第1章-工程结构检测鉴定与加固概论课件.ppt
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1、第第1章章 工程结构检测鉴定与加固概论工程结构检测鉴定与加固概论 2022年年12月月24日日本章学习目的(1)了解工程结构进行检测鉴定及加固的原因;了解工程结构进行检测鉴定及加固的原因;(2)了解现行工程结构检测鉴定及加固的国家规范、了解现行工程结构检测鉴定及加固的国家规范、规程、标准的应用;规程、标准的应用;(3)了解工程结构鉴定加固行业目前的研究现状及发了解工程结构鉴定加固行业目前的研究现状及发展前景。展前景。工程结构鉴定与加固的目的意义及现状 工程结构鉴定与加固的一般程序 工程结构的动力特性检测与长期健康监测 桥梁承载能力检测评定 本章小结本章PPT组成工程结构鉴定与加固的目的意义及现
2、状第一部分地震后的北川县城地震后的北川县城浙江奉化楼房粉碎性坍塌浙江奉化楼房粉碎性坍塌地震地震911撞击撞击撞击撞击中南大学火灾中南大学火灾火灾火灾风暴潮对结构的影响风暴潮对结构的影响风暴潮风暴潮桥梁索力测试桥梁索力测试 桥梁健康监测桥梁健康监测 桥梁检查、检测桥梁检查、检测 桥梁动、静载试验桥梁动、静载试验 桥梁检测桥梁检测桥梁桩基检测桥梁桩基检测 桥梁挠度检测桥梁挠度检测桥梁检测桥梁检测通过回弹仪测定结构材料强度通过回弹仪测定结构材料强度测定楼板厚度测定楼板厚度楼板厚度检测仪楼板厚度检测仪建筑结构检测建筑结构检测1.1 1.1 工程结构检测鉴定与加固的目的和意义工程结构检测鉴定与加固的目的
3、和意义 1 近代建筑业发展阶段近代建筑业发展阶段:1)过去大规模新建阶段2)现在新建与维修加固并重3)将来工程结构维修加固阶段 阶段阶段特点特点19581960年年主观行事、不遵守客观规律,房屋建造质量差;主观行事、不遵守客观规律,房屋建造质量差;“十年动乱十年动乱”时期时期“三边三边”建筑建筑(边勘查设计、边预算、边施工边勘查设计、边预算、边施工),在施工过程中的不可预见性较大,工程质量和安在施工过程中的不可预见性较大,工程质量和安全隐患突出,工期不能保证;全隐患突出,工期不能保证;20世纪世纪80年代初期年代初期2002新规范实行前新规范实行前设计、施工及监理处于初期,可靠度设计、施工及监
4、理处于初期,可靠度有所提高有所提高,大量预应力结构开始应用,整体性差;,大量预应力结构开始应用,整体性差;2002新规范实行后新规范实行后至今至今工程勘察设计、施工水平不断提高,工程质量大工程勘察设计、施工水平不断提高,工程质量大量提高,可靠度量提高,可靠度进一步提高,材料应用更加合进一步提高,材料应用更加合理。理。2 我国建筑业发展阶段我国建筑业发展阶段:3 我国建筑业我国建筑业现状现状:1)建筑工程质量稳中有升,但不少工程存在严重隐患,质量通病普遍存在,如混凝土出现蜂窝、麻面、墙体开裂等 混凝土出现混凝土出现“蜂窝麻面蜂窝麻面”墙体开裂墙体开裂3 我国建筑业现状我国建筑业现状:2)建筑工程
