工程結(jié)構(gòu)檢測鑒定與加固chp2.1-2第二章 建筑結(jié)構(gòu)的檢測與鑒定

第二章建筑結(jié)構(gòu)的檢測與鑒定

2.1概述

2.1.1建筑物可靠性鑒定的基本概念結(jié)構(gòu)可靠性是指結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時間內(nèi)、在規(guī)定的條件下，完成預(yù)定功能的能力。

安全性：結(jié)構(gòu)在正常施工和使用條件下，承受可能出現(xiàn)的各種作用的能力，以及在偶然事件發(fā)生時和發(fā)生后，仍保持必要的整體穩(wěn)定性的能力。

適用性：結(jié)構(gòu)在正常使用條件下，滿足預(yù)定使用功能的能力。

耐久性：結(jié)構(gòu)在正常維護(hù)條件下，隨時間變化而仍滿足預(yù)定功能的能力。建筑物可靠性鑒定是指對現(xiàn)有建筑物上的作用、結(jié)構(gòu)抗力及其相互關(guān)系進(jìn)行檢測、試驗和綜合分析，評估其實際的結(jié)構(gòu)可靠性。

2.1.2建筑物的鑒定方法1.傳統(tǒng)經(jīng)驗法建筑物可靠性鑒定過去主要采用傳統(tǒng)經(jīng)驗法，傳統(tǒng)經(jīng)驗法的特點是以個人或少數(shù)鑒定人員的經(jīng)驗和知識為主進(jìn)行鑒定的，也就是依靠有經(jīng)驗的技術(shù)人員，進(jìn)行現(xiàn)場檢測和必要的復(fù)算，然后憑其個人的知識和經(jīng)驗，給出評判結(jié)果。由于沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，有時的鑒定結(jié)論會因人而異，尤其是對一些結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的工程。

2.實用鑒定法已編制了一些現(xiàn)有建筑物可靠性鑒定的標(biāo)準(zhǔn)。下面列舉的是我國已編制和即將發(fā)布的現(xiàn)有建筑物鑒定的國家或行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程?！豆I(yè)建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》（GB50144－2008）《民用建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》(GB50292－1999)《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》(GB50023－2009)《危險房屋鑒定標(biāo)準(zhǔn)》(JGJ125－99)《工業(yè)構(gòu)筑物抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》(GBJ117－89)《鋼鐵工業(yè)建（構(gòu)）筑物可靠性鑒定規(guī)程》(YBJ219－89)《鋼結(jié)構(gòu)檢測評定及加固技術(shù)規(guī)程》YB9257－96）這種鑒定方法的特點是要求鑒定人員根據(jù)鑒定目的進(jìn)行詳細(xì)的檢查、分析，再按照現(xiàn)行的鑒定標(biāo)準(zhǔn)（上面列舉的有關(guān)鑒定標(biāo)準(zhǔn)）下結(jié)論，實用鑒定法的工作程序如圖2.1所示。圖2.1實用鑒定法鑒定建筑物的工作程序?qū)嵱描b定法鑒定建筑物有關(guān)內(nèi)容簡單介紹。（1）初步調(diào)查工作內(nèi)容收集原設(shè)計圖、竣工圖等與實物初步核對建筑結(jié)構(gòu)使用條件作調(diào)查，包括結(jié)構(gòu)上的作用、使用環(huán)境和使用歷史三部分內(nèi)容。

1）結(jié)構(gòu)上的作用調(diào)查，主要是確定結(jié)構(gòu)驗算所用的荷載和荷載效應(yīng)，其調(diào)查可按表2.1的要求進(jìn)行。調(diào)查時應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)睾同F(xiàn)場實際情況按國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB50009-2001）的規(guī)定取值。如果遇到荷載規(guī)范中未作規(guī)定或特殊情況時應(yīng)按《建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定的原則確定。

表2.1

結(jié)構(gòu)上的作用調(diào)查項目

調(diào)查細(xì)目一、永久作用結(jié)構(gòu)構(gòu)件、建筑構(gòu)配件、固定設(shè)備等自重預(yù)應(yīng)力、土壓力、水壓力、地基變形等作用二、可變作用屋面及樓面活荷載屋面積灰吊車荷載風(fēng)荷載雪、冰荷載溫度作用振動沖擊及其他動荷載三、偶然作用地震撞擊、爆炸事故火災(zāi)四、其他作用建筑物周圍的深基坑開挖等2）建筑結(jié)構(gòu)使用環(huán)境調(diào)查氣象條件：建筑物的方位、風(fēng)玫瑰圖、降雨量、大氣濕度、溫度等。工業(yè)環(huán)境：液相腐蝕、氣相腐蝕、高溫、潮濕等對房屋結(jié)構(gòu)的影響。地理環(huán)境：地形、地貌、地質(zhì)構(gòu)造、周圍建筑群等對房屋結(jié)構(gòu)的影響等。

