工程結(jié)構(gòu)損傷機理及危害演示文稿

1、工程結(jié)構(gòu)損傷機理及危害演示文稿第一頁，共八十三頁。2.1.1 混凝土中的鋼筋腐蝕混凝土中鋼筋銹蝕已成為世界關(guān)注的大問題，被認為是當今影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的首要原因。鋼筋銹蝕已經(jīng)或正在給國民經(jīng)濟帶來巨大經(jīng)濟損失。基于此，美國總結(jié)正反兩個方面的經(jīng)驗教訓，提出了“立足前期措施,著眼長遠效益”，并強行實施基建工程管理中的“全壽命經(jīng)濟分析法”()。2.1 混凝土結(jié)構(gòu)損傷機理及其危害第2章 工程結(jié)構(gòu)損傷機理及危害2.1 混凝土結(jié)構(gòu)損傷機理及其危害第二頁，共八十三頁。2.1.1 混凝土中的鋼筋腐蝕世界一些國家的腐蝕損失,平均可占國民經(jīng)濟總產(chǎn)值的2%4%;其中,被認為與鋼筋腐蝕有關(guān)者可占40%（至今我國尚無確

2、切統(tǒng)計數(shù)據(jù))。美國1984年報道，僅就橋梁而言,57.5萬座鋼筋混凝土橋,一半以上出現(xiàn)鋼筋腐蝕破壞,40%承載力不足和必須修復與加固處理,當年的修復費為54億美元;1998年報道鋼筋混凝土腐蝕破壞的修復費,一年要2500億美元,其中橋梁修復費為1550億美元(是這些橋初建費用的4倍);還有報道說,到本世紀末,美國要花4000億美元用于修復和重建鋼筋腐蝕破壞的工程。第2章 工程結(jié)構(gòu)損傷機理及危害2.1 混凝土結(jié)構(gòu)損傷機理及其危害第三頁，共八十三頁。第2章 工程結(jié)構(gòu)損傷機理及危害2.1 混凝土結(jié)構(gòu)損傷機理及其危害某立交墩柱鋼筋銹蝕情況 某立交橋欄桿破損、露筋第四頁，共八十三頁。第2章 工程結(jié)構(gòu)損傷

3、機理及危害2.1 混凝土結(jié)構(gòu)損傷機理及其危害第五頁，共八十三頁。2.1.1 混凝土中的鋼筋腐蝕鋼筋腐蝕機理鋼筋銹蝕的條件：在鋼筋表面存在電位差，不同電位的區(qū)段之間形成陽極陰極；陽極區(qū)段的鋼筋處于活化狀態(tài)陽極反應(yīng)：2Fe4e 2Fe2+存在水分和溶解氧，在陰極發(fā)生以下陰極反應(yīng)：2H2O+O2+4e 4OH第2章 工程結(jié)構(gòu)損傷機理及危害2.1 混凝土結(jié)構(gòu)損傷機理及其危害第六頁，共八十三頁。第七頁，共八十三頁。第八頁，共八十三頁。鋼筋腐蝕機理說明：上述三條件必須同時滿足，腐蝕才會產(chǎn)生；由于砼堿度差異、鋼筋中元素偏析、加工應(yīng)力均會形成局部電池，條件一始終滿足；腐蝕過程：2Fe2+ +4OH2Fe(OH

4、)2Fe(OH)3 nFe2O3mH2O或 nFe3O4mH2O第2章 工程結(jié)構(gòu)損傷機理及危害2.1 混凝土結(jié)構(gòu)損傷機理及其危害紅銹（膨脹4倍）黑銹（膨脹2倍）第九頁，共八十三頁。第2章 工程結(jié)構(gòu)損傷機理及危害2.1 混凝土結(jié)構(gòu)損傷機理及其危害第十頁，共八十三頁。第2章 工程結(jié)構(gòu)損傷機理及危害2.1 混凝土結(jié)構(gòu)損傷機理及其危害第十一頁，共八十三頁。影響鋼筋腐蝕的主要因素Cl含量廣泛性：海洋；除冰鹽；鹽堿地；工業(yè)環(huán)境作用：破壞鈍化膜；形成“腐蝕電池”；Cl的陽極去極化作用；導電作用；第2章 工程結(jié)構(gòu)損傷機理及危害2.1 混凝土結(jié)構(gòu)損傷機理及其危害第十二頁，共八十三頁。第2章 工程結(jié)構(gòu)損傷機理及危

