工程结构检测鉴定与加固第1章-工程结构检测鉴定与加固概论课件

第1章工程结构检测鉴定与加固概论

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；(2)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；(3)了解工程结构鉴定加固行业目前的研究现状及发展前景。

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状第一部分地震后的北川县城浙江奉化楼房粉碎性坍塌地震911撞击撞击中南大学火灾火灾风暴潮对结构的影响风暴潮桥梁索力测试

桥梁健康监测

桥梁检查、检测

桥梁动、静载试验

桥梁检测桥梁桩基检测桥梁挠度检测桥梁检测通过回弹仪测定结构材料强度测定楼板厚度楼板厚度检测仪建筑结构检测1.1工程结构检测鉴定与加固的目的和意义

1

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

2我国建筑业发展阶段：3我国建筑业现状：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“蜂窝麻面”

墙体开裂3我国建筑业现状：2)建筑工程事故依然存在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主配楼起火上海莲花河畔在建小区倒塌3

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典型的底框结构破坏

框架柱·3我国建筑业现状：4)新规范不断修订，已有建筑不满足要求

1.2工程结构检测鉴定与加固的现状

1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)先进施工理论及技术的创新及其应用；(4)新材料的研制及应用。2目前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1损伤调查1)调查内容1损伤调查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水泥安定性不好或施工养护不充分，裂缝位于表面，短而不规则。钢筋阻挡使混凝土成形过程中产生延钢筋的沉陷裂缝。对大体积混凝土，应水化热引起混凝土裂缝。因骨料含泥土量大产生的混凝土表面网状裂缝潮湿场所因骨料含风化岩引起的裂缝上部结构混凝土干缩受基础结构约束引起的墙面干缩裂缝B类－－与施工有关的损伤混凝土浇灌施工缝处理不当出现截面裂缝模板变形引起的构件外形扭曲支撑下沉或拆模过早导致的负弯矩裂缝1

损伤调查C类－－与使用或环境有关的损伤混凝土墙面横向膨胀受约束引起的八字裂缝混凝土构件受冻胀作用引起的饰面层凸起其他损伤：构件长期受高温作用使混凝土表面产生网状裂缝；长期受冻融循环作用，使混凝土起鳞等现象；保护层碳化出现的延筋裂缝或保护层剥落；酸、盐类化学介质的长期作用，致使保护层剥落，钢筋锈蚀等。1

损伤调查C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生的裂缝。往复水平荷载作用下出现的剪切性质的交叉斜裂缝混凝土梁出现的拉弯性质裂缝局部构造不当，使预应力混凝土锚固区端部出现裂缝由于沉降变形过大，使混凝土板出现酥碎裂缝1

损伤调查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中部沉降较大时上部结构产生的裂缝一层窗台下的裂缝B类－－温度变形产生的裂缝特点：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(4)壁面温差产生墙体外侧单面裂缝(5)砌块砌体干缩引起的裂缝(2)长度过长在房屋中部产生竖向裂缝(见图1)(3)支撑混凝土因温度变形引起墙体开裂(见图2)图1图2C类－－承载力不足产生的裂缝竖向承载力不足水平往复荷载和竖向荷载共同作用下的裂缝抗剪强度不足产生的阶梯型裂缝纵横墙连接不好或被剪断1损伤调查1损伤调查混凝土梁裂缝1损伤调查砌体裂缝1损伤调查钢结构杆件变形及连接破坏1损伤调查木结构损伤1损伤调查桥梁结构局部破坏1损伤调查2)损伤检测方法裂缝探测仪钢筋位置定测仪超声波探伤仪激光测距仪全站仪经纬仪水准仪2荷载与作用调查1)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(1)荷载调查恒荷载：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2)采用方法(1)荷载调查活荷载：古建筑或者投入使用时间较长的工程荷载——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——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(2)作用效应的调查地震作用

αmaxT

=kTα·αmax(1-1)表1.4水平地震影响系数最大值的目标服役期修正系数kTα2)

采用方法(2)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:表1.5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

=kTg·gmax2荷载与作用调查2)采用方法(2)作用效应的调查撞击911撞击2)采用方法(2)作用效应的调查撞击b.汽车撞击的荷载、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(4~6)倍范围内选取；2荷载与作用调查2荷载与作用调查爆炸青岛化工厂区爆炸爆炸青岛化工厂区爆炸爆炸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=Kdcpc

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0.05~0.15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)，(1-4)计算并取其较大值：

pk=3+pv(1-3)

pk=3+0.5pv+0.04(Av

/v)2(1-4)2)采用方法(2)作用效应的调查3结构承重体系确认1)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

