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1、第八章 砌体结构现场检测,8-1概述 8-2 混凝土结构的检测 8-3 砌体结构的检测 8-4 钢结构的检测,8-1概述,砌体 是把块体（包括粘土砖、空心砖、砌块、石材等）和砂浆通过砌筑而成的结构材料。 砌体结构 是指将由块体和砂浆砌筑而成的墙、柱作为建筑物主要受力构件的结构体系。,砌体结构以其造价低的优点，自建国以来广泛应用于工业与民用建筑中。在受力特性上而言，砌体的抗压性能较好，但抗弯、抗拉及抗裂性能较差。砌体结构由砌块和砂浆砌在一起组成，在拉力或剪力作用下，容易沿砂浆或者砌块出现裂缝，最终造成砌体结构的破坏。砌体结构的裂缝一般由两种情况引起： 1.由荷载引起的破坏 受压破坏：砌体的受压破
2、坏分三个阶段，在压力增大至50%-70%的破坏荷载时，部分砌块中出现第一批裂缝，当压力继续增大至80%-90%的破坏荷载时，砌块内的裂缝不断沿竖向发展，形成上下连续的裂缝，当压力继续增大时，连续裂缝迅速延伸，形成贯通裂缝，砌体结构最终因失稳而破坏。,弯拉破坏：砌体结构在受到轴心拉力时，一般是沿与拉力垂直的方向破坏。当砌块的强度相对于砌块与砂浆的粘结力较低时，砌体就会产生通过砌块和灰缝连成的直缝；当砌块的强度相对于砌块与砂浆的粘结力较高时，会产生粘结力破坏，裂缝沿与拉力垂直方向的齿缝破坏。 受剪破坏：受剪破坏根据垂直压应力 和剪应力 的比值不同产生不同的破坏形式：当 / 较小时，砌体沿水平通缝方
3、向受剪且在摩擦力作用下产生滑移，发生剪摩破坏；当 / 较大时，砌体沿阶梯形灰缝截面受剪破坏，发生主拉应力破坏；当 / 更大时，砌体沿砌块与灰缝截面受剪破坏，发生斜压破坏。,2.由变形引起的破坏 地基不均匀沉降：对于软土地基，通常会在地基中部产生较大沉降，砌体结构会在底层开始出现斜裂缝，最终导致结构破坏；对于地基软硬不均的情况，则会在较软一边出现大幅沉降，房屋由顶部开始出现斜裂缝，最终导致结构破坏。 温度变形：在昼夜温差较大的地区，屋顶受阳光照射升温，混凝土板膨胀变形，对板下的墙体产生横向的剪应力及拉应力，当应力过大时会产生水平裂缝，并会在转角处贯通，形成包角裂缝，结构最终失去使用功能。,一、砖
4、砌体的荷载裂缝,砖砌体常见的因荷载引起的裂缝有：受压裂缝、受弯裂缝（大偏心受压裂缝）、稳定性裂缝、局部受压裂缝、受拉裂缝和受剪裂缝。,荷载裂缝的出现，表明砌体承载力安全度不够，应及时进行加固。,荷载裂缝1,荷载裂缝2,荷载裂缝3,荷载裂缝4,荷载裂缝5,荷载裂缝5,荷载裂缝6,二、砖砌体的沉降裂缝,沉降裂缝的规律： (1)多层房屋中下部的裂缝较上部的裂缝大,有时甚至仅在底层出现裂缝。 (2)沉降缝向上指向那里,那里下部的沉降量必然是较大的。,沉降裂缝的处理步骤： (1) 涂石膏浆,观测裂缝是否稳定 。 (2)对于已经稳定的沉降裂缝,可选用本章第三节所述的办法处理，以提高砖墙抗剪能力和结构的整体
