建筑结构加固

1房屋工程BuildingEngineering;第一部分：建筑结构加固的意义;第二部分：建筑结构的检测与鉴定;第三部分：混凝土结构的加固设计内容:建筑结构的加固设计第一部分：建筑结构加固设计1.意义2.程序3.原则†设计基准期：确定结构荷载标准的参数。†结构寿命：正常设计、正常施工、正常维护条件下结构完成预定使用功能的时间1、建筑结构加固设计的意义†*需要对建筑物进行鉴定和加固修缮的原因：†①使用不当、年久失修或结构损伤破坏，不能满足使用要求或安全度不足†②在设计或施工中发生差错引起工程质量事故†③由于灾害性事件（如地震、台风、火灾等）的影响使结构产生开裂或破坏†④需要保护的重要建筑†⑤对建筑物进行改建、扩建和加层†⑥在已有建筑物附近开挖深大基坑。检测鉴定的目的改变用途；增加荷载；结构改造；超期服役；环境影响；局部破坏；质量缺陷；工程事故；灾后性能等。鉴定！！计算分析现场检测2†自十九世纪未大量混凝土结构兴建开始就有加固。最原始的加固就是截面加大法。†1911年Cart.E.Akeley发明了喷射混凝土枪；†1940年以后就有了外部预应力加固法；†1956年有了第一个关于聚合物混凝土的发明专利；国内外建筑物加固行业的历史与现状†1960年由瑞士的L.Hermite和德国的Bresson开创了外粘钢板加固法；†1982年瑞士科学院Meier首创了外粘碳纤维布加固方法；†整个北美，估计40%的桥梁需维修加固；其中美国约有60万座桥梁（1999年统计数据）†上海高层（截至2001年底）4200幢†（2000年统计）全国共有桥梁278807座，其中危桥9597座。†建国前混凝土结构极少，建国后大量兴建，加固改造业相对滞后；†90年颁布第一个加固技术规范；2001年建设部首次批准四家加固公司的资质申报。现在全国专业加固公司超过100家。†从事加固专业的人才大量缺乏，预计2015年后，土木工程类从事加固类的土木工程师将超过15%；专业加固工程师将主要由大学培养，另一部分将从现在从事新建建筑的土木工程技术人员转行。国内：建筑物的全过程、全寿命设计†规划（Planning）†设计（Designing）†施工（Construction）†运营/服务（Operation/Service）†维护、维修（Maintenance）†加固/改造（Retrofit）†推倒（Demolish）1、建筑结构加固设计的意义*需要对建筑物进行鉴定和加固的原因：①使用不当、年久失修或结构损伤破坏，不能满足使用要求或安全度不足②在设计或施工中发生差错引起工程质量事故③由于灾害性事件（如地震、台风、火灾等）的影响使结构产生开裂或破坏④需要保护的重要建筑⑤对建筑物进行改建、扩建和加层⑥在已有建筑物附近开挖深大基坑。举例：混凝土结构的检测与加固†钢筋混凝土结构是目前我国使用最为广泛的结构形式†耐久性问题的“五倍定律”32、建筑结构加固的程序①结构材料力学性能的检测：*收集设计、施工资料，补充材料实测②结构完损性和安全性的鉴定：*主要目的是为维修与加固提供依据*评定完损性等级以外观检查为主*安全性鉴定以内力分析和截面验算为主③制定结构加固方案*主要考虑建筑物的使用条件以及可行的加固施工条件④结构加固施工图设计*根据加固方案进行施工图设计，尤其注意新老结构之间的连接以及施工期间的安全⑤施工过程中的检查和施工后的验收3、建筑结构加固设计的原则†构件的加固与结构体系的加固†局部加固和整体加固†临时加固和永久加固†抗震加固应予以重视第二部分：建筑结构的检测与鉴定1.建筑物可靠性鉴定方法2.结构材料的力学性能鉴定3.混凝土中钢筋配置情况鉴定4.结构构件变形的测量1、建筑物可靠性鉴定方法†在对现有建筑物进行加固设计前，应进行可靠度鉴定。†结构可靠性是指结构在规定的时间内、规定的条件下完成预定功能的能力，它包括安全性、适用性和耐久性。当以概率来度量时成为结构可靠度。†建筑结构可靠性鉴定是指对现有建筑物的作用、结构抗力及其相互关系进行检测、试验和综合分析，评定结构的实际可靠性。1、建筑物可靠性鉴定方法†包括传统经验法和实用鉴定法两种。†传统经验法：建筑物可靠性鉴定过去主要采用传统经验法，特点是以个人或少数鉴定人员的经验和知识为主进行鉴定。†实用鉴定法：建筑物可靠性鉴定目前采用实用鉴定法，该方法是在传统经验法基础上发展起来的一种科学的鉴定评判标准。其要求鉴定人员根据鉴定目的进行详细的检查、分析，再按照现行的鉴定标准（规程）下结论。†现有的一些建筑物可靠性鉴定标准：1.《工业厂房可靠性鉴定标准》（GBJ144-90）2.《钢结构检测评定及加固技术规程》（YB9257-96）3.《建筑抗震鉴定标准》（GB50023-95）4.《危险房屋鉴定标准》（JGJ125-99）5.《工业构筑物抗震鉴定标准》（GBJ117-89）6.……4接受委托检测报告计算分析和结果评价制定检测方案确认仪器、设备状况调查现场检测补充检测检测工作程序框图2、结构材料的力学性能检测†现有结构现场检测主要用于评价结构的破坏或损伤状态，评价结构的现有承载力等。