(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式(铰接、刚接或半刚接)，对计算分析结果影响重大，需要重点检查确认。框架结构简化排架结构简化砌体结构简化4几何尺寸、材料强度检测1)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(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4几何尺寸、材料强度检测砌体抗压强度原位测定法

1．手泵

2．压力表

3．高压油管

4．扁式千斤顶

5．拉杆

6．反力板

7．螺母

在砖墙内安放专用扁式千斤顶检测砌体抗压强度的破损检测方法。5实验室数据处理1)处理目的结构检测结果正确与否直接影响到评定结果，进而影响到结构加固处理意见的正确性。2)采用方法

(1)建筑部分缺少图纸，根据检测数据将结构平、立、剖面图、节点详图画出；结构部分缺少图纸，需将结构平面布置图、承重构件配筋图、楼梯配筋图、基础配筋图画出。存在设计图纸，但与设计图纸、使用功能不符的地方，应根据实际情况进行修正。(2)

建模的数据处理根据前期工作确定结构的尺寸以及构件的截面尺寸。根据荷载（作用）的统计数据，并进行相应的组合，最终确定最不利荷载（作用）数值。根据材料强度测定的数据，最终评定得出材料的实际强度值。根据损伤调查结果，确定工程结构的外观情况、裂缝位置及形状、挠度、变形、位移等具体内容。2)采用方法5实验室数据处理6工程建模计算1)处理目的

通过前期测得的结构损伤、荷载及作用、结构形式、尺寸及材料强度以及后期的数据处理，尽量合理的建立与实际情况接近的模型，进而得到结构体系的内力包络图(轴力、弯矩、剪力、扭矩等)，算出构件的承载力、裂缝宽度、挠度，作为结构受力性能评定的依据。2)采用方法

(1)当针对单个构件，可以采取手算的方法；当对整个结构或者结构形式比较复杂的情况可以采用电算的方法。如计算结构内力可参照结构力学知识或采用中国建筑科学研院开发应用的PKPM结构计算软件。6工程建模计算PKPM模型2)采用方法

(2)建筑结构按承载能力极限状态复核时，按前面计算的荷载和作用，对单构件最不利截面进行截面承载力复核、挠度、裂缝计算。

(3)在所有情况下均应对结构的整体进行分析。结构中的重要部位、形状突变部位以及内力和变形有异常变化的部分，必要时应作详细的局部分析。(4)为了真实反映既有结构的受力性能，结构的几何、物理参数应尽量采用实测值。各种简化和近似假定应有理论和试验依据。

6工程建模计算(5)当无法通过计算得出可靠的结构分析结果时，可辅助现场结构试验。(6)通过检测确定环境对结构的影响程度以及结构的损伤状况时，应对结构的理论计算模型做必要修正，以考虑环境和初始损伤对结构性能的影响。6工程建模计算7结构受力性能评判1)评判目的

通过前期建模计算、结构分析对建筑物结构进行可靠性能评定，得出结构的工作状态，当其不符合正常使用状态或承载能力状态时，需要进行维修加固处理，否则可以维持现状。评定时应充分利用已有的数据及既有结构的特点，参照相应规范进行判定。

2)采用方法(1)混凝土结构混凝土结构构件的安全性评级应按承载能力、构造、不适于继续承载的位移(或变形)和裂缝等四个检查项目进行评级，取其中最低一级作为该构件安全性等级。

a.当混凝土结构构件的安全性按承载力进行等级评级时，应按下表1.7的规定执行。表1.7混凝土结构构件承载能力等级的评级7结构受力性能评判2)采用方法(1)混凝土结构

b.当混凝土结构构件的安全性按构造、不适于继续承载的位移(或变形)或裂缝进行评级时，可参照《民用建筑可靠性鉴定标准或《工业厂房可靠性鉴定标准》的相关规定进行。c.当混凝土结构构件的安全性按正常使用性能进行评级时，应按位移和裂缝两个检查项目进行评定，取其中较低一级作为该构件的正常使用性等级。评定时，可参照《民用建筑可靠性鉴定标准》或《工业厂房可靠性鉴定标准》的相关规定进行。7结构受力性能评判

(2)砌体结构砌体结构构件的安全性评级应按承载能力、构造、不适于继续承载的位移(或变形)和裂缝等四个检查项目进行评级，取其中最低一级作为该构件安全性等级。

a.当砌体结构构件的安全性按承载力进行等级评级时，应按下表1.8的规定执行。

表1.8砌体结构构件承载能力等级的评级

(2)砌体结构

b.当砌体结构构件的安全性按构造、不适于继续承载的位移或裂缝进行评级时，可参照《民用建筑可靠性鉴定标准》或《工业厂房可靠性鉴定标准》的相关规定进行。c.当砌体结构构件的安全性按正常使用性能进行评级时，应按位移、非受力裂缝和风化(或粉化)三个检查项目分别进行评定，取其中较低一级作为该构件的正常使用性等级。(3)钢结构