5、性。 (3)对于尚未稳定的裂缝，应评估其发展趋势，并采取相应措施。,沉降裂缝1,房屋的一端建在软弱地基（如原为河谷、池塘等）或较差地基上,导致该端下沉量较大所致。,沉降裂缝2,房屋中部处在软弱土地基上，使整个房屋犹如一根两端支撑的梁，导致纵墙中间下边受拉并产生上窄下宽的斜裂缝。,沉降裂缝3,房屋中部处在坚硬地基上，使整个房屋犹如一根两边悬挑的伸臂梁，导致两边下沉较多。,沉降裂缝4,高低层荷载不同，而基础未做恰当处理，导致沉降量不均匀。,沉降裂缝5,旧房屋受到新建房屋地基沉降的影响，或新建房屋地基大开挖所引起。,沉降裂缝6,大多是由于基础刚度小，使荷载较大的窗间墙沉降较大所致。这种裂缝在房屋端开
6、间的窗台上较易出现。,沉降裂缝7,柱沉降较大，而基础梁与地面的距离又小，使墙体犹如一根倒支的连续梁。柱附近的墙体下沉量大，使其下边受拉而开裂。两柱中间的墙体沉降量小，使窗台口出现裂缝。,三、砖砌体的温度裂缝,温度裂缝具有下列共同的特点： 1温度裂缝一般是对称分布的； 2温度裂缝始自房屋的顶层,偶尔才向下发展； 3温度裂缝经一年后即告稳定,不再扩展。,温度裂缝1,位置：多在平屋面顶层内外纵墙（横）墙面的两肩对称地产生。 产生原因：混凝土与砖膨胀系数不同。,温度裂缝2,位置：多在平屋面顶层内外纵墙（横）墙面的两肩对称地产生。 产生原因：基础及墙体对屋盖冷缩变形的约束作用产生的。夏季施工的房屋较易出
7、现。,温度裂缝3,对于有错层的房屋，其山墙因受房屋伸长（或缩短）的作用，会产生水平剪切裂缝。,温度裂缝4,在平屋面顶层圈梁以下四角容易出现水平或斜裂缝。它是由屋盖的热胀冷缩作用所致。,温度裂缝5,外廊梁、板两端的砖墙因收缩作用产生竖向裂缝，冬季达到最大。,8-2砌体强度的现场测试方法,一、砌体结构检测的内容及分类,物理力学性能检查,裂缝检查,损伤检查,变形检查,连接部位的检查,圈梁检查,墙体稳定性检查,施工质量检查,1 砌体结构的质量检查内容,2 砌体结构检测的工作程序及准备,(1) 砌体结构检测的工作程序及准备,接受委托,调查并确定检测目的、内容和范围,确定检测方法,设备、仪器标定,检测,计
8、算、分析、,推定,检测报告,(2) 调查阶段的工作内容 收集被检测工程的原设计图纸、施工验收资料、砖与砂浆的品种及有关原材料的试验资料。 现场调查工程的结构形式、环境条件、使用期间的变更情况、砌体质量及其存在问题。 进一步明确检查原因和委托方的具体要求。,(3) 选择检测方法 根据调查结果和检测的目的、内容和范围，选择一种或数种检测方法。砌体强度检测方法见表1。,表1 砌体结构强度检测方法一览表,续表1,(4) 划分检测单元 检测单元是指受力性质相似或结构功能相同的同一类构件的集合。一个或若干个可以独立分析的结构单元作为检测单元，每一结构单元划分为若干个检测单元。 (5) 确定测区 测区是检测
9、样的集合，是检测单元的子集。 (6) 执行规范规定的测点数 各种检测方法的测点数，应符合下列要求：原位轴压法、扁顶法、原位单剪法、筒压法，测点数不应少于1个；原位单砖双剪法、推出法、砂浆片剪切法、回弹法、点荷法、射钉法，测点数不应少于5个。 (7) 其他事项 (8) 完成检测报告,3 砌体结构的强度检测方法分类,(1) 按照对墙体的损伤程度分类,非破损检测方法,局部破损检测方法,(2) 按检测内容分类,检测砌体抗压强度有原位轴压法、扁顶法,检测砌体工作应力、弹性模量有扁顶法,检测砌体抗剪强度有原位单剪法、原位单砖双剪法,检测砌体砂浆强度有推出法、筒压法、砂浆片剪切法、回弹法、点荷法、射钉法,(
