建筑结构检测.pdf
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1、建筑结构检测建筑结构检测基本知识建筑结构检测建筑结构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。检测批检测批检测项目相同、质量要求和生产工艺等基本相同,由一定数量构件等构成的检测对象。抽样检测抽样检测从检测批中抽取样本,通过对样本的测试确定检测批质量的检测方法。1 基本知识基本知识1.1 术语术语测区测区按检测方法要求布置的,有一个或若干个测点的区域。测点测点在测区内,取得检测数据的检测点。非破损检测方法非破损检测方法在检测过程中,对结构的既有性能没有影响的检测方法局部破损检测方法局部破损检测方法在检测过程中,对结构既有性能有局部和暂时的影响,但可修复的检测方法。1
2、 基本知识基本知识1.1 术语术语结构检测就是使用一定的仪器、设备、工具等技术手段,对建筑结构以及原材料的外观或内部的物理性能、化学性能等进行检查、测试,并对检测数据进行加工、处理、分析。建筑结构的检测可分为建筑结构工程质量的检测和既有建筑物结构性能的检测。两者之间没有绝对准确的界限,其检测项目、检测方法和抽样数量等大致相同,只是已有建筑结构性能的检测可能面对的结构损伤与材料老化的问题要多一些。1 基本知识基本知识1.2 定义和分类定义和分类 既有建筑物结构性能检测的目的,简而言之,就是为建筑结构的可靠性鉴定、事故原因的调查分析及建筑物的维修、加固、改造提供必要的技术参数。结构检测是既有建筑物
3、鉴定与加固改造工作的一项重要内容,也是该项工作的基础。没有检测的数据,则鉴定与加固改造工作则难于顺利实施。有了检测结果,结构存在的问题可以在一定程度上显现出来,后续工作有的放矢,同时可减少工作的失误。1 基本知识基本知识1.3 检测目的检测目的美国混凝土房屋建筑规范(ACI 318M):“在已有建筑物结构承载能力鉴定中,计算分析可能是唯一现实的鉴定方法,但计算分析所需的参数,必须在彻底进行现场调查检测的基础上予以确认。”民用建筑可靠性鉴定标准(GB 50292)第4.1.2条:“当验算被鉴定结构或构件的承载力时,构件强度的标准值应按下列原则确定:1、若原设计文件有效,且不怀疑结构有严重的性能退
4、化或设计、施工偏差,可采用原设计的标准值;2、若调查表明实际情况不符合上款的要求,应按本节第4.1.6条的规定进行现场检测,并按本标准附录C的规定确定其标准值。”1 基本知识基本知识1.3 检测目的检测目的 工业厂房可靠性鉴定标准(GBJ44):“混凝土、钢或砌体结构或构件的验算应符合下列规定:四、当材料种类和性能符合原设计要求时,材料强度应按原设计值取用;当材料的种类和性能与原设计不符或材料已变质时,材料强度应采用实测试验数据。”危险房屋鉴定标准(JGJ125)第4.3.2条“需对砌体结构构件进行承载力验算时,应测定砌块或砂浆的强度等级,推定砌体强度,或直接检测砌体强度”;第4.5.2条“需
5、对混凝土结构构件进行承载力验算时,应对构件的混凝土强度、碳化和钢筋的力学性能、化学成分、锈蚀情况进行检测”;第4.6.2条“需对钢结构构件进行承载力验算时,应对钢材的力学性能、化学成分、锈蚀情况进行检测。”1 基本知识基本知识1.3 检测目的检测目的既有建筑物在使用过程中,若出现下列情况之一时,应对其结构性能进行检测:1、建筑结构安全性鉴定;2、建筑结构抗震鉴定;3、建筑大修前的可靠性鉴定;4、建筑改变用途、改造、加层或扩建前的鉴定;5、建筑结构达到设计使用年限要继续使用的鉴定;6、受到灾害、环境侵蚀等影响建筑的鉴定;7、对既有建筑结构的工程质量有怀疑或争议;8、发生工程事故,需要分析事故的原