对于钢结构构件的安全性评级应按承载能力、构造、不适于继续承载的位移(或变形)等三个检查项目进行评级，取其中最低一级作为该构件安全性等级。a.当钢结构构件的安全性按承载力进行等级评定时，应按表1.9的规定执行。表1.9钢结构构件承载能力等级的评级(3)钢结构

b.当钢结构构件的安全性按构造、不适于继续承载的位移或裂缝进行评级时，可参照《民用建筑可靠性鉴定标准》或《工业厂房可靠性鉴定标准》的相关规定进行。

c.当钢结构构件的安全性按正常使用性能进行评级时，应按位移和锈蚀(腐蚀)两个检查项目分别进行评定，取其中较低一级作为该构件的正常使用性等级，评定时可参照《民用建筑可靠性鉴定标准》或《工业厂房可靠性鉴定标准》的相关规定进行。(4)木结构

木结构构件的安全性应分别按承载能力、构造、不适于继续承载的位移(或变形)、裂缝、危险性的腐朽和虫蛀等六个项目进行评定，取其中最低一级作为构件的安全性等级。

a.当木结构构件及其连接的安全性按承载力进行等级评定时，应按表1.10的规定执行。表1.10木结构构件承载能力等级的评级(4)木结构

b.当木结构构件的安全性按构造、不适于继续承载的位移或裂缝或危险性的腐朽和虫蛀等进行评级时，可参照《民用建筑可靠性鉴定标准》的相关规定进行。c.当木结构构件的安全性按正常使用性能进行评级时，应按位移、干缩裂缝和初期腐朽三个检查项目进行评定，取其中较低一级作为该构件的正常使用性等级，评定时可参照《民用建筑可靠性鉴定标准》(GB50292)相关规定进行。8维修加固方案1)处理目的

根据既有建筑工程结构安全性检测鉴定结果，对不符合正常使用极限状态或承载能力极限状态的结构提出原则性的处理措施和建议。对加固后的结构应重新进行建模计算，直到符合要求。

例1不要影响结构体系

某一框架结构，框架梁开裂，其余均完好无损

（是设计的原因，按上图“后加固的柱”方法行吗?）

如何加固？加一立柱行吗？跨度L

、弯矩M

、钢筋面积As

影响结构体系：二（等）跨成为三（不等）跨

b-b截面上部配筋不足，上部混凝土将开裂。

钢筋实配：As=1473mm2

钢筋计算：As=2500mm2

例2不要产生新的问题

海军干休所，住宅外挑阳台：支座配筋无富余，花盆多(荷载增大)；施工时钢筋被踩下，开裂

例3个别构件加固不能解决，应做结构体系的加固。

某砖混结构住宅住户要求去除⑩轴承重墙，如何加固？去墙，加固QL1跨度加大，加固L3加固改造后L3有裂缝？开裂原因：只考虑正截面，未考虑斜截面(L，V)新问题：QL1端柱的承载力不足，柱下基础也有问题。结构体系变化(局部底框结构)基础加固。8维修加固方案2)采用方法

加大截面法加固加大截面法加固加大截面法加固原柱角钢缀板焊缝防护层注胶原柱角钢缀板外粘型钢加固外粘型钢加固外粘型钢加固预应力法加固预应力法加固碳纤维复合材料碳纤维加固工程结构的动力特性检测与长期健康监测第三部分空间结构健康监测工程实例深圳市民中心(2002)水立方(2008)济南奥体中心场馆(2009)深圳大运会主场馆(2011)高层结构健康监测工程实例深圳地王大厦(1996)金茂大厦(1999)杭州市民中心(2007)广州电视塔“小蛮腰”(2010)1.4工程结构的动力特性检测与长期健康监测

1动力特性检测表1.12静态检测与动力检测对比2结构动力特性测试基本流程

图1.10结构动力测试基本流程图

图1.11结构健康监测基本流程图

2结构动力特性测试基本流程

桥梁承载能力检测评定第四部分上海外白渡桥：

1907年建，设计寿命100年。近年英国设计院来函，该桥寿命已到100年，我们的责任已终止。

外白渡桥是上海第一座钢结构桥。桥有二孔，共长106.7米，车行道宽11.2米，两侧人行道各宽3.6米，载重为20吨。因它处于旧时的外滩摆渡处，人们过桥不付费，故称外白渡桥。因设计寿命已到，上海对其进行检测，安全评价为89分。为了保证桥体安全再用50年，决定对其进行移桥修护。2008年4月6日，外白渡桥移桥工作正式开始。从上午8时到12时10分许，外白渡桥在原地抬升，由拖船牵引运往