资讯详情

检测鉴定建筑结构加固技术及方法

2016-10-13 16:45:32 467阅读

  对结构技术状况的调查和检测是进行可靠性鉴定的基础,其目的在于了解结构的使用历史、使用环境、各类荷载及作用、结构的几何参数和工作性能以及损伤、变形和裂缝所造成缺陷和损坏的原因,做出贴切的分析,所有这些,都必须借助于各种检测技术,尤其是现场的检测技术。
  1.1检测技术
  建筑结构现场检测技术主要可分为材料强度、缺陷、损伤和变形、钢筋位置等检测技术[4]。
  1.1.1材料强度的现场检测技术
  对于不同的结构材料及连接技术,可采用不同的强度检测技术。
  1)混凝土:回弹法、超声法、超声-回弹综合法、拉拔法、钻芯法等。
  2)砖砌体:对于砌体的检测,分为对砌体整体检测和各种材料的检测。对砌体整体检测的方法有:原位轴压法、扁顶法、原位单剪法、原位单砖双剪法等;对块材(主要是砖)的现场检测方法有:取样法、回弹法(其适用性尚待探讨);对砌筑砂浆的检测方法有:回弹法、推出法、筒压法、砂浆片剪切法、点荷法、射钉法(贯入法)等[5]。
  3)钢材:取样法、表面硬度法等。
  4)木结构:取样法、根据木材种类和材质等级确定等。
  5)连接强度:对于化学植筋采用抗拔承载力拔出检测,对于钢材焊缝采用取样、超声波、X射线透射、γ射线透射等方法。
  3.1.2缺陷与损伤的现场检测技术
  对于不同的结构材料,其缺陷和损伤检测的项目有所不同。对于缺陷和损伤,应确定其原因,检测其损伤深度、面积等指标。
  1)混凝土结构:混凝土结构的缺陷及损伤包括外观质量(蜂窝、麻面、孔洞、夹渣、露筋、裂缝、疏松区、不同时间浇筑混凝土的结合面等)、损伤(包括环境浸蚀损伤,如冻伤;灾害损伤,如火灾损伤等;人为损伤,如碰撞引起的损伤等;混凝土有害元素造成的损伤,如碱骨料、氯离子等浸蚀损伤等)。其检测技术根据不同的缺陷和损伤项目进行选择,如外观质量可通过目测与尺量、超声等方法检测,损伤可通过超声、取样、剔凿等方法进行,裂缝缺陷可通过超声、尺量等方法。
  2)砌体结构:砌体结构的缺陷及损伤包括砌筑质量(组砌方式等)、损伤(裂缝;环境浸蚀损伤,如冻融损伤、风化等;灾害损伤,如火灾损伤等;人为损伤,如碰撞损伤等)。砌筑质量可通过目测法进行,对损伤可通过超声、尺量等方法进行。
  3)钢结构:钢结构的缺陷和损伤包括外观质量(均匀性,如夹层、裂纹、非金属夹杂等)、损伤(裂纹、局部变形、锈蚀等)。钢结构裂纹可采用观察法和投射法检测,局部变形可采用观察法、尺量法,锈蚀可采用电位差法等。
  4)木结构:木材缺陷,对于圆木和方木可分为木节、斜纹、扭纹、裂缝、髓心等项目,对于胶合木结构,尚有翘曲、顺纹、扭曲等,对于轻型木结构尚有扭曲、横弯、顺弯等。上述项目可采用目测、尺量、靠尺、探针等进行检测。
  1.1.3其它检测
  一般尚应进行变形(倾斜、挠度)、尺寸偏差、构造等其他项目的检测。对于混凝土结构,尚应检测钢筋位置(保护层)、锈蚀等项目的检测;钢筋位置可采用电磁法、混凝土雷达等进行检测;钢筋锈蚀可采用电位差法进行检测。
  1.2鉴定方法及标准
  目前的鉴定方法可分为传统经验法、实用鉴定法、概率鉴定法[6]。
  1.2.1传统经验法
  传统经验法是由有经验的专家通过现场观察和简单的计算分析,以原设计规范为依据,根据个人专业知识和工程经验直接对建筑物的可靠性做出评价。该方法鉴定程序简单,但由于受检测技术和计算工具的限制,鉴定人员难以获得较准确和完备的数据和资料,也难以对结构的性能和状态做出全面的分析,因此评判过程缺乏系统性,对建筑物可靠性水平的判断带有较大的主观性,鉴定结论往往因人而异,而工程处理方案多数偏于保守,造成浪费。
  但传统经验鉴定法简便易行,花费较少、时间短,所以对于受力明确、较易判定的中小工程仍是一种可行的常用方法。在工程实践中不断发展,经验不断丰富,若结合进行一定的测试、观察和验证,便可大大提高鉴定工作的可靠程度。
  1.2.2实用鉴定法
  实用鉴定法是应用各种检测手段对建筑物及其环境进行周密的调查、检查和测试,应用计算机技术以及其他相关技术和方法分析建筑物的性能和状态,全面分析建筑物所存在问题的原因,以现行标准规范为基准,按照统一的鉴定程序和标准,从安全性、适用性多个方面综合评定建筑物的可靠性水平。与传统经验法相比,该法鉴定程序科学,对建筑物性能和状态的认识较准确和全面,具有合理、统一的评定标准,而且鉴定工作主要由专门的技术机构承担,因此对建筑物可靠性水平的判定比较准确,能够为建筑物维修、加固、改造方案的决策提供可靠的技术依据。
  1.2.3概率鉴定法
  概率鉴定法运用概率论和数理统计原理,采用非定值理论对结构实际可靠性进行直接评价和鉴定。以S、R为基本变量,建立结构的功能函数为:
  Z=gSR(,)=RS−(1)式中:S为结构的荷载效应;R为结构抗力。