6、因及对结构可靠性的影响。1 基本知识基本知识1.4 检测范围检测范围、构件材料强度检测:包括混凝土强度、砌体强度、钢材强度等。、构件材料缺陷检测:主要针对钢结构和混凝土结构的缺陷。、钢筋配置情况检测:包括混凝土构件的钢筋和砌体中的钢筋。、构件损伤情况检测:包括钢材的锈蚀量、混凝土和砌体的腐蚀损失量和灾害损伤程度等。、基础沉降检测:包括基础的沉降量、沉降速率。、构件尺寸、挠度、垂直度检测。、桩基完整性检测:包括桩长、桩身缺陷。、外装修质量检测:主要针对装修材料的密实度、粘结可靠度。、渗漏检测:包括屋面、墙板及混凝土楼板渗漏。、构件承载能力实荷测试:准确了解构件的承载能力及变形能力。1 基本知识基
7、本知识1.5 检测项目检测项目接受委托调查确定检测目的、内容和范围确认仪器、设备状况补充检测制定检测方案现场检测计算分析和结构评价检测报告1 基本知识基本知识1.6 检测程序检测程序1、超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程CECS 02-20052、钻芯法检测混凝土强度技术规程CECS 03-20073、回弹法检测混凝土抗压强度技术规程JGJ/T 23-20114、后装拔出法检测混凝土强度技术规程CECS 69-2011 5、超声法检测混凝土缺陷技术规程CECS 21-20006、砌体工程现场检测技术标准GB 50315-20117、建筑结构检测技术标准GB/T 50344-20048、建筑变
8、形测量规程JGJ/T 8-20071 基本知识基本知识1.7 标准与规范标准与规范混凝土强度检测1、半破损法在结构或构件上直接进行局部破坏性试验,或直接钻取芯样进行破坏性试验,然后根据试验值推算强度标准值的推定值或特征强度。其优点是直观可靠,缺点是造成结构的局部破坏,需进行修补。属于这类方法的有钻芯法、拔出法、射击法等。2、非破损法以砼强度与某些物理量之间的相关性为基础,测试这些物理量,据此推断出强度标准值的推定值或特征强度。其优点是测试方便、费用低廉,缺点是可靠性较低。属于这类方法的有回弹法、超声法、成熟度法等。3、综合法采用两种或两种以上的检测方法,从不同角度综合评价混凝土的强度。其特点是
9、比单一的检测方法具有更高的准确性和可靠性。属于这类方法的有超声回弹综合法、回弹抽芯综合法等。2 混凝土强度检测混凝土强度检测2.1 常用方法常用方法 钻芯法就是通过从结构或构件中钻取圆柱状试件检测材料强度的方法。2 混凝土强度检测混凝土强度检测2.2 钻芯法钻芯法标准芯样公称直径:100mm;小芯样公称直径:7075mm取样部位:钻芯法芯样钻取部位应满足以下要求:结构或构件受力较小的部位;混凝土强度质量具有代表性的部位;便于钻芯机安放与操作的部位;避开主筋、预埋件和管线的位置,并尽量避开其它钢筋;用钻芯法和其他非破损法综合测定强度时,钻芯部位应与非破损法取同一测区或在其测区附近。取样数量:按单
10、个构件检测时,每个构件的钻芯数量不应少于3个;对于较小构件,钻芯数量可取2个;对构件的局部区域进行检测时,应由要求检测的单位提出钻芯位置及芯样数量;(可标规定:当按批样检测时,现场受检构件的最低数量为510个。)2 混凝土强度检测混凝土强度检测2.2 钻芯法钻芯法 钻芯取样方法:1、用探筋仪检测预定钻芯部位的钢筋布置情况;2、在预定的芯点上将钻机就位、校正、固定;3、安装钻头、调正、逐步进钻,并调好冷却水;4、钻到预定深度提出钻头,然后用扁钢或螺丝刀插入钻孔缝隙中,用小锤敲击扁钢或螺丝刀,然后将敲断的芯样从孔中取出。5、将取出的芯样随即作好标记(编号),作好记录(钻取位置、长度及外观质量),若