5、害2.1 混凝土結(jié)構(gòu)損傷機理及其危害混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范 GB 500102002 ：第十三頁，共八十三頁。第2章 工程結(jié)構(gòu)損傷機理及危害2.1 混凝土結(jié)構(gòu)損傷機理及其危害混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范 GB 500102002 ：第十四頁，共八十三頁。GBT50476-2008混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計規(guī)范第十五頁，共八十三頁。GBT50476-2008混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計規(guī)范第十六頁，共八十三頁。GBT50476-2008混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計規(guī)范第十七頁，共八十三頁。GBT50476-2008混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計規(guī)范第十八頁，共八十三頁。影響鋼筋腐蝕的主要因素pH值Cl含量氧混凝土密實性砼保護層厚度其他因素第

6、2章 工程結(jié)構(gòu)損傷機理及危害2.1 混凝土結(jié)構(gòu)損傷機理及其危害第十九頁，共八十三頁。鋼筋銹蝕破壞的主要破壞特征：混凝土順鋼筋開裂鋼筋表面混凝土缺乏足夠的厚度時,鋼筋銹蝕產(chǎn)物體積發(fā)生膨脹,足以使鋼筋表面發(fā)生混凝土順鋼筋開裂。 “握裹力”下降與喪失隨著裂縫的不斷加寬,混凝土與鋼筋之間的粘結(jié)力(握裹力)也隨之下降(下降速度取決于鋼筋銹蝕速度),滑移增大,構(gòu)件變形。鋼筋斷面損失混凝土中鋼筋銹蝕,一般分為局部腐蝕(如坑蝕)和全面腐蝕(均勻腐蝕),常常是局部腐蝕為主而造成鋼筋斷面損失,其損失率達到極限時,構(gòu)件便會發(fā)生破壞。鋼筋應(yīng)力腐蝕斷裂處在應(yīng)力狀態(tài)下的鋼筋(包括預應(yīng)力),在遭受腐蝕時有可能發(fā)生突然斷裂。

7、第2章 工程結(jié)構(gòu)損傷機理及危害2.1 混凝土結(jié)構(gòu)損傷機理及其危害第二十頁，共八十三頁。鋼筋防腐蝕的措施(1)常規(guī)方法：從材料、設(shè)計、施工、維護入手：優(yōu)選配合比，嚴格控制水灰比，選擇合適的水泥用量和外加劑；設(shè)計采用一定厚度保護層，防止有害物質(zhì)滲入；保證砼施工質(zhì)量，提高密實性、抗凍性和抗?jié)B性，加強養(yǎng)護，防止裂縫產(chǎn)生；防止堿集料反應(yīng)；嚴格限制氯離子含量定期檢查，發(fā)現(xiàn)裂縫或表面疏松掉皮時及時處理第2章 工程結(jié)構(gòu)損傷機理及危害2.1 混凝土結(jié)構(gòu)損傷機理及其危害第二十一頁，共八十三頁。鋼筋防腐蝕的措施(2)特殊方法：陰極保護環(huán)氧樹脂涂層鋼筋在使用中避免損傷，設(shè)計時注意錨固。用纖維增強塑料（FRP）包括：G

8、FRP、CFRP、AFRP等鍍鋅鋼筋添加防銹劑外加劑的一種，能保持鈍化膜的存在。第2章 工程結(jié)構(gòu)損傷機理及危害2.1 混凝土結(jié)構(gòu)損傷機理及其危害第二十二頁，共八十三頁。第2章 工程結(jié)構(gòu)損傷機理及危害2.1 混凝土結(jié)構(gòu)損傷機理及其危害第二十三頁，共八十三頁。第2章 工程結(jié)構(gòu)損傷機理及危害2.1 混凝土結(jié)構(gòu)損傷機理及其危害采用陰極防蝕法可以完全抑制混凝土中鋼筋腐蝕，但是防蝕之效果卻是與所供應(yīng)之保護電流量是否足夠有直接關(guān)系。提供所需保護電流密度主要受到混凝土中鋼筋表面積及鋼筋腐蝕程度兩大因素之影響。鋼筋腐蝕程度較嚴重之區(qū)域，其鋼筋表面腐蝕電化學反應(yīng)常較為激烈，需要較高之保護電流密度。外加電流法第二十