10、3) 按照得到砖砌体强度的方法分类,直接法,间接法,(4) 按测定数据的场所分,原位法,取样法,二、砌筑块材检测,以黏土砖为例重点介绍块材的强度检测。 1 取样法测定砌块强度,对既有建筑砌块强度的测定。从砌体上取样，清理干净后，按照常规方法进行试验，但是需要注意的是如果需要依据块材的强度和砂浆强度确定砌体强度时，块材的取样位置应与砌筑砂浆的检测位置相对应。取样后的块材试验方法如下： 取10块砖做抗压强度试验，制作成10个试样。将砖样锯成两个半砖（每个半砖长度不小于100mm），放入室温净水中浸1020min后取出，以断口方向相反叠放，两者中间以厚度不超过5mm的强度等级为32.5的普通硅酸盐水
11、泥调制成稠度适宜的水泥砂浆粘牢，上下面用厚度不超过3mm的同种水泥浆抹平，制成的试件上下两面需相互平行并垂直于侧面。在不低于10的不通风室内条件下养护3天后进行压力试验。,加荷前测量试件两半砖叠合部分面积A(mm2)，将试件平放在加压板的中央，垂直于受压面加荷载，应均匀平稳，不得发生冲击或振动，加荷速度45kN/s为宜，加荷至试件全部破坏，最大破坏荷载为P(N)，则试件i的抗压强度 按式3.1计算，精确至0.01MPa。,然后再分别计算10块试样的强度变异系数和标准差：,式中：砖强度变异系数（精确至0.01）； s10块试样的抗压强度标准差（精确至0.01），MPa；,(1),(2),(3),
12、10块试样的抗压强度平均值，（精确至0.01），MPa；,砖强度标准值应按以下公式计算：,按照变异系数0.21或0.21根据表2确定砌块的强度。,(4),2 回弹法测定砌块强度,按建筑结构检测技术标准GB/T50344-2004所规定的方法检测时，应遵循以下条件和步骤：应使用HT75型回弹仪；检测的测批、单元、块材的数量均应满足检测样本容量的要求和该规范中推定区间的要求；回弹测点应布置在外观质量合格的砖的条面上，每块砖的条面上布置5个测点，测点应避开气孔等缺陷位置，且测点之间应留有一定距离；对于黏土砖可以采用式(5)进行计算强度换算值，但是要经过试验验证；以式(5)求出的换算强度为代表值按该标
13、准确定推定区间；回弹的结果宜配合取样检验验证。,式中： 第i块砖回弹检测平均值； 第i块砖抗压强度换算值。,(5),三 砂浆强度检测,测定砖砌体砂浆强度的方法可以分为取样法和原位法两大类。 1)取样法。取样法属于间接检测，又分为筒压法、点荷法、剪切法和抗折法等。取样的部位一般在砌体角部、窗台、门口、女儿墙等比较容易的地方，或者对砌体承载能力影响小的地方。 取样法的优势是检测结果的精度较高。因为：可通过选择试件排除局部缺陷对检测结果的影响；可消除砌体对砂浆强度检测结果的影响；可消除环境因素的影响。原位法通常很难消除这些因素的影响。 2)原位法。原位法属于直接法检测，包括回弹法、压入法和黏结法。原
