第1章 緒論 建筑結(jié)構(gòu)檢測加固技術(shù)

第一章緒論

第一部分、建筑結(jié)構(gòu)檢測、鑒定與加固之間的關(guān)系與意義

第一部分、建筑結(jié)構(gòu)檢測、鑒定與加固之間的關(guān)系與意義（1）建筑病害是建筑工程質(zhì)量事故和質(zhì)量缺陷的統(tǒng)稱。由于建筑結(jié)構(gòu)從設(shè)計(jì)、施工到使用要經(jīng)歷一個(gè)較長時(shí)期，而由于施工技術(shù)不完善、建筑所處環(huán)境和使用條件的變化以及其他一些人為或者非人為因素的影響，使得大部分建筑都存在或多或少的病害。有些病害較輕，對人們的生活沒有產(chǎn)生明顯的影響，因此沒有引起人們太多的重視。而有些則比較嚴(yán)重，已經(jīng)影響了人們生產(chǎn)和生活的正常進(jìn)行，給居民造成了財(cái)產(chǎn)損失和精神負(fù)擔(dān)，有時(shí)還可能對人身安全產(chǎn)生威脅，因而引起人們越來越多的關(guān)注。（2）

建筑病害分類建筑病害分類方法很多，例如按病害原因、發(fā)生時(shí)期、造成危害的等級，以及處理方法等進(jìn)行分類。如按病害性質(zhì)進(jìn)行分類，分為：損傷、裂縫、腐蝕、凍害、滲漏、老化、倒塌。1.1建筑結(jié)構(gòu)檢測、鑒定、加固與改造概述（4）工程結(jié)構(gòu)從規(guī)劃設(shè)計(jì)施工，到正常使用，老化，直至拆除全壽命過程?？梢员葦M為人類的生老病逝。（5）工程結(jié)構(gòu)診治學(xué)的范圍包括：工程結(jié)構(gòu)病理學(xué)：結(jié)構(gòu)病害原因，產(chǎn)生，發(fā)展及變化；工程結(jié)構(gòu)診斷學(xué)：即工程結(jié)構(gòu)的檢測鑒定和健康監(jiān)測的理論與技術(shù)；工程結(jié)構(gòu)治療學(xué)：即工程結(jié)構(gòu)的加固改造的理論與技術(shù)。（3）結(jié)構(gòu)的檢測、鑒定、加固和改造具有一定的內(nèi)在關(guān)系

檢測是基礎(chǔ)，鑒定是結(jié)論，加固是對策，改造是目的。沒有檢測，就無法鑒定，更談不上加固和改造。進(jìn)行檢測和鑒定且發(fā)現(xiàn)了問題，但不及時(shí)予以加固，可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)功能喪失，甚至引發(fā)工程事故。一、建筑結(jié)構(gòu)檢測檢測

建筑結(jié)構(gòu)檢測的定義：為評定建筑結(jié)構(gòu)工程的質(zhì)量或鑒定既有建筑結(jié)構(gòu)的性能等所實(shí)施的檢測工作，簡稱檢測。

正如：西醫(yī)看病需要對病人進(jìn)行化驗(yàn)、透視；中醫(yī)看病需要“望聞問切”。對結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測所得到的數(shù)據(jù)不但是評定新建鋼結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量等級的原始依據(jù)，也是鑒定已有結(jié)構(gòu)性能指標(biāo)的依據(jù)。我國《建筑結(jié)構(gòu)檢測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，建筑結(jié)構(gòu)的檢測內(nèi)容和項(xiàng)目主要有：

（1）結(jié)構(gòu)材料性能（強(qiáng)度和缺陷）；（2）連接構(gòu)件的尺寸與偏差；（3）變形與損傷；（4）基礎(chǔ)沉降以及涂裝等項(xiàng)工作；（5）必要時(shí)，需進(jìn)行結(jié)構(gòu)或構(gòu)件性能的實(shí)荷檢驗(yàn)或結(jié)構(gòu)的動(dòng)力測試。二、建筑結(jié)構(gòu)鑒定

可靠性鑒定的定義：根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查和檢測結(jié)果，并考慮缺陷的影響，依據(jù)相應(yīng)規(guī)范或標(biāo)準(zhǔn)的要求，對建筑結(jié)構(gòu)的可靠性進(jìn)行評估的工作，簡稱鑒定。

