分析原因，減緩結(jié)構(gòu)的退化速度

5、，通過科學(xué)的檢測、鑒定和加固，就可以延長建筑物使用年限。 1.2 建筑結(jié)構(gòu)檢測、鑒定與加固的必要性與意義建筑結(jié)構(gòu)檢測、鑒定與加固的必要性與意義 隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，一方面為滿足社會發(fā)展的需求，新建筑不斷地建設(shè)，同時早期修建的建筑因標(biāo)準(zhǔn)低已不滿足社會發(fā)展的需求，需對其進(jìn)行維修、加固和現(xiàn)代化改造；另一方面隨著人們生活水平的進(jìn)一步提高，人們對建筑功能的要求越來越高，已有建筑的規(guī)模和功能不能滿足新的使用要求，而且原有建筑的低標(biāo)準(zhǔn)、建筑的老齡化及長期使用后結(jié)構(gòu)功能的逐漸減弱等引起的結(jié)構(gòu)安全問題已開始引起人們的關(guān)注，在考慮昂貴的拆建費(fèi)用以及對正常生活秩序和環(huán)境的嚴(yán)重影響等問題后，人們逐漸把目光投向?qū)υ?/p>

6、用房屋的維修加固和現(xiàn)代化改造。 u建筑結(jié)構(gòu)的檢測、鑒定與加固是當(dāng)代建筑結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的熱門技術(shù)之一，它包含結(jié)構(gòu)檢測、結(jié)構(gòu)鑒定、結(jié)構(gòu)加固包含結(jié)構(gòu)檢測、結(jié)構(gòu)鑒定、結(jié)構(gòu)加固三個方面的知識和技能。這三個方面雖可相互獨(dú)立，但多數(shù)情況下這三方面常為一體進(jìn)行綜合運(yùn)用，即結(jié)構(gòu)的檢測是結(jié)構(gòu)鑒定的依據(jù)，而結(jié)構(gòu)的檢測和鑒定又往往是結(jié)構(gòu)加固前的必要過程。u建筑結(jié)構(gòu)的檢測、鑒定與加固涉及到的知識和技術(shù)比較復(fù)雜，內(nèi)容也十分廣泛，它不但包含了對結(jié)構(gòu)損傷的檢測、對既有建筑結(jié)構(gòu)的鑒定，也包括了加固理論和加固技術(shù)等相關(guān)內(nèi)容，還涉及到加固改造與拆除重建的經(jīng)濟(jì)對比分析。它是一門研究結(jié)構(gòu)服役期的動態(tài)可靠度及其維護(hù)、改造的綜合性學(xué)科。近十多年

7、來，結(jié)構(gòu)鑒定與加固改造在我國得以迅速發(fā)展，作為一門新的科學(xué)技術(shù)正在逐漸形成，它已經(jīng)成為土木工程技術(shù)人員知識更新的重要內(nèi)容。為了適應(yīng)經(jīng)濟(jì)建設(shè)快速發(fā)展的環(huán)境和滿足社會大量的檢查鑒定與加固專業(yè)人才的需要，很多高等院校已開設(shè)了相關(guān)的課程。 1.3 我國建筑結(jié)構(gòu)檢測鑒定與加固的發(fā)展概論我國建筑結(jié)構(gòu)檢測鑒定與加固的發(fā)展概論 1.3.1我國建筑結(jié)構(gòu)檢測技術(shù)的研究與發(fā)展我國建筑結(jié)構(gòu)檢測技術(shù)的研究與發(fā)展 對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行科學(xué)的檢測是保證工程質(zhì)量、人民生命安全和國家財產(chǎn)安全的重要手段，科學(xué)、合理的檢測手段是確保結(jié)構(gòu)檢測結(jié)論可靠與否的重要措施。自20世紀(jì)70年代以來，我國建筑結(jié)構(gòu)的檢測技術(shù)得到快速發(fā)展，其使用工程對象