14、位法的优点是在现场直接测定，缺点是检测结果离散性大，有时还有系统误差。此外，由于砂浆硬化后表面硬度明显提高，因此与表面硬度有关的回弹法和压入法的检测结果也会存在系统偏差。加上这两种方法的测点小，局部缺陷的影响显著，检测结果的偏差大，从检测方法的复杂程度上来看，回弹法最简单。,砂浆强度检测方法,(1) 筒压法,适用范围。本方法适用于推定烧结普通砖墙中砌筑砂浆的强度。检测时，应从砖墙中抽取砂浆试样，在试验室内进行筒压荷载试验，检测筒压比，然后换算为砂浆强度。本方法不适用于推定遭受火灾、化学侵蚀等砌筑砂浆的强度。 检测设备。检测设备有：承压筒、万能试验机、砂摇筛机、干燥箱、标准砂石筛、水泥跳桌和托盘
15、天平。,3) 筒压法检测方法。 在每一测区，从距墙表面20mm以内的水平灰缝中凿取砂浆约4000g，其最小厚度不得小于5mm。取样的具体数量，可视砂浆强度而定，高者可少取，低着应多取，以足够制备3个标准试样并略有富余为准。 使用手锤击碎样品，筛取515mm的砂浆颗粒约3000g，在1055的温度下烘干至恒重，待冷却至室温后备用。 每次取烘干样品约1000g，置于孔径5mm、10mm、15mm标准筛所组成的筛套中，机械摇筛2min或手工摇筛1.5min。称取粒级510mm和1015mm的砂浆颗粒各250g，混合均匀后作为一个试样。共制备3个试样。每个试样应分两次装入承压筒。每次约装1/2，在水泥
16、跳桌上跳振5次。第二次装料并跳振后，填平表面，安上承压盖。将装料的承压筒置于试验机上，盖上承压盖，开动压力试验机，应当在2040s内，均匀加荷至下面规定的筒压荷载值后，立即卸荷。 不同品种砂浆的筒压荷载值分别为：水泥砂浆、石粉砂浆为20kN；水泥石灰混合砂浆、粉煤灰砂浆为10kN。将施压后的试样倒入由孔径5mm和10mm标准筛组成的套筛中，装入摇筛机摇筛2min或人工摇筛1.5min，筛至每隔5s的筛出量基本相等。称量各筛筛余试样的重量，各筛的分计筛余量和底盘剩余量的总和，与筛分前的试样重量相比，相对差值不得超过试样重量的0.5%；当超过时，应重新进行试验。 最后，根据测出的筒压比计算测区的砂
17、浆强度平均值。,(2) 点荷法,1) 基本原理。点荷法是通过对砌筑砂浆层试件施加集中的点式荷载，测定试样所能承受的点荷载，综合考虑试件的尺寸，计算出砂浆的立方体强度。 2) 检测设备。此方法需要自制加载头两个，点荷法的加载头是一个圆锥体，锥的顶部为半径r=5mm的截球体。 3) 制备试样。从每个测点处剥离出砂浆大片；加工或选取的砂浆试件应符合下列要求：厚度为512mm，预估荷载作用半径为1525mm，大面应平整，边缘规则性不作要求。在砂浆试件上画出作用点，量测其厚度，精确至0.1mm。 4) 检测方法。在小吨位压力试验机上、下压板上分别安装上、下加荷头，两个加荷头应对齐。将砂浆试件水平放置在下
18、加荷头上，上、下加荷头对准预先画好的作用点，并使上加荷头轻轻压紧试件，然后缓慢匀速施加荷载至试件破坏。记录荷载值，精确至0.1kN。将破坏后的试件拼接成原样，测量荷载实际作用点中心到试件破坏线边缘的最短距离即荷载作用半径，精确至0.1mm。 最后根据试验数据计算测区砂浆强度平均值。,(3) 回弹法,检测原理。回弹法是根据砂浆表面硬度推断砂浆立方体抗压强度的一种检测方法，是一种非破损的原位技术，砂浆强度的回弹法的原理与混凝土强度回弹法的原理基本相同，即应用回弹仪检测砂浆表面硬度，用酚酞试剂检测砂浆碳化深度，以这两项指标换算为砂浆强度。 检测设备。砂浆回弹仪。 检测方法。在测定前应将砖墙上的抹灰铲