5、事故依然存在2009年2月,CCTV配楼起火2009年6月,上上海莲花河畔在建小区倒塌 CCTV主配楼起火主配楼起火 上海莲花河畔在建小区倒塌上海莲花河畔在建小区倒塌3 我国建筑业现状我国建筑业现状:3)自然灾害造成的建筑事故频频发生,灾后检测鉴定与加固工程增多。四川地震后产生的交叉斜裂缝四川地震后产生的交叉斜裂缝典型的底框结构破坏典型的底框结构破坏 框架柱框架柱3 我国建筑业现状我国建筑业现状:4)新规范不断修订,已有建筑不满足要求 规范类别裂缝控制要求验算公式(钢筋混凝土)66使用上不允许出现裂缝的构件,应进行抗烈度验算轴心受拉构件 Nb 2.0Rl(Ah+2nAg)受弯构件 Mb 2.0
6、Rl Wh.g 74使用上不允许出现裂缝的构件,应进行抗烈度验算,区分一般要求与严格要求,以抵抗安全系数Kf刻画轴心受拉构件 Kf N Rf(Ah+2nAg)受弯构件 Kf M rRf W0使用中一般要求不出现裂缝的Kf不应小于1.25,对裂缝要求较高的尚应提高02(89)应根据使用要求选用裂缝控制等级(一级、二级)进行构件受拉边缘应力验算一级严格要求不出现裂缝的构件,在荷载效应标准组合下ck pe 0 (1)二级一般要求不出现裂缝的构件,在荷载效应标准组合下ck pe ftk (2)在荷载效应准永久组合下ck pe 0 (3)10应根据使用要求选用裂缝控制等级(一级、二级、三级)进行构件受拉
7、边缘应力验算一级同02规范二级同02规范三级 允许出现裂缝的构件,按荷载的短期效应组合并考虑长期效应组合max lim1.2工程结构检测鉴定与加固的现状工程结构检测鉴定与加固的现状 1 我国工程质量现状我国工程质量现状:1)工程质量逐步提高,主要表现在:2)工程结构安全性的高度重视与适用性、耐久性的认识 不足,导致实际工程中往往由于耐久性不足最终导致 结构失效。3)工程结构在偶然性作用(强震、爆炸、撞击、强风、风暴潮等)下的结构动力灾变及其设计施工理论的不 完善,工程结构存在安全隐患。(1)设计理论不断发展及相关规范、规程的逐渐完善;(2)第三方监理执行的工程管理水平显著提高;(3)先进施工理
8、论及技术的创新及其应用;(4)新材料的研制及应用。2 目前目前我国工程结构检测鉴定与加固存在的问题:我国工程结构检测鉴定与加固存在的问题:1)我国工程结构抵御地震、火灾作用的设计要求相对而言偏低2)现有的检测标准与鉴定规范的不协调3)结构承载能力验算在我国仍然沿用设计规范4)检测仪器设备落后5)既有建筑结构剩余使用寿命预测能力不够工程结构鉴定与加固的一般程序第二部分1.3 工程工程结构检测鉴定与加固一般程序结构检测鉴定与加固一般程序工程结构检测鉴定基本流程工程结构检测鉴定基本流程 1 损伤调查损伤调查1)调查内容调查内容结构形式结构形式损伤调查内容损伤调查内容混凝土结构混凝土结构混凝土裂缝的形
9、态、分布;构件的几何尺寸;钢筋锈蚀;结构变形与混凝土裂缝的形态、分布;构件的几何尺寸;钢筋锈蚀;结构变形与位移;节点损伤调查位移;节点损伤调查砌体结构砌体结构砌体结构的裂缝、块体和砂浆的粉化、腐蚀砌体结构的裂缝、块体和砂浆的粉化、腐蚀 钢结构钢结构钢材涂装与锈蚀、构钢材涂装与锈蚀、构(杆杆)件变形、裂缝、连接的变形及损伤等、防火件变形、裂缝、连接的变形及损伤等、防火措施的有效性和完备性措施的有效性和完备性(对有防火要求的构件对有防火要求的构件)木结构木结构木材疵病;裂缝和腐蚀;构件及构件连接点的损伤木材疵病;裂缝和腐蚀;构件及构件连接点的损伤桥梁结构桥梁结构混凝土裂缝、碳化及钢筋锈蚀、剥蚀、结