（1）建筑物在使用過程中，不僅需要經(jīng)常性的管理與維護(hù)，而且隨著時(shí)間的推移，還需要及時(shí)修繕，才能全面完成設(shè)計(jì)所賦予的功能。（2）為數(shù)不少的房屋建筑，或因設(shè)計(jì)、施工、使用不當(dāng)，或因用途變更需要改造，或因使用環(huán)境發(fā)生變化，或因各類事故及災(zāi)害導(dǎo)致結(jié)構(gòu)產(chǎn)生損傷，或需要延長結(jié)構(gòu)使用壽命等等，都需要對結(jié)構(gòu)進(jìn)行處理。要做好這些工作，就必須對建筑物在安全性、適用性和耐久性方面存在的問題有全面的了解，才能做出安全、合理、經(jīng)濟(jì)、可行的方案，而建筑物可靠性鑒定所提供的就是對這些問題的正確評價(jià)。三、建筑結(jié)構(gòu)加固

（1）建筑結(jié)構(gòu)加固的定義：當(dāng)結(jié)構(gòu)的可靠性不滿足要求時(shí)，對已有建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行加強(qiáng)，以提高其安全性（承載能力）、耐久性和滿足使用要求的工作。

（2）加固工作分為：加固設(shè)計(jì)、加固施工及驗(yàn)收三個(gè)階段。（3）建筑加固的的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)分別有：《建筑抗震加固技術(shù)規(guī)程》、《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范》、《既有建筑地基基礎(chǔ)加固技術(shù)規(guī)范》、《鋼結(jié)構(gòu)加固技術(shù)規(guī)范》、《碳纖維片材加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》、《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》等。四、建筑物的改造

（１）定義：因用途改變、或設(shè)備更新、或工藝流程變革、或生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大、或城市規(guī)劃要求等原因，需要對已有建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)變化及處理，以適應(yīng)新的使用功能或規(guī)劃要求。

（２）建筑物改造的形式：加層改造、擴(kuò)建改造、增荷改造、托梁換柱改造、糾偏改造、基礎(chǔ)托換改造、整體平移改造、抗震改造、節(jié)能改造等。

（３）改造與加固有所區(qū)別：盡管改造和加固都是對已有建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行處理，但加固的原因是已有結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的可靠性不滿足要求，而改造的原因是使用功能發(fā)生變化，大多數(shù)改造需要結(jié)合加固處理，但有些改造可能不需要加固處理。結(jié)構(gòu)的檢測、鑒定、加固和改造具有一定的內(nèi)在關(guān)系和程序.

檢測是基礎(chǔ)，鑒定是結(jié)論，加固是對策，改造是目的。沒有檢測，就無法鑒定，更談不上加固和改造。進(jìn)行檢測和鑒定且發(fā)現(xiàn)了問題，但不及時(shí)予以加固，可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)功能喪失，甚至引發(fā)工程事故。1.2建筑結(jié)構(gòu)檢測、鑒定與加固的意義一、舊建筑物維修改造任務(wù)日趨增大據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計(jì)，我國城鎮(zhèn)舊建筑物的概況大約是：1950年以前4.2億㎡，50年代和60年代11億㎡，70年代15億㎡，80年代22億㎡。相當(dāng)多的60年代以前的建筑無疑都已進(jìn)入了病害期，70～80年代的一些處于惡劣環(huán)境條件下的工業(yè)廠房也進(jìn)入病害期。舊建筑的診斷、加固、修復(fù)任務(wù)是繁重的。但大多數(shù)的業(yè)主對此不夠重視，帶病服役的建筑比比皆是，其結(jié)果是加速了建筑物的劣化，縮短了其最終壽命，或者事故潛在因素不斷積蓄，事故一旦爆發(fā)，則將造成嚴(yán)重?fù)p失。二、紀(jì)念性建筑的保存、置換許多有價(jià)值的古建筑、民風(fēng)民俗特色建筑、有歷史意義的建筑都需要診斷、補(bǔ)強(qiáng)加固處理。當(dāng)今經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，許多處于城市黃金地段的建筑物價(jià)值倍增，成為金融界、商界矚目的對象，“置換”也就應(yīng)運(yùn)而生。1865年在上海南京路外灘開業(yè)的匯豐銀行大樓，1949年后成為上海市政府辦公大樓，９０年代重建外灘金融一條街，經(jīng)過置換，匯豐銀行又重新回到原大樓。置換前必須重新對大樓進(jìn)行估價(jià)，也就是必須對大樓進(jìn)行檢測鑒定，必要時(shí)要作修復(fù)加固處理。上海外灘建筑耐久性-案例上海外白渡橋：1907年建，設(shè)計(jì)壽命100年。２０世紀(jì)初英國設(shè)計(jì)院來函，該橋壽命已到100年，我們的責(zé)任已終止。外白渡橋是上海第一座鋼結(jié)構(gòu)橋。橋有二孔，共長106.7米，車行道寬11.2米，兩側(cè)人行道各寬3.6米，載重為20噸。因它處于舊時(shí)的外灘擺渡處，人們過橋不付費(fèi)，故稱外白渡橋。