9、四頁，共八十三頁。第2章 工程結(jié)構(gòu)損傷機理及危害2.1 混凝土結(jié)構(gòu)損傷機理及其危害犧牲陽極式陰極防蝕技術(shù)，應(yīng)用于地面上鋼筋混凝土的最大困難，是如何克服地面上鋼筋混凝土高比電阻之阻抗，期能提高保護電流到有效保護鋼筋的程度。目前較可行的犧牲陽極式陰極防蝕系統(tǒng)是應(yīng)用鋅板導電膠之工法。鋅板導電膠是一種專利產(chǎn)品，其組成為一層厚0.254mm的鋅板及一層可以持續(xù)保濕及確保鋅板腐蝕的導電膠。鋅板導電膠施工及后續(xù)系統(tǒng)維護比鈦網(wǎng)陰極防蝕系統(tǒng)容易且綜合施工費亦較省。犧牲陽極法第二十五頁，共八十三頁。2.1.2 混凝土的中性化混凝土碳化機理混凝土是多孔體，空氣中的二氧化碳先滲透到內(nèi)部孔隙和毛細管中，溶解于毛細管中的

10、液相，與水泥水化過程中產(chǎn)生的氫氧化鈣和硅酸二鈣、硅酸三鈣等水化物相互作用，形成碳酸鈣。第2章 工程結(jié)構(gòu)損傷機理及危害2.1 混凝土結(jié)構(gòu)損傷機理及其危害第二十六頁，共八十三頁。第2章 工程結(jié)構(gòu)損傷機理及危害2.1 混凝土結(jié)構(gòu)損傷機理及其危害混凝土保持高堿性,不僅是保護鋼筋的前提條件，而且是維持混凝土自身化學穩(wěn)定性的必要條件因此，凡是能使混凝土堿度降低的一切因素(不論是先天因素還是環(huán)境因素)，均對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性產(chǎn)生不利影響。第二十七頁，共八十三頁。第2章 工程結(jié)構(gòu)損傷機理及危害2.1 混凝土結(jié)構(gòu)損傷機理及其危害研究表明，混凝土碳化后抗壓強度提高,延性降低，其靜力彈性模量的變化正比于強度的變

11、化，具有明顯的脆性，對抗震不利。對這一現(xiàn)象的解釋是碳化造成混凝土空隙率下降，提高了混凝土的密實度，導致其抗壓強度提高。第二十八頁，共八十三頁。第2章 工程結(jié)構(gòu)損傷機理及危害2.1 混凝土結(jié)構(gòu)損傷機理及其危害對碳化混凝土梁受彎特性的試驗研究表明,混凝土碳化引起梁的承載力提高,但梁的屈服撓度和極限撓度要小于相應(yīng)的未碳化混凝土梁的屈服撓度和極限撓度,變形能力降低,其影響的程度隨碳化深度和配筋率的不同而變化。第二十九頁，共八十三頁。混凝土碳化化學反應(yīng)CO2+H2OH2CO3Ca(OH)2+H2CO3CaCO3+2H2O3CaO2SiO23H2O+3H2CO33CaCO3+2SiO2+6H2O2CaO2

12、SiO24H2O+2H2CO32CaCO3+SiO2+6H2O反應(yīng)速度與二氧化碳濃度和砼可碳化物質(zhì)含量有關(guān)。第2章 工程結(jié)構(gòu)損傷機理及危害2.1 混凝土結(jié)構(gòu)損傷機理及其危害第三十頁，共八十三頁。影響混凝土碳化的因素（1）周圍環(huán)境因素相對濕度：當周圍介質(zhì)的相對濕度為50%75%時，混凝土的碳化速度最快。環(huán)境溫度：環(huán)境溫度提高，碳化速度加快；CO2濃度：碳化深度（D）與CO2濃度（c）的平方根成正比。第2章 工程結(jié)構(gòu)損傷機理及危害2.1 混凝土結(jié)構(gòu)損傷機理及其危害第三十一頁，共八十三頁。影響混凝土碳化的因素（2）材料組成因素水泥用量水灰比粉煤灰取代量水泥品種集料品種養(yǎng)護方法第2章 工程結(jié)構(gòu)損傷機理

