工程结构诊治技术课件

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1、工程结构诊治技术,1. 特点： （1）内容多，知识面广， 综合土木工程的各专业知识。 （所需的前期课程内容较多，是一门复杂的学科） （2）新技术、 新工艺 、非唯一性 没有不可加固的结构，没有唯一的加固方法。 一种新技术（工艺）被一次灾后加固所肯定或否定。,2. 参考书（主要的） 工程结构鉴定与加固改造 建工出版社，2008年12月 编委会 结构可靠性鉴定与加固技术 中国水利水电出版社，2002年2月 曹双寅等 房屋结构灾害检测与加固 同济大学出版社 95.11 朱伯龙 工程结构裂缝控制 中国建筑工业出版社 97.8 王铁梦 建筑工程事故分析与处理 中国建筑工业出版社 2006.4 江见鲸等

2、建筑工程事故处理手册 中国建筑工业出版社 94.9 王赫,3. 规范、规程（已有几十本，列举几本主要的） 现有建筑抗震鉴定与加固规程 DGJ08-81-2000 民用建筑可靠性鉴定标准 GB50292-1999 混凝土结构加固设计规范 GB50367-2006 危险房屋鉴定标准 JGJ 125-99 房屋质量检测规程 DG/TJ08-79-2008 既有建筑物结构检测与评定标准 DGTJ08-804 -2005 房屋完损等级评定标准 城住字84第678号 建筑抗震鉴定标准 GB50023-2009,涉及标准、规范,涉及标准、规范,涉及标准、规范,涉及标准、规范,由于设计、施工、材料、环境影响、

3、使用不 当及自然损耗等多方面的原因，使得结构安全性 得不到保障，或使用功能不能满足要求，这就需 要对其进行诊断、鉴定、加固与修复处理。近年 来，结构补强与加固越来越受到有关科研和工程 技术人员的重视。 补强与加固的目的就是提高结构及构件的强 度、刚度、延性、稳定性和耐久性，满足安全要 求，改善使用功能，延长结构寿命。,世界经济发达国家的基本建设大体上经历了三个阶段： 大规模新建 新建与维修并重 维修改造为主,美国自1970年代开始，建筑业的新建就不景 气，而维修改造业却越来越兴旺，1990年代 初期用于旧建筑物维修和加固上的投资已占 建设总投资的50%； 英国1978年维修改造业投资是1965

4、年的3.8 倍，而1990年代占建设总投资的70%； 瑞典1983年建筑业总投资的50%是维修改造 投资；而德国则达到80%。,为了推动和适应建筑维修改造业的发展， “国际建筑研究和文献委员会”设立了： “建筑物维修改造委员会”（“W70委员 会”），专门从事建筑物维修改造的研究、调 查、信息交流和组织编制标准规范等工作。,结构补强加固已在各种工业 建筑、民用建筑、桥梁、隧 道、水电站等领域大量应用。 先看以下结构补强加固工程 图片：,世界各国及各方人士都对建筑物的寿命极为关注，因为人类离不开建筑。对于新建筑，业主关心的是在一定的期望寿命要求下它究竟能使用多少年，工程技术人员关心的是应该对设计

5、的参数、材料性能的要求、施工工艺、使用中的维护提出什么样的要求才能使设计的建筑达到期望的寿命。对在用的旧建筑，业主更多的是关心其剩余寿命，即还能为业主服务多少年；工程技术人员则关心的是能拿出哪些证据证明建筑物的剩余寿命，或对在用有病害的建筑物需要做哪些诊断和加固修复工作，才能达到业主期望的剩余寿命。,建筑物的耐久性 首先明确和区分与耐久性有关的以下几个概念： (1)耐久性。在一定的环境和使用条件下，随着时间的推移，建筑物抵抗病害及老化而保持基本设计功能的能力。 (2)设计使用年限。在正常使用、维护条件下，建筑物不需作较大加固处理，就能保证结构安全和基本保持主要设计使用功能的年数，又称为设计耐用