8、已從新中國前得破舊民居檢測發(fā)展到各種類型的現(xiàn)代化建筑工程檢測，新的檢測方法、檢測手段不斷涌現(xiàn)。 在混凝土結(jié)構(gòu)檢測方面，針對建國初期缺乏有效的檢測技術(shù)手段；20世紀(jì)70年代中期原國家建委對混凝土無損檢測技術(shù)進(jìn)行了科技攻關(guān)，進(jìn)過近10年的不斷努力，到了80年代中期，我國首部混凝土檢測規(guī)程回彈法評定混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程（JGJ2385）問世；為我國混凝土結(jié)構(gòu)的檢測帶來了規(guī)范性的指導(dǎo)意見，此后，混凝土檢測方法不斷出現(xiàn)，并逐漸成熟，回彈法、超聲法、超聲-回彈綜合法、鉆芯法等非破損法和局部破損法等混凝土檢測方法在現(xiàn)代化得工程得到了大量使用。 在砌筑結(jié)構(gòu)檢測方面，70年代期末，我國主要以測定砌筑砂漿強(qiáng)度作

9、為砌筑結(jié)構(gòu)抗震鑒定和加固的評定指標(biāo)；80年代中后期，以砌體強(qiáng)度、砌筑砂漿強(qiáng)度或砌體塊材強(qiáng)度等級作為檢測對象；1994年，將回彈法、電荷法、筒壓法、射釘法和剪切法五種砂漿強(qiáng)度檢測方法和推剪法、單剪法、軸壓法、扁千斤頂和拔出法等五種砌體強(qiáng)度的檢測方法納入規(guī)程；目前，對砌體結(jié)構(gòu)的檢測主要使用軸壓法軸壓法、砂漿片剪切砂漿片剪切法法，回彈法回彈法和射釘法射釘法等。針對鋼結(jié)構(gòu)采用材料具有材質(zhì)均勻、強(qiáng)度、塑性與韌性材質(zhì)均勻、強(qiáng)度、塑性與韌性均能較好，但鋼材易腐蝕，耐火性易腐蝕，耐火性差等特點(diǎn)，并且鋼結(jié)構(gòu)的缺陷敏感性較強(qiáng)，鋼結(jié)構(gòu)的檢測主要是針對材料與連接缺陷以及銹蝕程度與涂層厚度的檢測。通常所采用的方法有：超

10、聲波無損檢測、滲透檢測、射線檢測、渦：超聲波無損檢測、滲透檢測、射線檢測、渦流檢測、磁粉檢測、鋼材銹蝕檢測流檢測、磁粉檢測、鋼材銹蝕檢測及涂層厚度檢測涂層厚度檢測等。1.3.1我國建筑結(jié)構(gòu)檢測技術(shù)的研究與發(fā)展我國建筑結(jié)構(gòu)檢測技術(shù)的研究與發(fā)展1.在混凝土結(jié)構(gòu)檢測方面，針對建國初期缺乏有效的檢測技術(shù)手段；20世紀(jì)70年代中期原國家建委對混凝土無損檢測技術(shù)進(jìn)行了科技攻關(guān)，進(jìn)過近10年的不斷努力，到了80年代中期，我國首部混凝土檢測規(guī)程回彈法評定混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程（JGJ2385）問世；為我國混凝土結(jié)構(gòu)的檢測帶來了規(guī)范性的指導(dǎo)意見，此后，混凝土檢測方法不斷出現(xiàn)，并逐漸成熟，回彈法、超聲法、超聲-回