因設(shè)計(jì)壽命已到，上海對其進(jìn)行檢測，安全評價(jià)為89分。為了保證橋體安全再用50年，決定對其進(jìn)行移橋修護(hù)。2008年4月6日，外白渡橋移橋工作正式開始。從上午8時(shí)到12時(shí)10分許，外白渡橋在原地抬升，由拖船牽引運(yùn)往船廠維修。上海外白渡外白渡橋夜景外白渡橋分段拆離外白渡橋由拖船抬升、轉(zhuǎn)向、待運(yùn)外白渡橋分離后在拖船上拖船正在將外白渡橋拖往船廠維修建筑物設(shè)計(jì)使用年限與實(shí)際使用年限相差很大。調(diào)查結(jié)果表明，在嚴(yán)重腐蝕條件下的工業(yè)廠房，使用期限僅為17~26年，1985年水電部調(diào)查了32座大型混凝土壩和40余座鋼筋混凝土閘，其耐用年限估計(jì)只有30~50年。冶金、化工、有色冶金行業(yè)的廠房腐蝕十分嚴(yán)重，結(jié)構(gòu)維持正常使用的年限普遍很短。

據(jù)2000年全國公路普查，截止2000年底，我國公路危橋已有9597座，每年維修加固費(fèi)需38億元，而實(shí)際到位僅8億元。三、新建工程結(jié)構(gòu)質(zhì)量事故的鑒定與處理由于多方面的原因，新建工程結(jié)構(gòu)的質(zhì)量缺陷、事故難以避免，對新建房事故的處理也同樣需要診斷和補(bǔ)強(qiáng)加固處理。四、積累對建筑病害診治經(jīng)驗(yàn)，提高設(shè)計(jì)施工水平有些建筑病害的根源往往是在設(shè)計(jì)和建造中就埋下了的。例如，當(dāng)前建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)往往側(cè)重于強(qiáng)度設(shè)計(jì)，耐久性設(shè)計(jì)考慮不足。在施工質(zhì)量的檢驗(yàn)方面，耐久性的檢驗(yàn)也比較欠缺。這正需要將舊建筑物診治方面資料反饋到設(shè)計(jì)和施工中，以便制定耐久設(shè)計(jì)和施工的要求。

“五倍定律”有人用“五倍定律”來描述及時(shí)根除病害的重要性：設(shè)計(jì)過程預(yù)防病害措施費(fèi)用為1；若設(shè)計(jì)無措施則施工過程預(yù)防病害費(fèi)用為5；若到使用中發(fā)現(xiàn)病害并及時(shí)采取措施，費(fèi)用則為25；如事態(tài)惡化再采取措施補(bǔ)救，則其費(fèi)用可能是125。五、設(shè)計(jì)、施工質(zhì)量缺陷及安全隱患的消除六、具有可持續(xù)發(fā)展重要意義對舊建筑物改造，充分利用既有資源，減少新建筑對資源的耗用，保護(hù)人類生態(tài)環(huán)境，對可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。七、建筑業(yè)發(fā)展的趨勢★建筑業(yè)的發(fā)展大致可以分為三個(gè)時(shí)期：☆戰(zhàn)后重建(新建)—規(guī)模大、標(biāo)準(zhǔn)低☆新建與維修改造并重☆以維修改造為重點(diǎn)—現(xiàn)有建筑的規(guī)模和功能不能滿足要求；新建費(fèi)用高時(shí)間長，而改造工期短，投資少，效益高?！飳ㄖI(yè)來說，21世紀(jì)是維修改造的世紀(jì)！據(jù)美國勞工部門預(yù)測，維修改造業(yè)是最受歡迎的九大行業(yè)之一。接受委托收集資料，現(xiàn)場初步調(diào)查制定方案現(xiàn)場檢測數(shù)據(jù)整理綜合分析計(jì)算編寫鑒定報(bào)告通過保護(hù)建筑方案審查保護(hù)建筑報(bào)告審查包括結(jié)構(gòu)材性檢測