13、及危害2.1 混凝土結(jié)構(gòu)損傷機理及其危害第三十二頁，共八十三頁。影響混凝土碳化的因素（3）施工因素主要是混凝土攪拌、振搗和養(yǎng)護等條件的影響；主要是影響混凝土密實性。第2章 工程結(jié)構(gòu)損傷機理及危害2.1 混凝土結(jié)構(gòu)損傷機理及其危害第三十三頁，共八十三頁。混凝土碳化深度預測在非侵蝕性介質(zhì)的正常的大氣條件下，混凝土碳化特征曲線可用冪函數(shù)方程表示。中國建筑科學研究院提出了多系數(shù)方程：第2章 工程結(jié)構(gòu)損傷機理及危害2.1 混凝土結(jié)構(gòu)損傷機理及其危害第三十四頁，共八十三頁。減小混凝土碳化的措施合理設(shè)計混凝土配合比；在混凝土施工時，應(yīng)采用機械振搗，以保證混凝土的密實性；采用表面涂層或表面覆蓋層的方法，隔絕混

14、凝土與空氣中的CO2；混凝土設(shè)計時考慮足夠的保護層厚度。第2章 工程結(jié)構(gòu)損傷機理及危害2.1 混凝土結(jié)構(gòu)損傷機理及其危害第三十五頁，共八十三頁。實際上，工業(yè)大氣對混凝土的中性化作用，遠大于碳化作用，尤其是污染嚴重的工業(yè)區(qū)。目前我國存在大面積“酸雨區(qū)”，主要是工業(yè)、汽車排放出的大量2、2、等酸性氣體造成的:2+2+()2=3+222+2+()2=3+22第2章 工程結(jié)構(gòu)損傷機理及危害2.1 混凝土結(jié)構(gòu)損傷機理及其危害第三十六頁，共八十三頁。2.1.3 混凝土堿集料反應(yīng) (Alkali-Aggregate Reaction，簡稱“AAR”) 混凝土堿集料反應(yīng)是混凝土中水泥、外加劑、摻合料和拌和水中

15、的可溶性堿（鉀、鈉）溶于混凝土孔隙液中，與集料中能與堿反應(yīng)的活性成分在混凝土硬化后逐漸發(fā)生的一種化學反應(yīng)，反應(yīng)生成物吸水膨脹，使混凝土開裂和強度降低，嚴重時會導致混凝土完全破壞。第2章 工程結(jié)構(gòu)損傷機理及危害2.1 混凝土結(jié)構(gòu)損傷機理及其危害第三十七頁，共八十三頁。第2章 工程結(jié)構(gòu)損傷機理及危害2.1 混凝土結(jié)構(gòu)損傷機理及其危害Map/Pattern Cracking Resulting from an Alkali-Aggregate Reaction 第三十八頁，共八十三頁?；炷翂A集料反應(yīng)的條件混凝土中有相當數(shù)量的堿；來源：配置時形成；環(huán)境侵入?；炷林杏邢喈敂?shù)量的堿活性骨料；混凝土工程

16、的使用環(huán)境必須有足夠的濕度?？諝鉂穸却笥?0%，或直接與水接觸。反應(yīng)類型：堿硅反應(yīng)(Alkali-Silica Reaction) ：蛋白石、黑硅石、燧石、鱗石英、方石英、玻璃質(zhì)火山巖、玉髓及微晶或變質(zhì)石英堿微晶氧化硅硅膠體堿硅酸鹽反應(yīng)：粘土質(zhì)巖石及千板巖堿碳酸鹽反應(yīng)(Alkali-Carbonate Reaction) ：白云質(zhì)石灰?guī)r第2章 工程結(jié)構(gòu)損傷機理及危害2.1 混凝土結(jié)構(gòu)損傷機理及其危害第三十九頁，共八十三頁。影響堿集料反應(yīng)的因素水泥的含堿量混凝土的水灰比混凝土孔隙率環(huán)境溫濕度影響防止堿集料反應(yīng)的措施采用低堿水泥摻用粉煤灰等摻合料降低混凝土的堿性盡量不用可能引起反應(yīng)的集料改善混凝土