11、彈綜合法、鉆芯法等非破損法和局部破損法等混凝土檢測方法在現(xiàn)代化得工程得到了大量使用。2.在砌筑結(jié)構(gòu)檢測方面，70年代期末，我國主要以測定砌筑砂漿強(qiáng)度作為砌筑結(jié)構(gòu)抗震鑒定和加固的評定指標(biāo)；80年代中后期，以砌體強(qiáng)度、砌筑砂漿強(qiáng)度或砌體塊材強(qiáng)度等級作為檢測對象；1994年，將回彈法、電荷法、筒壓法、射釘法和剪切法五種砂漿強(qiáng)度檢測方法和推剪法、單剪法、軸壓法、扁千斤頂和拔出法等五種砌體強(qiáng)度的檢測方法納入規(guī)程；目前，對砌體結(jié)構(gòu)的檢測主要使用軸壓法、砂漿片剪切法，回彈法和射釘法等。 1.3.2 我國建筑結(jié)構(gòu)可靠性鑒定的研究與發(fā)展我國建筑結(jié)構(gòu)可靠性鑒定的研究與發(fā)展 建筑物在建造和使用過程中，經(jīng)常會遇到由于

12、材料、設(shè)計、施工、使用不材料、設(shè)計、施工、使用不當(dāng)當(dāng)造成質(zhì)量事故；或是由于材料老化、環(huán)境因素影響、偶然作用材料老化、環(huán)境因素影響、偶然作用(如地震、火災(zāi)、爆炸等)使結(jié)構(gòu)受到損害。為了能正確分析結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀，給出科學(xué)的鑒定結(jié)論，可靠性鑒定是建筑物維修改造工作中需要首先解決的問題。 在我國，自從1984年頒布實施以可靠指標(biāo)可靠指標(biāo)度量結(jié)構(gòu)可靠性度量結(jié)構(gòu)可靠性為特點(diǎn)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)以來， 在已有建筑物可靠性鑒定的理論研究與應(yīng)用上也取得了明顯的進(jìn)展，其中較為突出的表現(xiàn)為工業(yè)建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)的編制，該標(biāo)準(zhǔn)以可靠指標(biāo)作為結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載能力鑒定評級的分級標(biāo)志，起到與統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)相協(xié)調(diào)的作用。 近年來，隨著人們

13、對建筑結(jié)構(gòu)可靠性鑒定的相關(guān)理論方法進(jìn)行了不斷深入研究，許多新的檢測儀器設(shè)備不斷涌現(xiàn)，以及一些新的檢測技術(shù)、檢測手段得到大量的推廣應(yīng)用，我國建筑結(jié)構(gòu)的可靠性鑒定體系得到了不斷的提高和完善，陸續(xù)頒布了工業(yè)構(gòu)筑物抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)(GBJ 117-88)、工業(yè)廠房可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)(GBJ 144-90)、建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)(GB50023-95)、民用建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)(GB50292-1999)、危險房屋鑒定標(biāo)準(zhǔn)(JGJ 125-99)等重要標(biāo)準(zhǔn)。 1.3.3 我國建筑結(jié)構(gòu)加固技術(shù)的研究與發(fā)展我國建筑結(jié)構(gòu)加固技術(shù)的研究與發(fā)展 如何對已有建筑進(jìn)行加固，以提高結(jié)構(gòu)的服役性能，國內(nèi)外科研工作者對此均進(jìn)行了大量的研

14、究，并提出了很多實用方法，如針對上部結(jié)構(gòu)加固，就有增大截面法、體外預(yù)應(yīng)力法增大截面法、體外預(yù)應(yīng)力法和改變結(jié)構(gòu)傳力途徑法改變結(jié)構(gòu)傳力途徑法等，針對地基基礎(chǔ)加固，有樁托換、地基處理樁托換、地基處理和加大基礎(chǔ)面積法加大基礎(chǔ)面積法等，這些方法在國內(nèi)外已經(jīng)得到了大量使用，也取得了很多成熟的經(jīng)驗。 隨著環(huán)氧樹脂粘結(jié)劑的問世（約1960年左右），出現(xiàn)了一種新的加固方法外部粘貼鋼板加固法外部粘貼鋼板加固法，這種加固法是用環(huán)氧樹脂粘結(jié)劑把鋼板等高強(qiáng)度材料牢固地粘貼于被加固構(gòu)件的表面，使其與被加固構(gòu)件共同工作，達(dá)到補(bǔ)強(qiáng)和加固的目的。 我國建筑結(jié)構(gòu)加強(qiáng)技術(shù)的發(fā)展我國建筑結(jié)構(gòu)加強(qiáng)技術(shù)的發(fā)展 建筑結(jié)構(gòu)膠從上個世紀(jì)60年