10、构局部构造的破坏混凝土裂缝、碳化及钢筋锈蚀、剥蚀、结构局部构造的破坏1 损伤调查损伤调查钢筋混凝土结构的裂缝损伤成因钢筋混凝土结构的裂缝损伤成因A类与材料性质有关的损伤类与材料性质有关的损伤水泥安定性不好或施水泥安定性不好或施工养护不充分,裂缝工养护不充分,裂缝位于表面,短而不规位于表面,短而不规则。则。钢筋阻挡使混凝钢筋阻挡使混凝土成形过程中产土成形过程中产生延钢筋的沉陷生延钢筋的沉陷裂缝。裂缝。对大体积混凝土,对大体积混凝土,应水化热引起混应水化热引起混凝土裂缝。凝土裂缝。因骨料含泥土量大产生因骨料含泥土量大产生的混凝土表面网状裂缝的混凝土表面网状裂缝潮湿场所因骨料含风潮湿场所因骨料含风化
11、岩引起的裂缝化岩引起的裂缝上部结构混凝土干缩受上部结构混凝土干缩受基础结构约束引起的墙基础结构约束引起的墙面干缩裂缝面干缩裂缝干燥收缩外壁土中上部结构干缩基础结构约束引起的干缩裂缝B类与施工有关的损伤类与施工有关的损伤混凝土浇灌施工缝处混凝土浇灌施工缝处理不当出现截面裂缝理不当出现截面裂缝模板变形引起的模板变形引起的构件外形扭曲构件外形扭曲支撑下沉或拆模过早支撑下沉或拆模过早导致的负弯矩裂缝导致的负弯矩裂缝1 损伤调查损伤调查C类与使用或环境有关的损伤类与使用或环境有关的损伤混凝土墙面横向膨胀受混凝土墙面横向膨胀受约束引起的八字裂缝约束引起的八字裂缝混凝土构件受冻胀作混凝土构件受冻胀作用引起的
12、饰面层凸起用引起的饰面层凸起其他损伤:其他损伤:构件长期受高温作用使混凝土表面产构件长期受高温作用使混凝土表面产生网状裂缝;生网状裂缝;长期受冻融循环作用,使混凝土起鳞长期受冻融循环作用,使混凝土起鳞等现象;等现象;保护层碳化出现的延筋裂缝或保护层保护层碳化出现的延筋裂缝或保护层剥落;剥落;酸、盐类化学介质的长期作用,致使酸、盐类化学介质的长期作用,致使保护层剥落,钢筋锈蚀等。保护层剥落,钢筋锈蚀等。1 损伤调查损伤调查C类与结构设计及外力有关的损伤类与结构设计及外力有关的损伤由于受弯、受剪、受压、受拉、受扭承载力不足而产由于受弯、受剪、受压、受拉、受扭承载力不足而产生的裂缝。生的裂缝。往复水
13、平荷载作用下出现往复水平荷载作用下出现的剪切性质的交叉斜裂缝的剪切性质的交叉斜裂缝混凝土梁出现的拉弯性质裂缝混凝土梁出现的拉弯性质裂缝局部构造局部构造不当,使不当,使预应力混预应力混凝土锚固凝土锚固区端部出区端部出现裂缝现裂缝由于沉降由于沉降变形过大,变形过大,使混凝土使混凝土板出现酥板出现酥碎裂缝碎裂缝1 损伤调查损伤调查砖砌体结构的裂缝损伤成因砖砌体结构的裂缝损伤成因A类地基不均匀沉降产生的裂缝类地基不均匀沉降产生的裂缝地基变形曲线中部沉降较大时上部结构产生的裂缝中部沉降较大时上部结构产生的裂缝一层窗台下的裂缝一层窗台下的裂缝B类温度变形产生的裂缝类温度变形产生的裂缝特点:两端重中间轻;顶