17、結(jié)構(gòu)的施工和使用條件第2章 工程結(jié)構(gòu)損傷機理及危害2.1 混凝土結(jié)構(gòu)損傷機理及其危害第四十頁，共八十三頁。2.1.4 化學介質(zhì)的腐蝕混凝土腐蝕是一個復雜的物理、化學過程。按侵蝕介質(zhì)的性質(zhì)分：硫酸鹽腐蝕；海水腐蝕；酸性腐蝕；鹽類結(jié)晶型腐蝕。第2章 工程結(jié)構(gòu)損傷機理及危害2.1 混凝土結(jié)構(gòu)損傷機理及其危害第四十一頁，共八十三頁。海水腐蝕海水的化學成分復雜結(jié)構(gòu)與海水接觸部位不同，腐蝕形式不同：高潮線以上非接觸區(qū)；浪濺區(qū)；潮汐漲落區(qū)；低潮位下。形成可溶性鹽類生成帶有膨脹性的鈣礬石氯離子的滲入加速鋼筋銹蝕；第2章 工程結(jié)構(gòu)損傷機理及危害2.1 混凝土結(jié)構(gòu)損傷機理及其危害第四十二頁，共八十三頁。硫酸鹽侵蝕

18、硫酸鹽一般指：硫酸鈉、硫酸鎂等存在于地下水、海水、工業(yè)廢料特征：混凝土表面發(fā)白，易碎、甚至松散。酸侵蝕工業(yè)環(huán)境、沼澤地、尾礦堆場地下水、工業(yè)廢料以及化工廢料；硫酸、硝酸、鹽酸、碳酸作用形成可溶性鹽，侵蝕強烈；磷酸等也會使混凝土強度降低。第2章 工程結(jié)構(gòu)損傷機理及危害2.1 混凝土結(jié)構(gòu)損傷機理及其危害第四十三頁，共八十三頁。堿類侵蝕固體堿對混凝土無明顯作用，熔融狀堿或堿濃溶液有侵蝕作用；化學侵蝕：生成膠結(jié)力不強、易浸析的產(chǎn)物；結(jié)晶侵蝕：生成10水碳酸鈉晶體，體積膨脹。第2章 工程結(jié)構(gòu)損傷機理及危害2.1 混凝土結(jié)構(gòu)損傷機理及其危害第四十四頁，共八十三頁。2.1.5 混凝土的凍融破壞原因：混凝土微

19、孔隙中的水，在溫度正負交替作用下，形成冰漲壓力和滲透壓力聯(lián)合作用的疲勞應(yīng)力。從而使混凝土產(chǎn)生由表及里的剝蝕破壞。發(fā)生：水工結(jié)構(gòu)混凝土（“三北”地區(qū)）；港口碼頭工程；橋涵工程、城市立交橋；混凝土路面工程。第2章 工程結(jié)構(gòu)損傷機理及危害2.1 混凝土結(jié)構(gòu)損傷機理及其危害第四十五頁，共八十三頁。第2章 工程結(jié)構(gòu)損傷機理及危害2.1 混凝土結(jié)構(gòu)損傷機理及其危害普通混凝土凍融過程中宏觀特性試驗結(jié)果 說明：WC =0.65；二級配混凝土；含氣量1.5%。引氣混凝土凍融過程中宏觀特性試驗結(jié)果 第四十六頁，共八十三頁。影響混凝土抗凍性的因素水灰比含氣量飽和水狀態(tài)受凍齡期水泥品種及集料質(zhì)量外加劑和摻合料的影響第

20、2章 工程結(jié)構(gòu)損傷機理及危害2.1 混凝土結(jié)構(gòu)損傷機理及其危害第四十七頁，共八十三頁。提高混凝土抗凍性的措施引氣劑、減水劑或引氣型減水劑控制水灰比，提高密實度加強早期養(yǎng)護加防凍劑防止混凝土早期受凍第2章 工程結(jié)構(gòu)損傷機理及危害2.1 混凝土結(jié)構(gòu)損傷機理及其危害第四十八頁，共八十三頁。2.1.6 混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫原因：水化熱引起塑性收縮裂縫塑性塌落裂縫混凝土干縮裂縫堿集料裂縫溫度變化引起基礎(chǔ)不均勻沉降引起鋼筋腐蝕引起荷載作用引起第2章 工程結(jié)構(gòu)損傷機理及危害2.1 混凝土結(jié)構(gòu)損傷機理及其危害第四十九頁，共八十三頁。危害：改變受力模式，降低承載力；可能引起滲漏，影響正常使用；結(jié)構(gòu)剛度降低，變形增加