11、长度及外观质量不能满足要求时,应重新钻取。2 混凝土强度检测混凝土强度检测2.2 钻芯法钻芯法 钻芯法检测混凝土强度推定值确定:1、对单个构件:单个构件取芯样试件混凝土强度换算值中的最小值,作为该构件混凝土强度的推定值。2、对同一批构件的混凝土强度作总体评价时,其材料强度标准值可按下式计算:3、当混凝土强度等级C20、S4MPa 时或混凝土强度等级C25、S5MPa 时,说明结果过于离散,该批混凝土质量差异较大,不应作为一个检验批,这时应分析原因,重新进行批的划定。skfmkf2 混凝土强度检测混凝土强度检测2.2 钻芯法钻芯法2 混凝土强度检测混凝土强度检测2.3 回弹法回弹法 基本原理回弹
12、法是用一弹簧驱动的重锤,通过弹击杆(传力杆)弹击混凝土表面,并测出重锤被反弹回来的距离,以回弹值(反弹距离与弹簧初始长度之比)作为与强度相关的指标,来推定混凝土强度的一种方法。由于测量在混凝土表面进行,所以应属于表面硬度法的一种。优点优点:测试简单、快速、被测物的形状尺寸一般不受限制。缺点缺点:测定部位仅限于混凝土表面,同一处不能再次使用。回弹法是通过测定回弹值及有关参数检测材料抗压强度的检测方法。回弹法是表面硬度法的一种,它是利用表面强度抗压强度之间的正比关系,由表面强度推定混凝土的抗压强度。测定表面强度的仪器是回弹仪。2 混凝土强度检测混凝土强度检测2.3 回弹法回弹法2 混凝土强度检测混
13、凝土强度检测2.3 回弹法回弹法2 混凝土强度检测混凝土强度检测2.3 回弹法回弹法2 混凝土强度检测混凝土强度检测2.3 回弹法回弹法 回弹法的适用范围:适用温度范围:-440;适用龄期范围:141000天,长龄期应采用钻芯法修正;适用强度范围:1060MPa;不适用于表层与内部质量有明显差异或内部存在缺陷的构件检测,如遭受冻害、化学侵蚀、火灾、高温损伤后的检测。不适用于厚度小于100mm构件的混凝土强度检测。检测数量:单个检测:根据混凝土质量实际情况而定。批量检测:构件抽样量应不少于同批构件总数的30%,且不少于10件。抽检构件时,应随机抽取并使所选构件具有代表性。2 混凝土强度检测混凝土
14、强度检测2.3 回弹法回弹法 测区的布置:每一构件的测区数不应少于10个,特殊情况时不应少于5个;测区距构件边缘或施工缝的距离不宜大于0.5m,且不宜小于0.2m;测区宜选在使回弹仪处于水平方向检测砼浇筑侧面。当不能满足这一要求时,可使回弹仪处于非水平方向检测砼浇筑面、表面或底面;测区宜选在构件的两个对称可测面上,也可选在一个可测面上,应均匀分布。测区的大小,以能容纳816个回弹测点为宜,一般约为200200mm2;测区表面应清洁、平整、干燥,不应有疏松、浮浆、油垢、涂层以及蜂窝、麻面;对弹击时产生颤动的薄壁、小型构件度应进行固定。2 混凝土强度检测混凝土强度检测2.3 回弹法回弹法2 混凝土
15、强度检测混凝土强度检测2.3 回弹法回弹法回弹仪的操作与测读:回弹仪用前应处于标准状态:水平弹击时,弹击锤脱钩瞬间,回弹仪的标准动能应为2.207J,该项由钢砧率定试验来保证;弹击锤与弹击杆碰撞的瞬间,弹击拉簧应处于自由状态,此时弹击锤起跳点应相应于刻度尺的“0”位;在洛氏硬度HRC为602的钢砧上,回弹仪的率定值应为802。测试中,测试者应使回弹仪的轴线始终垂直于测试表面,施压时应缓慢均匀,在弹击锤脱钩前不得施加冲击力。每一测区弹击16个点,当一个测区布置在两个相对的测面时,每侧弹击8点,测点应在测区内均匀分布,要避开外露的石子和气孔。如遇表层下隐蔽的石子和气孔,测值发生明显变异时,测试者可