6、年限。 (3)设计基准期。在计算结构可靠度时考虑各项基本变量与时间关系时所取用的基准时间。 (4)使用寿命。建筑物或其重要部分从投入使用到废弃不用或不宜再使用的时间。 我国新建筑结构可靠度设计统一标准(GB500682001)中给定的设计基准期为50年。,建筑结构的耐久性是建筑结构可靠性在时间坐标上的度量。设计耐用年限规定与现有建筑科学水平、材料水平、施工水平、国家综合经济实力、业主的投资与回收、土地资源紧缺程度等都是相关的。各国对此都有明确规定，这些规定与我国略有出入。日本建筑学会1986年制定的建筑物设计、施工、维护耐久性指南的规定如表1-2所示。 国际标准CEB-FIP Model Co

7、de(1978)规定，一般钢筋混凝土建筑物设计使用年限为50年，纪念性建筑物设计使用年限为500年。英国BS5400对钢筋混凝土桥梁的设计使用年限规定为120年,建筑耐久性历史案例,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

8、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，由拖船牵引运往船厂维修。,上海外白渡,外白渡桥夜景,外白渡桥 分段拆离,外白渡桥由拖船抬升、转向、待运,外白渡桥分离后在拖船上,拖船正在将外白渡桥拖往船厂维修,建筑物设计使用年限与实际使用年限相差很大 调查结果表明，在严重腐蚀条件下的工业厂房，使 用期限仅为1726年， 1985年水电部调查了32座大型混凝土坝和40余 座钢筋混凝土闸，其耐用年限估计只有3050年。 冶金、化工、有色冶金行业的厂房腐蚀十分严重，结构维持正常使用的年限普遍很短。表1-钢铁厂结构耐用年限调查情况 据2000年全国公路普查，截止2000年底，我国公路危桥已

9、有9597座，每年维修加固费需38亿元，而实际到位仅8亿元。,建筑物诊断鉴定 建筑物诊断鉴定是对已有建筑物的作用、结构抗 力及相互关系进行调查、测定、检查、试验、分析、研究和判断，取得结论的全过程，又称为建筑物的可靠性鉴定。 鉴定的目的在于使业主心中有数，管好、用好建筑物，延长建筑物的使用寿命。 80年代以来，在结构耐久性、可靠性鉴定方面的研究有了较大发展，国家有关部委，包括建设部、冶金部等，将相应的一些课题列为重大科研课题，组织了专题攻关，取得了一系列成果。,1 绪论,1.1.工程结构诊治学的范畴,工程结构诊治学的名称借用了医学名称。工程结构从规划设计施工，到正常使用，老化，直至拆除全寿命过

10、程。可以比拟为人类的生老病逝。 工程结构诊治学的范围包括： 工程结构病理学：结构病害原因，产生，发展及变化； 工程结构诊断学：即工程结构的检测鉴定和健康监测的理论与技术； 工程结构治疗学：即工程结构的加固改造的理论与技术。,建筑病害是建筑工程质量事故和质量缺陷的统称。 由于建筑结构从设计、施工到使用要经历一个较长时期，而由于施工技术不完善、建筑所处环境和使用条件的变化以及其他一些人为或者非人为因素的影响，使得大部分建筑都存在或多或少的病害。有些病害较轻，对人们的生活没有产生明显的影响，因此没有引起人们太多的重视。而有些则比较严重，已经影响了人们生产和生活的正常进行，给居民造成了财产损失和精神负

11、担，有时还可能对人身安全产生威胁，因而引起人们越来越多的关注。为了大家能够对常见的建筑病害有个大致的了解，本章节将介绍当前建筑中普遍存在的病害，并且分析其原因。 建筑病害分类 建筑病害分类方法很多，例如按病害原因、发生时期、造成危害的等级，以及处理方法等进行分类。这里按病害性质进行分类，分为以下几种：损伤、裂缝、腐蚀、冻害、渗漏、老化、倒塌。,（1 ）检测 为评定建筑结构工程的质量或鉴定既有建筑结构的性能等所实施的检测工作，称为建筑结构检测（以下简称检测）。 正如西医看病需要对病人进行化验、透视，中医看病需要“望闻问切”，对结构进行检测所得到的数据不但是评定新建钢结构工程质量等级的原始依据，也