21、；降低結(jié)構(gòu)安全度；結(jié)構(gòu)耐久性下降?？刂茦藴剩簩挾?.05 mm以下，無任何危害；寬度0.3(0.2) mm以下，對耐久性有影響寬度0.3 mm以上，結(jié)構(gòu)性能影響第2章 工程結(jié)構(gòu)損傷機理及危害2.1 混凝土結(jié)構(gòu)損傷機理及其危害第五十頁，共八十三頁。第2章 工程結(jié)構(gòu)損傷機理及危害2.1 混凝土結(jié)構(gòu)損傷機理及其危害混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范 GB 500102002 ：第五十一頁，共八十三頁。典型混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的裂縫：預應(yīng)力混凝土空心板；預應(yīng)力混凝土大型屋面板；鋼筋混凝土梁；鋼筋混凝土柱；鋼筋混凝土挑檐、雨蓬、陽臺；鋼筋混凝土墻體第2章 工程結(jié)構(gòu)損傷機理及危害2.1 混凝土結(jié)構(gòu)損傷機理及其危害第五十二頁，共

22、八十三頁。2.1.7 混凝土強度不足的原因 (1)原材料質(zhì)量差：水泥質(zhì)量：活性，安定性集料（砂石）質(zhì)量拌和水外加劑配合比不當隨意套用配合比；用水量加大；水泥用量不足；砂石計量不準；外加劑品種用錯，摻量不準第2章 工程結(jié)構(gòu)損傷機理及危害2.1 混凝土結(jié)構(gòu)損傷機理及其危害第五十三頁，共八十三頁?；炷翉姸炔蛔愕脑?(2)施工工藝：拌制：加料順序、攪拌時間運輸條件：離析、漏漿澆注方法：已初凝、離析模板漏漿振搗不密實養(yǎng)護水泥水化需要適當?shù)臏囟?、濕度；保持潮濕，避免高溫；防止混凝土中水分蒸發(fā)過快；第2章 工程結(jié)構(gòu)損傷機理及危害2.1 混凝土結(jié)構(gòu)損傷機理及其危害第五十四頁，共八十三頁?；炷翉姸炔蛔愕脑?/p>

23、因 (3)低溫影響：零度以下，水化停止早期受凍，強度大降冬季施工，保溫養(yǎng)護缺陷影響麻面、蜂窩、露筋、孔洞、掉角、縫隙夾層等；其他原因；環(huán)境侵蝕、火災(zāi)、水災(zāi)等；第2章 工程結(jié)構(gòu)損傷機理及危害2.1 混凝土結(jié)構(gòu)損傷機理及其危害第五十五頁，共八十三頁。2.2.1 砌體結(jié)構(gòu)的裂縫地基不均勻沉降溫度變形結(jié)構(gòu)受力建筑構(gòu)造施工質(zhì)量相鄰建筑影響其他2.2 砌體結(jié)構(gòu)損傷機理及其危害第2章 工程結(jié)構(gòu)損傷機理及危害2.2 砌體結(jié)構(gòu)損傷機理及其危害第五十六頁，共八十三頁。2.2.2 砌體結(jié)構(gòu)的變形沿墻面的變形傾斜：施工、地基沉降、剛度不足彎曲：施工、地基沉降出墻面的變形施工：灰縫厚度不均、凍結(jié)法不當、縱橫墻連接差等原

24、因；剛度：高厚比過大填充墻、維護墻出墻面變形出墻面強度不足地基不均勻沉降：水平荷載、堆載、挖土第2章 工程結(jié)構(gòu)損傷機理及危害2.2 砌體結(jié)構(gòu)損傷機理及其危害第五十七頁，共八十三頁。2.2.3 砌體承載力不足的原因設(shè)計截面偏小、材料強度低、未設(shè)梁墊、高厚比過大隨意加層、改變使用用途施工磚的質(zhì)量不合格砂漿強度偏低砂漿飽滿度不夠組砌不合理隨意打洞或洞口位置不合理第2章 工程結(jié)構(gòu)損傷機理及危害2.2 砌體結(jié)構(gòu)損傷機理及其危害第五十八頁，共八十三頁。鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用 我國1996年鋼產(chǎn)量1億噸，2003年鋼產(chǎn)量達到2億噸。鋼材的使用經(jīng)歷了從 “節(jié)約合理使用大力推廣”的過程。 建筑用的鋼材約占總鋼材的1/3,