3）使用歷史主要調(diào)查建筑物的使用情況，如超載、受災(zāi)、受侵蝕等的情況，特別要注意因使用要求改變而產(chǎn)生的荷載變化歷史。（2）詳細(xì)調(diào)查工作內(nèi)容1）結(jié)構(gòu)布置、支撐系統(tǒng)、圈梁布置、結(jié)構(gòu)構(gòu)件、結(jié)構(gòu)構(gòu)造和連接構(gòu)造的檢查；

2）地基基礎(chǔ)的檢查，必要時要開挖檢查或進(jìn)行試驗；3）結(jié)構(gòu)上的作用、作用效應(yīng)及作用效應(yīng)組合的調(diào)查分析，必要時進(jìn)行實測統(tǒng)計；4）結(jié)構(gòu)材料性能和幾何參數(shù)的檢測與分析，結(jié)構(gòu)構(gòu)件的計算分析、現(xiàn)場實測，必要時進(jìn)行結(jié)構(gòu)試驗；5）建筑物結(jié)構(gòu)功能及建筑構(gòu)造的檢查。結(jié)構(gòu)材料性能檢測結(jié)果的精度直接影響結(jié)構(gòu)鑒定的可靠程度，材料性能的檢測是可靠性鑒定的基礎(chǔ)。結(jié)構(gòu)材料性能的檢測將在第2.2節(jié)中作介紹。有關(guān)混凝土、鋼材及砌體結(jié)構(gòu)或構(gòu)件驗算的規(guī)定見2.5節(jié)。3．概率法--目標(biāo)使用期概率法是依據(jù)結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計理論，用與結(jié)構(gòu)失效概率來衡量結(jié)構(gòu)的可靠程度。但是由于建筑結(jié)構(gòu)諸多的復(fù)雜因素，目前，該方法僅僅是在理論和概念上對可靠性鑒定方法的完善，實用上仍存在很大的困難。

4特殊地區(qū)或特殊使用環(huán)境下建筑物的鑒定方法現(xiàn)有建筑物在下述幾方面存在較大的差別：

1）建造年代：有千余年前的古建筑，近代的保護(hù)建筑，也有竣工不久即出工程事故的建筑物等；

2）所處的地區(qū)：有建在地震區(qū)的，也有建在濕陷性黃土區(qū)、膨脹土區(qū)、地下采掘區(qū)等；

3）使用環(huán)境：有腐蝕環(huán)境（酸、堿、含二氧化碳的環(huán)境），也有高溫條件下，或處于振動環(huán)境下。對于特殊地區(qū)和特殊使用環(huán)境下的建筑物，在鑒定時應(yīng)按有關(guān)行業(yè)、地方標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)程來綜合鑒定?，F(xiàn)有建筑物的相當(dāng)一部分未考慮抗震設(shè)防，鑒定建造在地震區(qū)的建筑物時，尚應(yīng)符合抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定。2.2結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能檢測對現(xiàn)有建筑物進(jìn)行現(xiàn)場檢測通?？梢詾榻鉀Q下列問題提供基本的依據(jù)：1)分析結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破損或破壞的原因；2)評定結(jié)構(gòu)的現(xiàn)有承載能力；3)決策與優(yōu)化結(jié)構(gòu)處理及加固方案；4)推斷結(jié)構(gòu)損壞發(fā)展的趨勢和結(jié)構(gòu)使用壽命；5)推斷加固處理后結(jié)構(gòu)的使用壽命。

結(jié)構(gòu)性能的檢測是可靠性鑒定工作中的重要環(huán)節(jié)。檢測工作包括的內(nèi)容比較多：一般有結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能檢測；結(jié)構(gòu)的構(gòu)造措施檢測；結(jié)構(gòu)構(gòu)件尺寸和鋼筋位置及直徑的檢測；結(jié)構(gòu)及構(gòu)件的開裂和變形情況檢測等?，F(xiàn)有結(jié)構(gòu)中使用的材料主要有混凝土、鋼材(鋼筋)、磚石砌體和木材等。本節(jié)主要對常用結(jié)構(gòu)材料混凝土、鋼材和砌體的檢測方法作一介紹。