15、代起在結(jié)構(gòu)加固領(lǐng)域就逐漸發(fā)揮了重要作用。1965年，福州大學(xué)配制了一種環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠對某水庫溢洪道混凝土閘墩斷裂及20m跨屋架和9m跨渡槽工字梁的裂縫進(jìn)行了修復(fù)。鞍山修建公司也研制一種CJ-1建筑結(jié)構(gòu)膠，用于梁柱的加固補(bǔ)強(qiáng)。1971年美國在圣弗南多大地震的災(zāi)后重建修復(fù)過程中，就廣泛采用了建筑結(jié)構(gòu)膠，如一座10層的醫(yī)院大樓和一幢高于137m的市府大廈，就用了7頓多的結(jié)構(gòu)膠來修補(bǔ)3萬余米的結(jié)構(gòu)裂縫。 20世紀(jì)末一種類似于粘鋼加固的外貼纖維復(fù)合材料加固法逐漸引起工程技術(shù)人員的關(guān)注，并得以大量研究和推廣應(yīng)用。如瑞士國家實驗室首先采用了外貼纖維復(fù)合材料加固技術(shù)。外貼纖維復(fù)合材加固具有施工周期短、對原結(jié)構(gòu)影響

16、小等優(yōu)點(diǎn)。但是，在外貼纖維復(fù)合材加固中，外貼材料與構(gòu)件的結(jié)合性能是保證加固效果的關(guān)鍵，粘結(jié)劑性能的好壞決定了外貼加固的成功與否 。 1.4 本課程的主要內(nèi)容與學(xué)習(xí)方法本課程的主要內(nèi)容與學(xué)習(xí)方法 本課程涉及到檢測、鑒定、加固檢測、鑒定、加固三個方面的內(nèi)容，其學(xué)習(xí)方法隨內(nèi)容的不同而有異。結(jié)構(gòu)檢測應(yīng)強(qiáng)調(diào)實踐性環(huán)節(jié)，需掌握對常用儀器、設(shè)備的使用方法，要學(xué)會對檢測數(shù)據(jù)的整理和成果的計算。結(jié)構(gòu)鑒定應(yīng)重點(diǎn)了解鑒定標(biāo)準(zhǔn)的主要條文，包括評定等級的方法、評定等級的依據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)等。結(jié)構(gòu)加固涉及的理論及計算則較復(fù)雜，在加固技術(shù)的學(xué)習(xí)時應(yīng)注意以下問題：1) 明確加固結(jié)構(gòu)所需抵抗的各種荷載和作用，需要結(jié)合相關(guān)規(guī)范，掌握荷載及其它作用的取值和組合方法，為進(jìn)行正確的結(jié)構(gòu)分析打下良好的基礎(chǔ)2) 要正確選用結(jié)構(gòu)計算模型。計算模型的選取要考慮主要因素，忽略次要因素，既要使計算結(jié)果能正確反映結(jié)構(gòu)的主要受力特點(diǎn)，又要使計算方法簡單易掌握。3) 要采用簡單可行的結(jié)構(gòu)分析方法。既要分析簡單、省時、省力，又能保證分析結(jié)果準(zhǔn)確可靠。4) 要結(jié)合各相關(guān)規(guī)范，掌握各種加固設(shè)計的基本方法。5) 重視加固結(jié)構(gòu)的構(gòu)造學(xué)習(xí)，合理的構(gòu)造措施對確保結(jié)構(gòu)安全十分必要。 本