16、将其舍弃,并补充测点。回弹值测读至1。2 混凝土强度检测混凝土强度检测2.3 回弹法回弹法 回弹值计算:测区平均回弹值,应取该测区的16个回弹值中剔除3个最大值和3个最小值后的10个回弹值的平均值:非水平方向检测混凝土浇筑面时,应按下式对回弹值进行修正:式中:Rm非水平方向检测时测区的平均回弹值;Ra非水平方向检测时回弹修正值。10101iimRRammRRR2 混凝土强度检测混凝土强度检测2.3 回弹法回弹法 回弹法混凝土强度推定值回弹法混凝土强度推定值确定确定1、当该结构或构件测区数小于10个时:式中构件中最小的测区混凝土强度换算值。2、当该结构或构件的测区强度值中出现小于10.0MPa时
17、:3、当该结构或构件测区数不少于10个或按批量检测时:4 对批量检测的构件,当该批构件混凝土强度标准差出现下列情况之一时,则该批构件应全部按单个构件检测:、当该批构件混凝土强度平均值小于25MPa时:、当该批构件混凝土强度平均值不小于25MPa时:ecuecuffmin,ecufmin,ecuecuffecusmf645.1,MPasecuf5.4MPasecuf5.5MPafecu0.10,ecuf,2 混凝土强度检测混凝土强度检测2.3 回弹法回弹法2 混凝土强度检测混凝土强度检测2.3 回弹法回弹法某中学教学楼为五层框架结构,在主体结构验收中,对三层柱混凝土强度有怀疑,柱断面为45045
18、0,设计强度等级为C30。采用回弹法对混凝土的抗压强度进行检测。一、抽样及测区布置三层柱共30根,随机抽取10根柱,满足不少于构件总数30%且不少于10件的要求。每根柱沿柱高在柱的两个对称侧面上每测面各均匀布置5个回弹测区,共计10个,测区大小为350200。2 混凝土强度检测混凝土强度检测2.3 回弹法回弹法二、回弹测试与强度推定磨去测区表面浮浆,清除浮灰,避开模板接缝进行回弹测试。选择不少30%的有代表性测区进行碳化测试,强度计算和推定结果见下表。2 混凝土强度检测混凝土强度检测2.3 回弹法回弹法楼层构件编号混凝土抗压强度换算值(MPa)现龄期混凝土强度推定值(MPa)平均值标准差最小值
19、三层1/A36.31.9332.733.12/B35.51.8333.632.52/C37.02.4131.533.03/A35.22.5930.830.93/B35.71.7632.132.84/A34.32.0332.131.04/B35.42.4131.831.44/C35.42.4532.131.45/A36.43.7230.430.35/B35.81.8632.832.7构件名称混凝土抗压强度换算值(MPa)现龄期混凝土强度推定值(MPa)设计强度等级平均值标准差最小值三层柱35.72.3630.431.8C30 建筑结构检测技术标准及回弹法检测混凝土抗压强度技术规程规定:当检测条件
20、或混凝土的龄期超过回弹法技术规程限定的范围时,可采用钻芯修正法即钻取混凝土芯样对回弹法检测结构进行修正。钻取芯样的数量不应少于6个,钻取芯样时每个部位应钻取一个芯样,计算时,测区混凝土强度换算值应乘以修正系数。修正系数应按下式计算:式中第I个混凝土芯样试件的抗压强度值,精确到0.1MPa;对应于第I个芯样部位回弹值的混凝土强度换算值。cicuniicorffn,1,/1icorf,cicuf,2 混凝土强度检测混凝土强度检测2.4 回弹回弹-钻芯修正法钻芯修正法2 混凝土强度检测混凝土强度检测2.5 超声回弹综合法超声回弹综合法 基本原理用一发射换能器重复发射超声脉冲波,让超声波在混凝土中传播