25、其中90%以上是線材，鋼結(jié)構(gòu)用量占建筑用鋼的5%左右 。 鋼結(jié)構(gòu)主要應(yīng)用于以下 幾個方面：輕鋼結(jié)構(gòu)(單層工業(yè)廠房) 門式剛架體系用鋼量指標30- 70kgm2 網(wǎng)格結(jié)構(gòu)(體育館、體育場、航站樓)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)用鋼量指標20-40kgm2 超高層結(jié)構(gòu)純鋼結(jié)構(gòu)、鋼管混凝土結(jié)構(gòu)、鋼框架-混凝土剪力墻(核心筒) 第五十九頁，共八十三頁。鳥巢平面尺寸：340m290m ，結(jié)構(gòu)厚11m，可容納10萬觀眾由24榀平面桁架組成的空間梁系結(jié)構(gòu)。修改： 中間開口由70m140m 120m170m 去消屋面的活動屋蓋 (用鋼量由400kgm2 350kgm2）第六十頁，共八十三頁。 水立方游泳館平面尺寸：170

26、m170m ，高度30m多面體空間結(jié)構(gòu)。(外立面為充氣結(jié)構(gòu)-0.03個大氣壓)屋蓋有11種網(wǎng)格，屋蓋厚7.2m；墻面有19種網(wǎng)格。 節(jié)點采用焊接球節(jié)點第六十一頁，共八十三頁。 安徽某體育館-屋蓋采用空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu) 整個體育館的主體結(jié)構(gòu)由32榀框架組成，主框架外圍直徑為95.6m，一層、四層徑向框架梁和五層C軸環(huán)向梁（直徑為80m）施加預應(yīng)力，二層、三層徑向框架梁未施加預應(yīng)力。第六十二頁，共八十三頁。 浙江黃龍體育中心體育場為我國目前跨度較大的斜拉網(wǎng)殼,兩塔柱間的距離達250米,每塊月牙形網(wǎng)殼上弦面上巧妙地設(shè)置了九道穩(wěn)定索。(用鋼量80/)第六十三頁，共八十三頁。 輕鋼結(jié)構(gòu)(單層工業(yè)廠房) 第六十

27、四頁，共八十三頁。臺北101：世界第一高樓 總高508m(建筑高420.5m)建筑面積28.9m2?？傆娩摿?4000t。內(nèi)鋼筋混凝土核心筒，外鋼框架。吉隆坡雙子塔(88層) 總高452m。 上海金茂大廈(88層) 總高420m,內(nèi)鋼筋混凝土核心筒，外鋼骨混凝土柱。 臺北101大廈第六十五頁，共八十三頁。2.3.1 鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定分整體失穩(wěn)和局部失穩(wěn)兩類整體失穩(wěn)原因：設(shè)計：長細比大初始缺陷受力條件改變施工支撐體系不夠2.3 鋼結(jié)構(gòu)損傷機理及其危害第2章 工程結(jié)構(gòu)損傷機理及危害2.3 鋼結(jié)構(gòu)損傷機理及其危害第六十六頁，共八十三頁。2.3.1 鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定分整體失穩(wěn)和局部失穩(wěn)兩類局部失穩(wěn)原因：構(gòu)件：組合

28、截面加勁肋布置和構(gòu)造受力部位加勁肋構(gòu)造吊點位置不當?shù)?章 工程結(jié)構(gòu)損傷機理及危害2.3 鋼結(jié)構(gòu)損傷機理及其危害第六十七頁，共八十三頁。2.3.2 鋼結(jié)構(gòu)的疲勞破壞主要是吊車梁和橋梁吊車梁疲勞破壞原因：鋼軌偏心應(yīng)力集中工字梁變截面處裂縫銹蝕材料使用第2章 工程結(jié)構(gòu)損傷機理及危害2.3 鋼結(jié)構(gòu)損傷機理及其危害第六十八頁，共八十三頁。2.3.2 鋼結(jié)構(gòu)的疲勞破壞疲勞問題的防止：選材：化學、力學性能，無缺陷制作：按圖施工，不產(chǎn)生外表劃痕、切痕使用：避免銹蝕、碰撞，不隨意打孔、焊接局部疲勞：更換構(gòu)件，加固構(gòu)件焊縫破壞：原焊縫清除干凈重新焊接經(jīng)常檢查，發(fā)現(xiàn)疲勞破壞先兆第2章 工程結(jié)構(gòu)損傷機理及危害2.3