†结构现有性能的检测是可靠性鉴定工作中的重要环节。检测工作一般包括：结构材料的力学性能检测、结构的构造措施检测、结构构件尺寸和钢筋位置和直径的检测、结构及构件的开裂和变形情况检测等等。2、结构材料的力学性能检测：混凝土†混凝土强度检测一般采用非破损检测技术：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的物理量，推断混凝土的强度和缺陷。†（1）回弹法†（2）超声法†（3）超声回弹综合法†（4）钻芯法†（5）后装拔出法†通过测量混凝土的表面硬度来推算其抗压强度。回弹法是结构混凝土检测中最常用的一种非破损检测方法。†回弹仪的基本原理是使用回弹仪的弹击拉簧驱动仪器内的弹击重锤，通过中心导杆，弹击混凝土表面，并测出重锤反弹的距离，以反弹的距离与弹簧的初始长度之比为回弹值R，由R和混凝土强度的相关关系来推定混凝土的抗压强度。（1）回弹法†《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》JG/T23-2001†测区布置要求：每一结构或构件测区数不少于10个，每个测区的面积为200mm×200mm，每一个测区设16个回弹点，相邻两点间距一般不少于30mm。最后从测区的16个回弹值中分别剔除3个最大值和3个最小值，取余下10个有效回弹值的平均值作为该测区的回弹值5（2）超声法†超声脉冲检测混凝土强度方法的理论基础是利用了结构混凝土的抗压强度与超声波在混凝土中的传播速度之间的相关关系。超声检测基本原理强度f越高，声波速度v越快†当单个构件检测时，要求不少于10个测区，测区面积为200mm×200mm。†如果对同批构件按抽样检测，抽样数应不少于同批构件数的30％，且不少于4个。同样每个构件的测区数不能少于10个†测区的布置应当在构件混凝土浇注方向的侧面；测区间距不宜大于2m。每个测区应在相对应的测试面上对应布置三（五）个测点。†由试验量测的声速，按照强度与声速的关系曲线求的混凝土的强度换算值（3）超声-回弹综合法†采用两种或两种以上的单一方法或参数联合测试混凝土的强度。综合不同方法的长处†超声回弹综合法：超声反映混凝土内部情况，回弹反映混凝土外部情况。†《超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程》(CECS02:88)†超声回弹综合法测点布置（4）钻芯法†钻芯法是在结构混凝土上直接钻取芯样，将芯样加工后进行抗压强度试验。是一种较为直观可靠的检测混凝土强度的试验方法。†《钻芯法检测混凝土强度技术规程》CECS03:88†技术要求：（1）大于C10；（2）避开主筋、预埋件和管线；（3）单个构件芯样不少于3个；（4）芯样磨平、补洞等等。（5）拔出法†拔出法试验是用一金属锚固件埋入未硬化的混凝土浇注构件内，或在已硬化的混凝土构件上钻孔埋入一膨胀螺栓，然后测试锚固件或膨胀螺栓被拔出时的拉力，由被拔出的锥台形混凝土块的投影面积，确定混凝土的拔出强度，并由此推算混凝土的立方体抗压强度†是一种半破损的检测方法（丹麦最先提出，用于检测混凝28d强度。）62、结构材料的力学性能检测：钢筋†钢筋混凝土结构中钢筋强度的检测：一般由现场截取钢筋试样后进行钢筋的极限抗拉强度、屈服强度、伸长率和冷弯性能试验。†钢筋混凝土中钢筋实际应力的测定：削磨法2、结构材料的力学性能检测：砌体材料†砌体强度：现场检测法（直接法），间接法（由测量得到的砌块和砂浆的强度推算）†砌块强度和性能†砂浆强度：回弹法、点荷法、冲击法3、混凝土构件中钢筋配置情况的检测†在对现有建筑物进行结构鉴定和加固设计时，应按结构构件中钢筋的实际配筋情况进行强度复算，此时需要对钢筋的位置、数量、直径和保护层厚度进行检测。†钢筋位置：利用电磁感应原理进行检测。比较适合于配筋稀疏与混凝土表面距离较近的钢筋的检测†钢筋锈蚀：利用半电池电位法测量钢筋表面与探头之间的电位差，利用钢筋锈蚀程度与测量电位间建立的一定关系，由电位高低变化的规律，可以判断钢筋锈蚀的可能性及锈蚀的程度4、结构及构件变形的检测†对现有建筑物进行结构鉴定和纠偏加固设计时，通常需要测定某些结构构件的变形（挠度），还要进行建筑物的倾斜、沉降观测。†结构构件变形的测量：一般工程实践中主要是测梁、板的挠度测量。†建筑物的倾斜测量†建筑物的沉降测量75、结构的可靠性评级†目前采用的使用鉴定法，其中可靠性鉴定评级有两种方法：建筑结构可靠性鉴定评级法和建筑物完损鉴定评级法†建筑结构可靠性鉴定评级法：该方法是以建筑结构可靠性（安全性、适用性和耐久性）状态来判定建筑结构的可靠性等级，划分三层次四等级的评判方法。†建筑物完损伤鉴定评级法：以建筑物的完损状态为标准的划分等级法，该方法蒋建筑物划分为完好房、基本完好房、一般损坏房、严重损坏房和危险房屋。