21、,由接收换能器接收。通过超声仪测量收到的超声信号的声学参数。超声波在混凝土中的声速与混凝土的弹性性质密切相关。通过这种联系可以推定混凝土的强度。优点优点:1)减少龄期和含水率的影响;2)弥补相互不足;3)提高测试精度。缺点缺点:比单一法费事,试验前准备工作量大。2 混凝土强度检测混凝土强度检测2.5 超声回弹综合法超声回弹综合法 适用范围适用于工程结构普通混凝土抗压强度的检测不适用于下列情况的结构混凝土遭受火灾、冻害、化学侵蚀、高温损伤被测构件厚度小于100mm结构表面温度低于-4或高于60 2 混凝土强度检测混凝土强度检测2.5 超声回弹综合法超声回弹综合法 抽样数量单个检测:适用于单个结构
22、或构件的检测批量检测:按批进行检测的构件,抽检数量不得少于同批构件总数的30%且构件数量不得少于10件。抽检构件时,应随机抽取并使所选构件具有代表性。测量参数回弹值、声速值2 混凝土强度检测混凝土强度检测2.6 后装拔出法后装拔出法 基本原理在已硬化的混凝土构件上钻孔,然后再锚入锚固件进行拔出,测量其极限拔出力。极限拔出力与混凝土抗压强度之间相关,从而推定混凝土强度。锚固深度在(25mm35mm)优点优点:测强精度高。缺点缺点:对混凝土有一定损伤,检测后需进行修补。2 混凝土强度检测混凝土强度检测2.6 后装拔出法后装拔出法 适用范围 适用于工程结构普通混凝土抗压强度的检测 检测部位混凝土表层
23、与内部质量应一致 被检测混凝土的强度不应低于10.0MPa2 混凝土强度检测混凝土强度检测2.6 后装拔出法后装拔出法 抽样数量单个检测:适用于单个结构或构件的检测,构件上均匀布置3个测点。批量检测:按批进行检测的构件,抽检数量不得少于同批构件总数的30%,且构件数量不得少于10件,每个构件不应少于3个测点。测量参数拔出力检测方法误差范围(%)备注钻芯法7.09.0半破损拔出法9.012.0半破损贯入法10.013.0微破损综合法10.015.0非破损回弹法14.018.0非破损2 混凝土强度检测混凝土强度检测2.7 误差比较误差比较混凝土缺陷检测 裂缝检测的内容包括:1、裂缝的位置、形态、数
24、量;2、裂缝的宽度、长度、深度;3、裂缝的发展情况。裂缝的记录可采用表格或图形的形式。裂缝宽度检测:对于工程结构而言,在同一条裂缝上,裂缝的宽度是大小不等的。一般取最宽处的宽度代表该条裂缝的宽度,对于钢筋混凝土结构,通常取与受力主筋相应位置处的宽度代表该条裂缝的宽度。裂缝宽度的检测通常采用刻度放大镜或裂缝卡来确定。3 混凝土缺陷检测混凝土缺陷检测3.1 裂缝检测裂缝检测 裂缝深度的检测:1、取芯法:在裂缝处沿其深度方向用取芯机取出一定深度的试件,观察试件的外侧可得出裂缝深度。2、超声法:超声波在传播途径上进到裂缝时不能直接通过只能绕过,因而增加了声波的传播途径长度,超声法即是利用这一现象来检测
25、裂缝深度。有三种方式:单面平测法、双面斜测法、钻孔对测法。单面平测法:当结构的裂缝部位只有一个可测表面,估计裂缝深度又不大于500mm时,可采用单面平测法。平测时,应在裂缝的被检测部位,以不同的测距,按跨缝和不跨缝布置测点来进行检测。3 混凝土缺陷检测混凝土缺陷检测3.1 裂缝检测裂缝检测 裂缝发展情况检测:观察裂缝演变的方法很多,常用的有:1)、画线标志:每隔12米画一条与裂缝垂直的线段,在所画线段端记录所测裂缝宽度和日期,根据拟定的观测间隔时间对裂缝的宽度和长度进行测量,同时将检测结果记录在裂缝图上,由此判定裂缝的发展情况。2)、石膏板标志:用厚100mm,宽50一80mm的石膏板(长度视
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