14、层重往下轻;阳面重阴面轻。特点:两端重中间轻;顶层重往下轻;阳面重阴面轻。(1)顶层墙体裂缝顶层墙体裂缝(4)壁面温差产生墙体外侧单面壁面温差产生墙体外侧单面 裂缝裂缝(5)砌块砌体干缩引起的裂缝砌块砌体干缩引起的裂缝(2)长度过长在房屋中部产生竖长度过长在房屋中部产生竖 向裂缝向裂缝(见图见图1)(3)支撑混凝土因温度变形引起支撑混凝土因温度变形引起 墙体开裂墙体开裂(见图见图2)图图1图图2C类承载力不足产生的裂缝类承载力不足产生的裂缝竖向承载竖向承载力不足力不足水平往复荷水平往复荷载和竖向荷载和竖向荷载共同作用载共同作用下的裂缝下的裂缝抗剪强度不足产抗剪强度不足产生的阶梯型裂缝生的阶梯型
15、裂缝纵横墙连接不纵横墙连接不好或被剪断好或被剪断1 损伤调查损伤调查1 损伤调查损伤调查混凝土梁裂缝混凝土梁裂缝1 损伤调查损伤调查砌体裂缝砌体裂缝1 损伤调查损伤调查钢结构杆件变形及连接破坏钢结构杆件变形及连接破坏1 损伤调查损伤调查 木结构损伤木结构损伤1 损伤调查损伤调查桥梁结构局部破坏桥梁结构局部破坏1 损伤调查损伤调查2)损伤检测方法损伤检测方法检测项目检测项目主要检测方法主要检测方法构件外观缺陷构件外观缺陷采用目测与尺量的方法检测;裂缝深度,可采用超声法检采用目测与尺量的方法检测;裂缝深度,可采用超声法检测测(必要时可钻取芯样予以验证必要时可钻取芯样予以验证,对于仍在发展的裂缝应进
16、行对于仍在发展的裂缝应进行定期观测,提供裂缝发展速度的数据定期观测,提供裂缝发展速度的数据)构件内部缺陷构件内部缺陷采用超声法、冲击反射法等非破损方法采用超声法、冲击反射法等非破损方法(必要时可采用局部必要时可采用局部破损方法对非破损的检测结果进行验证破损方法对非破损的检测结果进行验证)构件构件变形变形构件挠度构件挠度激光测距仪、水准仪、拉线等激光测距仪、水准仪、拉线等结构倾斜结构倾斜经纬仪、激光定位仪、三轴定位仪或吊锤等经纬仪、激光定位仪、三轴定位仪或吊锤等基础沉降基础沉降水准仪、全站仪、水准仪、全站仪、GPS定位等定位等裂缝探测仪裂缝探测仪钢筋位置定测仪钢筋位置定测仪超声波探伤仪超声波探伤
17、仪激光测距仪激光测距仪全站仪全站仪经纬仪经纬仪水准仪水准仪2 荷载与作用调查荷载与作用调查1)调查目的:调查目的:尽量通过调查或实测对作用在结构的上的荷载与作用情况予以核实和确定,以保证后期建模计算结果的准确性。2)采用方法采用方法(1)荷载调查荷载调查恒荷载:恒荷载:应根据现行国家标准建筑结构荷载规范的规定采用,对其中尚未规定单位自重标准值的材料或构件,或对该材料或构件的单位自重标准值有怀疑时,应通过现场实测确定材料或构件的单位自重;2 荷载与作用调查荷载与作用调查2)采用方法采用方法(1)荷载调查荷载调查活荷载:活荷载:古建筑或者投入使用时间较长的工程荷载古建筑或者投入使用时间较长的工程荷
18、载需要调查结构荷载的历史沿革,如无过大堆载时,可采用建筑结构荷载规范的具体规定取值,否则按最不利荷载取值。民用建筑、工业建筑民用建筑、工业建筑楼(屋)面活荷载、吊车荷载、基本风压以及基本雪压应按建筑结构荷载规范的具体规定取值。2)采用方法采用方法(2)作用效应的调查作用效应的调查地震作用地震作用 maxT=kTmax (1-1)表表1.4水平地震影响系数最大值的目标服役期修正系数水平地震影响系数最大值的目标服役期修正系数kT目标服役期T(年)1020304050多遇地震0.4500.6860.8250.9251.000罕遇地震0.6860.8250.9251.0002)采用方法采用方法(2)作