2.2.1混凝土材料非破損檢測技術(shù)：典型的非破損測試方法：回彈法和超聲回彈綜合法局部破損檢測方法：鉆芯法、拔出法等，非破損檢測與常規(guī)的標(biāo)準(zhǔn)試塊破壞試驗方法相比，具有下列特點：1)不破壞構(gòu)件或建筑物的結(jié)構(gòu)，不影響其使用性能，且簡便快速。2)可大面積直接在結(jié)構(gòu)混凝土上作全面檢測，能比較真實地反映混凝土的質(zhì)量和強度。3)能獲得破壞試驗不能獲得的信息，如能檢測內(nèi)部孔洞、疏松、開裂、不均勻性、表面燒傷、凍害及化學(xué)腐蝕等。4)適用性強，對新建工程和現(xiàn)有建筑物都能應(yīng)用。5)可進(jìn)行連續(xù)測試和重復(fù)測試，使測試結(jié)構(gòu)具有良好的可比性。6)由于是間接檢測，檢測結(jié)果的精度要差些。國內(nèi)目前在混凝土材料質(zhì)量和力學(xué)性能檢測方面所用的非破損檢測技術(shù)有五種，并有相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，以下作以簡介。1.回彈法檢測混凝土抗壓強度a.特點：簡單、成本低、精度差

b.不適用于：水泥安定性不合格的混凝土;

強度大于60MPa和小于10MPa的混凝土;

表層,內(nèi)部有質(zhì)量缺陷的混凝土;

受火災(zāi),化學(xué)腐蝕,冰凍,高溫,侵水等的混凝土。c.原理：測定混凝土的表面硬度（用回彈儀），根據(jù)混凝土強度與表面硬度間的相關(guān)關(guān)系（試驗室已做的關(guān)系曲線），來推定混凝土強度?；貜梼x回彈儀（1）檢測準(zhǔn)備a.了解被測結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的情況。了解工程名稱、設(shè)計、施工和建設(shè)單位名稱；結(jié)構(gòu)或構(gòu)件名稱、外形尺寸、數(shù)量及混凝土設(shè)計強度等級；水泥品種、安定性、標(biāo)號、廠名；砂、石種類、粒徑；外加劑或摻合料品種、摻量；施工時材料計量情況等，模板、澆筑及養(yǎng)護(hù)情況等，成型日期；配筋及預(yù)應(yīng)力情況；b.結(jié)構(gòu)或構(gòu)件所處環(huán)境條件及存在的問題。其中以了解水泥的安定性合格與否最為重要，若水泥的安定性不合格，則不能采用回彈法檢測。兩種方法：逐個檢測被測結(jié)構(gòu)或構(gòu)件，抽樣檢測。逐個檢測方法獨立結(jié)構(gòu)(如現(xiàn)澆整體的殼體、煙囪、水塔、隧道、連續(xù)墻等)、單獨構(gòu)件(如結(jié)構(gòu)物中的柱、梁、屋架、板、基礎(chǔ)等)抽樣檢測相同的生產(chǎn)工藝條件下，強度等級相同、原材料和配合比基本一致且齡期相近的混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件。隨機抽取不少于同類結(jié)構(gòu)或構(gòu)件總數(shù)的30％，測區(qū)總數(shù)不少于100個。（2）檢測方法選擇及布置測區(qū)?！痘貜椃ㄒ?guī)程》(JGJ/T23-2001)規(guī)定，取一個結(jié)構(gòu)或構(gòu)件混凝土作為評定混凝土強度的最小單元，至少取10個測區(qū)。

混凝土碳化：混凝土碳化的結(jié)果：使混凝土表面硬度增高，回彈值增大，但對強度影響不大。碳化深度值測量：用濃度為1％酚酞酒精熔液來測定。d.混凝土強度推定值測區(qū)：測區(qū)應(yīng)優(yōu)先考慮布置在混凝土澆筑的側(cè)面，檢測混凝土強度時的一個檢測單元（200X200）測點：在測區(qū)內(nèi)進(jìn)行的一個檢測點（16）（3）回彈數(shù)據(jù)處理由于回彈法測強曲線是根據(jù)回彈儀水平方向測試混凝土試件側(cè)面的試驗數(shù)據(jù)計算得出的，因此當(dāng)測試中無法滿足上述條件時需對測得的回彈值進(jìn)行修正。非水平方向檢測混凝土澆筑側(cè)面時的角度修正（規(guī)程中附錄C）水平方向檢測混凝土澆筑頂面或底面的修正（規(guī)程中附錄D）當(dāng)兩種情況都發(fā)生時，先按附錄C對回彈值進(jìn)行角度修正，再按附錄D對修正后的值進(jìn)行澆筑面修正。