  当Z>0时,结构处于可靠状态;当Z=0时,结构处于极限状态;当Z<0时,结构处于失效状态。
  若失效概率用Pf表示,保证率用Ps表示,二
  者的互补关系为:
  Pf+Ps=1(2)
  按概率理论,结构的失效概率为:
  Pf=PZ(<0)(3)因此,只要能计算出失效概率,便可以得到保证率。
  概率法在理论上是完善的,能较真实地反映结构的可靠性状况,但目前离实用还有距离。
  1.3加固方法
  近些年,结构加固方法取得了非常大的进展。
  1.3.1混凝土结构的加固混凝土结构加固的主要方法有[8]:
  1)增大截面加固法:增大原构件截面面积或增配钢筋,以提高其承载力和刚度,或改变其自振频率的一种直接加固法,适用于混凝土受弯、受压构件的加固。
  2)置换混凝土加固法:用高强度等级的混凝土置换原结构中受压区强度偏低或局部有严重缺陷的混凝土的一种加固方法,适用于承重构件受压区混凝土强度偏低或严重缺陷的局部加固。本方法的关键是新旧混凝土结合面的处理效果必须达到使新旧混凝土协同工作的要求。
  3)外加预应力加固法:通过施加体外预应力,使原结构、构件的受力得到改善或调整的一种间接加固法。原来主要采用普通钢筋施加体外预应力,近些年无粘结钢绞线在体外预应力加固中得到了应用。本方法注意对预应力钢筋、钢绞线的防火保护。
  4)外粘型钢加固法:对钢筋混凝土梁、柱外包型钢、扁钢焊成构架并灌注结构胶粘剂,以达到整体受力、共同约束原构件要求的加固方法,适用于需大幅度提高截面承载力和抗震能力的钢筋混凝土梁、柱结构的加固。
  5)粘贴纤维复合材加固法:通过粘贴主要承担拉应力作用的纤维复合材料(如碳纤维、玻璃纤维等)对钢筋混凝土受弯、受拉构件、大偏心受压构件等的加固。其基材混凝土强度不低于C15,纤维复合材表面应进行防护处理,处于高温(高于60℃)时或特殊环境时,可采用无机胶粘结剂。近些年采用了预应力纤维复合材进行加固处理的研究和工程实践,将进入修订的《混凝土结构加固设计规范》。
  6)粘贴钢板加固法:在钢筋混凝土受弯、大偏心受压和受拉构件等的表面通过粘贴钢板进行加固的一种加固方法。与粘贴纤维复合材加固法类似,其基材混凝土强度不低于C15,处于高温(高于
  60℃)时或特殊环境时,可采用无机胶粘结剂。
  7)增设支点加固法:增设支点加固法是通过增设支点以减小被加固结构、构件的跨度或位移,来改变结构不利受力状态的一种间接加固方法,是一种传统的加固方法,广泛适用于对外观和使用功能要求不高的梁、板、桁架、网架等的加固。其支点根据支承结构、构件受力变形性能的不同,可分为刚性支点加固法和弹性支点加固法。
  8)其它方法:钢丝绳网片-聚合物砂浆面层加固法、绕丝加固法等。
  1.3.2砌体结构加固
  砌体结构的常用加固方法有[6]。
  1)增设扶壁柱加固法:在原砌体一侧或两侧增设砖扶壁柱或混凝土扶壁柱,来提高墙体承载力或改善其构造措施,应采取措施保证新增扶壁柱与原墙体的共同工作。
  2)钢筋网水泥砂浆加固法:通过敷设钢筋(丝)网,外抹水泥砂浆来提高墙体承载力或改善其构造措施。
  3)增大截面法:采用混凝土面层或四周外包混凝土的方法来加固墙体或柱,来提高墙体或柱的承载力或改善其构造措施。
  4)外包角钢:在砖柱四周设置角钢,角钢间通过缀板连接,来加固柱的方法。
  5)其它加固:如采用增加构造柱、圈梁等措施的整体性加固;对过梁采取钢筋砖过梁、增设角钢、更换为钢筋混凝土过梁的加固等。
  1.3.3钢结构加固
  钢结构常用加固方法主要有[9]:
  1)改变结构计算图形加固法:采用改变荷载分布状况、传力途径、节点性质和边界条件,增设附加杆件和支撑、施加预应力、考虑空间协同工作等措施对结构进行加固。
  2)加大构件截面的加固法:通过增大钢结构构件的截面宽度、厚度来提高其承载力或改善其构造措施。
  3)连接的加固:焊缝可通过增加焊缝长度、有效厚度或两者同时增加的办法实现。
  1.3.4木结构加固
  木结构的加固修复方法主要有[10]:
  1)下撑式拉杆加固梁:梁枋构件的挠度超过规定的限值、承载能力不够以及发现有断裂迹象时,可采用增加下撑拉杆组成新的受力构件。在加固前,要特别注意检查木梁两端的材质是否腐朽、虫蛀,只有在材质完好的条件下才能保证拉杆固定牢靠。
  2)采用夹接、托接方法加固梁:木梁在支承点入墙端易产生腐朽、虫蛀等损坏,可采取夹接,或接换梁头。当用于木夹板加固构造处理或施工较困难时,可采用型钢托接的方法。
  3)墩接法加固柱:当柱角腐朽严重,但自柱底面向上未超过柱高的1/4时,可采用墩接柱角的方法,墩接材料可采用木材、钢筋混凝土或石材。
  4)更换构件:当构件破损严重时,可采用更换构件的方法进行处理。
  5)FRP(纤维复核材料)加固:采用FRP可加固木板、木梁、木柱以及节点连接。