19、用效应的调查作用效应的调查时程分析所用地震加速度时程曲线的最大值可按下式确定时程分析所用地震加速度时程曲线的最大值可按下式确定:表表1.5 地震加速度时程曲线最大值目标服役期修正系数地震加速度时程曲线最大值目标服役期修正系数kTg(cm/s2)gmaxT=kTggmax目标服役期T(年)1020304050多遇地震0.4500.6860.8250.9251.000罕遇地震-0.6860.8250.9251.0002 荷载与作用调查荷载与作用调查2)采用方法采用方法(2)作用效应的调查作用效应的调查撞击撞击911撞击撞击2)采用方法采用方法(2)作用效应的调查作用效应的调查撞击撞击b.汽车撞击的
20、荷载、直升飞机非正常着陆的撞击荷载可参照建筑结构荷载规范取值。a电梯竖向撞击荷载标准值可在电梯总重力荷载的(46)倍范围内选取;2 荷载与作用调查荷载与作用调查2 荷载与作用调查荷载与作用调查爆炸爆炸青岛化工厂区爆炸青岛化工厂区爆炸爆炸爆炸青岛化工厂区爆炸青岛化工厂区爆炸爆炸爆炸b.在常规爆炸动荷载作用下,结构等效均布静力荷载标准值,可按下式计算a.由爆炸、燃气、粉尘等引起的爆炸荷载宜按等效静力荷载采用。qce=Kdc pc c.对于具有通口板的房屋结构,当通口板面积Av与爆炸空间体积V之比在0.050.15之间且体积V小于1000m3时,燃气爆炸的等效均布静力荷载pk可按 公式(1-3),(
21、1-4)计算并取其较大值:pk=3+pv (1-3)pk=3+0.5 pv+0.04(Av/v)2 (1-4)2)采用方法采用方法(2)作用效应的调查作用效应的调查3 结构承重体系确认结构承重体系确认1)确认目的确认目的 确定好结构的形式,明确结构竖向、水平方向传力体系(2)无原始设计图纸的情况,应进行现场测绘,尤其近代优秀保护建筑和古建筑(包括结构布置、主要结构尺寸、配筋、连接节点构造等)2)采用方法采用方法 (1)对于有原始设计图纸的情况 即使有原始设计图纸,也应根据建筑物的实际情况对其进行复核,最终根据综合信息确定结构类型和传力体系 注意:节点的构造直接影响到结构计算简图中的节点形注意:
22、节点的构造直接影响到结构计算简图中的节点形式式(铰接、刚接或半刚接铰接、刚接或半刚接),对计算分析结,对计算分析结果影响重大,需果影响重大,需要重点检查确认。要重点检查确认。框架结构简化框架结构简化排架结构简化排架结构简化砌体结构简化砌体结构简化4 几何尺寸、材料强度检测几何尺寸、材料强度检测 1)确认目的确认目的 结构构件的几何尺寸及截面尺寸、结构材料强度,直接关系到构件的刚度和承载力。正确测量构件尺寸,测定材料强度可为结构受力性能评估提供依据(2)材料强度检测2)采用方法采用方法(1)几何尺寸检测 包括构件截面尺寸、标高、轴线尺寸、预埋件位置、构件垂直度、表面平整度等 结构类型材料强度检测
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