檢測的數(shù)量（有具體規(guī)定）：e.注意（4）根據(jù)回彈數(shù)據(jù)確定混凝土的強度一般情況下可從《標(biāo)準(zhǔn)》中給出的“測區(qū)混凝土強度換算表”中，根據(jù)回彈值和碳化深度值查出測區(qū)混凝土的強度。但應(yīng)注意，當(dāng)混凝土強度高于60MPa或低于10MPa時，本《標(biāo)準(zhǔn)》給出的測強表就不適用了。測強曲線應(yīng)：優(yōu)先采用專用測強曲線，其次地區(qū)測強曲線，最后考慮采用國家規(guī)范曲線。專用測強曲線是指由與結(jié)構(gòu)或構(gòu)件混凝土相同的材料、成型養(yǎng)護(hù)工藝配制的混凝土試件，通過試驗建立的曲線。測區(qū)平均回彈值：

—第i個測點的回彈值（現(xiàn)場測定）測區(qū)混凝土強度換算值：測區(qū)混凝土強度平均值：（7.0.2-1）

測區(qū)混凝土強度標(biāo)準(zhǔn)差：

（7.0.2-2）

混凝土強度推定值：測區(qū)數(shù)少于10個時：（7.0.3-1）測區(qū)數(shù)不少于10個的批量檢測時

（7.0.3-2）混凝土強度推定值：相應(yīng)于強度換算值總體分布中保證率不低于95％的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的混凝土抗壓強度值

對按批量檢測的構(gòu)件，當(dāng)該批構(gòu)件混凝土強度標(biāo)準(zhǔn)差出現(xiàn)下列情況之一時，則該批構(gòu)件應(yīng)全部按單個構(gòu)件檢測：1.當(dāng)該批構(gòu)件混凝土強度平均值小于25MPa時：＞4.5MPa；2.當(dāng)該批構(gòu)件混凝土強度平均值不小于25MPa時：＞5.5MPa。

2．超聲法檢測混凝土缺陷特點：查混凝土缺陷內(nèi)部存在不密實、空洞、蜂窩、裂縫、損傷等

原理：2.超聲回彈綜合法檢測混凝土強度綜合法檢測，就是采用兩種或兩種以上的單一方法或參數(shù)，綜合測試混凝土強度的方法。由于綜合法比單一測試法誤差小和適用范圍廣，因此在混凝土的質(zhì)量控制與檢測中的應(yīng)用愈來愈多。一般來說，在合理選擇各種單一方法組合的前提下，所采用的非破損測試方法越多，混凝土強度的測試精度也越高。超聲回彈綜合法測定混凝土強度，是指采用超聲儀和回彈儀，在結(jié)構(gòu)混凝土同一測區(qū)分別測量聲時值和回彈值R，然后利用已建立起來的測強公式推算該測區(qū)混凝土強度的一種方法。與單一超聲法和回彈法相比，綜合法具有以下特點：

（1）減少齡期和含水率的影響含水率大：超聲的聲速偏高，而回彈值則偏低；齡期長：超聲聲速的增長率下降，而回彈值則因混凝土硬化(或碳化)程度增大而提高。（2）相互彌補兩種方法的不足回彈值R主要以表層砂漿的彈性性能來反映混凝土的強度，當(dāng)混凝土強度較低、塑性變形較大時，這種反映就不太敏感。當(dāng)構(gòu)件截面尺寸較大或內(nèi)外質(zhì)量有較大差異時，就很難反映結(jié)構(gòu)的實際強度。超聲聲速是以整個截面的動彈性來反映混凝土強度，而強度較高的混凝土，彈性指標(biāo)變化幅度小，相應(yīng)其聲速隨強度變化的幅度也不大。采用超聲法和回彈法綜合測定混凝土強度，既可以內(nèi)外結(jié)合，又能在較低或較高的強度區(qū)間相互彌補各自的不足，能夠較全面地反映混凝土的實際質(zhì)量（3）提高測試精度由于綜合法能減小一些因素的影響程度，較全面地反映整體混凝土的質(zhì)量，所以對于提高非破損檢測混凝土強度的精度，具有明顯的效果。1988年由中國工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)委員會批準(zhǔn)了我國第一本《超聲回彈綜合法檢測混凝土強度技術(shù)規(guī)程》(CECS02:88)。綜合法檢測混凝土強度技術(shù)，實質(zhì)上就是超聲法和回彈法兩種單一測強方法的綜合運用，因此，有關(guān)檢測方法及規(guī)定，與前述的單一方法相同。超聲回彈綜合法檢測混凝土強度（華茂大廈）超聲回彈綜合法檢測混凝土強度（湖州達(dá)多）