29、鋼結(jié)構(gòu)損傷機理及其危害第六十九頁，共八十三頁。2.3.3 鋼結(jié)構(gòu)的脆性破壞可分為：低溫脆斷、應(yīng)力腐蝕、氫脆、疲勞破壞和斷裂破壞等。低溫脆斷（冷脆）橋梁、船舶、儲罐等常見，建筑物較少見沖擊韌性試驗、缺口靜彎試驗、撕裂試驗和落錘試驗等方法檢測應(yīng)力腐蝕：長期高應(yīng)力鋼材，陽極腐蝕區(qū)撕裂。氫脆：陰極腐蝕造成，鋼材局部開裂破壞上述兩者一般與低溫、反復荷載同時出現(xiàn)第2章 工程結(jié)構(gòu)損傷機理及危害2.3 鋼結(jié)構(gòu)損傷機理及其危害第七十頁，共八十三頁。2.3.3 鋼結(jié)構(gòu)的脆性破壞脆性破壞的預防材料元素：鐵：90%以上；有益：碳、硅、錳、銅、鎳、鉻、釩、鈦等；有害：硫、磷、氧、氮、氫等鋼材的缺陷：發(fā)裂、夾層、縮孔、白

30、點、瘢痕和劃痕等外觀檢查；內(nèi)部缺陷：超聲波檢測、射線檢測等方法。第2章 工程結(jié)構(gòu)損傷機理及危害2.3 鋼結(jié)構(gòu)損傷機理及其危害第七十一頁，共八十三頁。2.3.4 鋼結(jié)構(gòu)的防火與防腐防火：臨界溫度：550度。根據(jù)防火等級和使用要求埋于絕熱材料中預制絕熱材料包裹絕熱材料直接噴涂防腐：涂料、鍍金屬層第2章 工程結(jié)構(gòu)損傷機理及危害2.3 鋼結(jié)構(gòu)損傷機理及其危害第七十二頁，共八十三頁。 鋼結(jié)構(gòu)在高溫條件下，材料強度顯著降低。譬如2001年9月11日受恐怖襲擊的美國紐約世貿(mào)中心就是典型的例子，世貿(mào)大廈采用筒中筒結(jié)構(gòu)，為姊妹塔樓，地下6層，地上110層，高411m，標準層平面尺寸63.5m63.5m，總面積1

31、25萬平方米，整個大樓可容納5萬人辦公，相當于5個深圳地王大廈。外筒為鋼柱，建于1973年，每幢樓用鋼量7800t。兩座大樓受飛機撞擊之后，一個在一小時倒塌，另一個在一小時四十倒塌。世貿(mào)大廈看上去非常堅固，為什么受撞擊后會倒塌？ 第七十三頁，共八十三頁。 撞擊在300-400m高處，對樓根部產(chǎn)生很大的力矩，這一力矩比正常情況增加了20%-30%，但這一增加的力矩應(yīng)在設(shè)計的安全范圍內(nèi)，造成大廈倒塌的重要原因是撞擊后引起的大火，燃燒引起的高溫可達1000，傳至下部的溫度也有幾百度，鋼柱受熱后失去強度，使上層荷載塌下，并后加到下一層。在設(shè)計上，樓板只承受本層的荷載，上層塌落后荷載全部加在下層，使下層超負荷，所以整個大廈是一層層垂直塌下的，后受撞擊的先塌，是因為后受撞擊的大廈撞擊的部位更靠近下部，鋼柱的荷載更大，所以先塌。可見，耐火性差是鋼結(jié)構(gòu)致命的缺點，應(yīng)十分重視防火涂層的檢測。 第七十四頁，共八十三頁。2.3.5 鋼結(jié)構(gòu)的其他缺陷變形：分總體變形和局部變形原因：原材料、冷加工、制作組裝、熱變形、運輸堆放不當、使用變形裂縫：材質(zhì)、焊接、疲勞、意外加工制作焊接、鉚接、螺栓連接：運輸、安裝和使用維護第2章 工程結(jié)構(gòu)損傷機理及危害2.3 鋼結(jié)構(gòu)損傷機理及其危