12、是鉴定已有钢结构性能指标的依据。 我国建筑结构检测技术标准规定，建筑结构的检测可分为结构材料性能、连接、构件的尺寸与偏差、变形与损伤、构造、基础沉降以及涂装等项工作，必要时，可进行结构或构件性能的实荷检验或结构的动力测试。对某一具体结构的检测可根据实际情况确定工作内容和检测项目。,2）鉴定 根据现场调查和检测结果，并考虑缺陷的影响，依据相应规范或标准的要求，对建筑结构的可靠性进行评估的工作，称为可靠性鉴定（以下简称鉴定）。 建筑物在使用过程中，不仅需要经常性的管理与维护，而且随着时间的推移，还需要及时修缮，才能全面完成设计所赋予的功能。与此同时，还有为数不少的房屋建筑，或因设计、施工、使用不当

13、，或因用途变更需要改造，或因使用环境发生变化，或因各类事故及灾害导致结构产生损伤，或需要延长结构使用寿命等等，都需要对结构进行处理。要做好这些工作，就必须对建筑物在安全性、适用性和耐久性方面存在的问题有全面的了解，才能做出安全、合理、经济、可行的方案，而建筑物可靠性鉴定所提供的就是对这些问题的正确评价。,根据概率极限状态法，从承载能力极限状态和正常使用极限状态出发，可靠性鉴定包根据概率极限状态法，从承载能力极限状态和正常使用极限状态出发，可靠性鉴定包含安全性鉴定和正常使用性鉴定两个方面。根据房屋用途不同，鉴定可分为民用建筑可靠性鉴定和工业厂房可靠性房鉴定两类，对应的国家标准分别是民用建筑可靠性

14、鉴定标准工业厂房可靠性鉴定标准，另外还有行业标准危险房屋鉴定标准,3）加固 当结构的可靠性不满足要求时，对已有建筑结构进行加强，以提高其安全性（承载能力）、耐久性和满足使用要求的工作，称之为加固。 加固工作分为加固设计、加固施工及验收三个阶段，对应的行业标准分别有建筑抗震加固技术规程混凝土结构加固设计规范既有建筑地基基础加固技术规范 钢结构加固技术规范 碳纤维片材加固修复混凝土结构技术规程 建筑地基处理技术规范等。,4）改造 因用途改变、或设备更新、或工艺流程变革、或生产规模扩大、或城市规划要求等原因，需要对已有建筑结构进行相应变化及处理，以适应新的使用功能或规划要求，称之为建筑物的改造。 建

15、筑物改造的形式很多，如加层改造、扩建改造、增荷改造、托梁换柱改造、纠偏改造、基础托换改造、整体平移改造、抗震改造、节能改造等。尽管改造和加固都是对已有建筑结构进行处理，但改造与加固有所区别，加固的原因是已有结构或构件的可靠性不满足要求，而改造的原因是使用功能发生变化，大多数改造需要结合加固处理，但有些改造可能不需要加固处理。,结构的检测、鉴定、加固和改造具有一定的内在关系和程序，见图1. 检测是基础，鉴定是结论，加固是对策，改造是目的。没有检测，就无法鉴定，更谈不上加固和改。造。进行检测和鉴定且发现了问题，但不及时予以加固，可能导致结构功能丧失，甚至引发工程事故。,图1检测、鉴定与加固、改造的

16、关系图,1.2工程结构诊治学研究的意义 1.旧建筑物维修改造任务日趋增大 据有关部门统计，我国城镇旧建筑物的概况大约是： 1950年以前4.2亿，50年代和60年代11亿，70年代15亿 ，80年代22亿 。 相当多的60年代以前的建筑无疑都已进入了病害期， 7080年代的一些处于恶劣环境条件下的工业厂房也进入病 害期。旧建筑的诊断、加固、修复任务是繁重的。 但大多数的业主对此不够重视，带病服役的建筑比比皆 是，其结果是加速了建筑物的劣化，缩短了其最终寿命，或 者事故潜在因素不断积蓄，事故一旦爆发，则将造成严重损 失。,2.纪念性建筑的保存、置换 许多有价值的古建筑、民风民俗特色建筑、 有历史意义的建筑都需要诊断、补强加固处理。 当今改革大潮汹涌澎湃、经济飞速发展，许多处于 城市黄金地段的建筑物价值倍增，成为金融界、商界 瞩目的对象，“置换”也就应运而生。