3.鉆芯法檢測混凝土強度鉆芯法在檢測時總會對結(jié)構(gòu)混凝土造成局部損傷，而且成本較高，因此，大量取芯往往受到一定的限制。因此，近年來國內(nèi)外都主張把鉆芯法與其他非破損檢測法綜合使用，一方面利用非破損法可以大量測試而不損傷結(jié)構(gòu)的特點，另一方面又可利用局部破損的鉆芯法提高非破損測強的精度，使兩者相輔相成。用鉆芯法檢測混凝土的強度、裂縫、接裂、分層、孔洞或離析等缺陷，具有直觀、精度高等特點，在下列情況下才有必要進(jìn)行鉆取芯樣檢測其強度。鉆芯法檢測混凝土強度鉆芯法檢測混凝土強度1)對立方體試塊的抗壓強度產(chǎn)生懷疑；2)混凝土結(jié)構(gòu)因水泥、砂石質(zhì)量較差或因施工、養(yǎng)護(hù)不良發(fā)生了質(zhì)量事故；3)混凝土結(jié)構(gòu)中被檢測部位的表層與內(nèi)部質(zhì)量有明顯的差異，或構(gòu)件遭受過化學(xué)腐蝕、火災(zāi)、硬化期間遭受凍害時，均可采用鉆芯法檢測混凝土的強度；4)使用多年的老混凝土結(jié)構(gòu)，當(dāng)構(gòu)件表面粗糙難以用回彈法和超聲法進(jìn)行檢測時，可用鉆芯法檢測；5)當(dāng)需要檢測某些結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的厚度時，可采用鉆芯法檢測，例如機場跑道測厚和樓板測厚等。《鉆芯法檢測混凝土強度技術(shù)規(guī)程》（CECS03:2007）規(guī)定：1.芯樣直徑:100mm或不應(yīng)小于70mm，但不得小于骨料最大粒的2倍;2.芯樣高度(加工后試件):宜1.0d，

但可0.95~1.05d3.芯樣混凝土強度換算值:—芯樣試件的混凝土強度值（MPa）；

4.用后裝拔出法檢測混凝土強度預(yù)埋拔出法后裝拔出法國標(biāo)《后裝拔出法檢測混凝土強度技術(shù)規(guī)程》(CECS69:94)5.幾種檢測方法的比較回彈法、超聲法、超聲回彈綜合法、鉆芯法和拔出法是檢測結(jié)構(gòu)混凝土質(zhì)量的常用方法，在我國應(yīng)用已比較普遍，各種測試方法的測定內(nèi)容、適用范圍、及優(yōu)缺點如表2.2所示。選擇這些方法時可根據(jù)現(xiàn)有設(shè)備及現(xiàn)場情況等因素來綜合確定。表2.2幾種無損檢測方法的比較

序號種類測定內(nèi)容適用范圍特點缺點備注1回彈法測定混凝土表面硬度值混凝土抗壓強度、勻質(zhì)性測試簡單、快速、被測物的形狀尺寸一般不受限制測定部位僅限于混凝土表面，同一處不能再次使用應(yīng)用較多2超聲法超聲波傳播速度、波幅、頻率混凝土抗壓強度及內(nèi)部缺陷被測構(gòu)件形狀與尺寸不限，同一處可反復(fù)測試探頭頻率較高時，聲波衰減大。測定精度稍差應(yīng)用較多3超聲回彈綜合法混凝土表面硬度值和超聲波傳播速度混凝土抗壓強度測試也比較簡單，精度比單一法高比單一法費事應(yīng)用較多4拔出法預(yù)埋或后裝于混凝土中錨固件，測定拔出力混凝土抗壓強度測強精度較高對混凝土有一定損傷，檢測后需進(jìn)行修補應(yīng)用較多5鉆芯法從混凝土中鉆取一定尺寸的芯樣混凝土抗壓強度，劈裂強度，內(nèi)部缺陷對混凝土有一定損傷，檢測后需進(jìn)行修補設(shè)備笨重，成本較高，對混凝土有損傷，需修補應(yīng)用較多

2.2.2鋼材（鋼筋）在對現(xiàn)有建筑物鑒定和加固時，鋼材（鋼筋）強度究竟是多少，要進(jìn)行檢測，特別是對鋼筋的材性有懷疑或房