1.3建筑結(jié)構(gòu)鑒定、加固的程序

第二部分、建筑結(jié)構(gòu)檢測2.1混凝土檢測的內(nèi)容及分類1、建筑結(jié)構(gòu)檢測的內(nèi)容根據(jù)屬性分為：（1）幾何量（如結(jié)構(gòu)的幾何尺寸、地基沉降、結(jié)構(gòu)變形、混凝土保護(hù)層厚度、鋼筋位置和數(shù)量、裂縫寬度等）；（2）物理力學(xué)性能（如材料強(qiáng)度、地基的承載能力、樁的承載能力、預(yù)制板的承載能力、結(jié)構(gòu)自振周期等）；（3）化學(xué)性能（混凝土碳化、鋼筋銹蝕等）。2、結(jié)構(gòu)檢測按方法不同可以分為以下三類：（1）非破損檢測法(無損檢測)常用的非破損法有測定混凝土強(qiáng)度的回彈法、超聲波法以及回彈法、超聲波法綜合運(yùn)用的所謂綜合法。（2）半破損檢測法半破損法有取芯法、拉拔法等。（3）破損檢驗(yàn)法該方法主要用于數(shù)量較多的預(yù)制構(gòu)件，隨機(jī)選取有代表性的構(gòu)件，進(jìn)行破壞性試驗(yàn)，以測定其極限承載能力。2.2檢測的原則

（1）“必須、夠用”原則：檢測的范圍、內(nèi)容和數(shù)量應(yīng)根據(jù)鑒定評級的需要來確定，既不能隨意省略檢測內(nèi)容，也不要盲目擴(kuò)大檢測內(nèi)容。按照《建筑結(jié)構(gòu)檢測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50344-2004）和表3.3.13建筑結(jié)構(gòu)抽樣檢測的最小樣本容量。（2）針對性原則：建筑結(jié)構(gòu)的種類很多，結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀千差萬別，必須在初步調(diào)查的基礎(chǔ)上，針對每一個(gè)具體的工程制定檢測計(jì)劃。（3）規(guī)范性原則：測試方法必須符合國家有關(guān)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求，測試儀器必須標(biāo)準(zhǔn)，測試單位必須具備資質(zhì)，測試人員必須取得上崗證書。（4）科學(xué)性原則：被測構(gòu)件的抽取、測試手段的確定、測試數(shù)據(jù)的處理要有科學(xué)性，切忌頭腦里先有結(jié)論而把檢測作為證明來對待。2.3混凝土的破損機(jī)理混凝土結(jié)構(gòu)是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、頂應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)和素混凝土結(jié)構(gòu)的總稱。也是目前我國應(yīng)用最廣泛的一種結(jié)構(gòu)形式?；炷辆哂休^高的抗壓強(qiáng)度．但它的抗拉強(qiáng)度較低，因而在混凝土結(jié)構(gòu)的受拉區(qū)通常都要配置抗拉強(qiáng)度較高的鋼筋?；炷两Y(jié)構(gòu)的損壞包含：混凝土受壓、受拉破壞和風(fēng)化和侵蝕，又包含了鋼筋的銹蝕，在多數(shù)情況下，鋼筋的銹蝕更為突出。2.3.1、混凝土碳化機(jī)理：硬化的混凝土，由于水泥水化生成Ca(OH)2，故顯堿性，PH值>12，此時(shí)混凝土里的鋼筋表面生成一層穩(wěn)定、致密、鈍化的保護(hù)膜，使鋼筋不生銹。當(dāng)不密實(shí)的混凝土置于空氣中或CO2環(huán)境中時(shí)，由于CO2的侵入，混凝土中的Ca(OH)2與空氣中的CO2在一定濕度的范圍內(nèi)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成CaCO3等物質(zhì)，其堿性逐漸降低，甚至消失，這種化學(xué)反應(yīng)稱為混凝土的碳化。當(dāng)環(huán)境處于50-60%的濕度時(shí)碳化速度最快。另外凡是能與Ca(OH)2進(jìn)行中和反應(yīng)的一切酸性氣體，如SO2、SO3、H2S以至于HCl等，均能進(jìn)行中和反應(yīng)，使混凝土堿性降低，使其中鋼筋去鈍化，故混凝土碳化應(yīng)更廣義的稱為“中性化”）。這個(gè)碳化過程是由表及里、由淺入深，逐漸向混凝土內(nèi)部擴(kuò)散。表層的混凝土碳化后，侵入的CO2將繼續(xù)沿著混凝土中的空隙通道向混凝土的深處擴(kuò)展，直至到達(dá)混凝土里鋼筋的表面。碳化作用降低了混凝土的堿性，對鋼筋的保護(hù)膜起破壞作用，當(dāng)混凝土的PH值<12時(shí)，鋼筋的保護(hù)膜就不穩(wěn)定，當(dāng)PH值<11.5時(shí)，鋼筋的鈍化膜就會遭到破壞，引起鋼筋銹蝕，導(dǎo)致其體積膨脹至約為基體的2-4倍，所產(chǎn)生的膨脹力將使混凝土保護(hù)層開裂。開裂的混凝土由于CO2不斷的侵入，碳化更加嚴(yán)重，鋼筋銹蝕更加厲害，直至使混凝土剝落，嚴(yán)重的影響了混凝土的耐久性。2.3.2、