19、除露出灰缝，用小砂轮将灰缝的砂浆磨平，当清水墙灰缝有水泥砂浆勾缝时，应将勾缝砂浆清除(包括原浆勾缝)，应仔细选择测点，砌筑砂浆应与砖黏结良好，缝的厚度适中。每个侧位内均匀布置12个弹击点。选定弹击点应避开砖的边缘、气孔或松动的砂浆，相邻两弹击点的间距不应小于20mm。 在每个弹击点上，使用回弹仪连续弹击3次，第1、2次不读数，仅记读第3次回弹值。在每一测位内选取13处灰缝，用游标卡尺和1%的酚酞试剂测量砂浆碳化深度，读数应精确至0.5mm。 从每个测位的12个回弹值中，分别剔除最大值、最小值，将剩余的10个回弹值计算算术平均值。每个测位的平均碳化深度，应取该测位各次测量值的算术平均值。之后根据
20、平均回弹值和平均碳化深度计算砂浆强度换算值。,(4) 剪切法 剪切法检测时，应从砖墙中抽取砂浆片试样，采用砂浆测强仪检测器抗剪强度，然后换算为砂浆强度。采用专用的砂浆测强仪进行试验，试验工作较简便、快速，数据比较准确，缺点是取样部位局部损伤，在实际工程检测中比较适合司法鉴定，是目前使用比较多的方法之一。,(5) 推出法 推出法适用于推定240mm厚普通砖墙中的砌筑砂浆强度，所测砂浆的强度等级应为M1M15。如图所示。,(6) 射钉法 用于推定烧结普通砖和多孔砖砌体的砂浆强度，检测时用射钉枪将射钉射入墙体的灰缝中，根据射钉的射入量推定砂浆的强度。采用的仪器有射钉、射钉器、射钉弹和游标卡尺。 (7
21、) 抗折法 抗折法是综合点荷法和抗剪法而成的新方法，检测时，将砌筑砂浆试件放置在支座上，施加线荷载，至试件破坏，记录试件破坏时的荷载和破坏截面的厚度和长度，进而求出砌筑砂浆的立方体抗压强度。 (8) 压入法 压入法是原位法的一种。其测定原理是用均匀的速度将标准直径的钢针(棒)，压入砌筑砂浆之内，测定压至规定深度时所施加的力。然后，依据已建立的公式求出砂浆强度。,四、 砌体强度的直接检测,1 实物取样试验,在墙体适当部位选取试件，取样时不得对原有结构或构件构成安全问题，取样时应采用无振动的切割方法。一般截面尺寸为240mm370mm或370mm490mm，高度为较小边长的2.53倍，将试件外围四
22、周的砂浆剔去，注意在墙长方向(即试件长边方向)可按原竖缝自然分离，不要敲断条砖，留有马齿槎。四周暂时用角钢包住，小心取下，注意不要让试件松动。然后加压面用1:3砂浆坐浆抹平，养护7d后加载。加载前要先估计其破坏荷载。设破坏荷载为N，试件面积为A，则砌体的实际抗压强度为,其强度设计值近似为,2 原位轴压法,原位轴压法适用于推定240mm厚普通砖砌体的抗压强度。检测时，在墙体上开凿两条水平槽型孔安放原位压力机。 所选择的检测部位应具有代表性，并应符合下列规定：应在墙体中部距楼、地面1m左右高度处；槽间砌体每侧的墙体宽度不应小于1.5m。同一墙体上，测点不应多于1个，且应选在沿墙体长度的中间部位；多
23、于1个时，水平净距不得小于2.0m。检测部位不得选在挑梁下、应力集中部位及墙梁的墙体计算高度范围内。 试验时应首先在测点上开凿水平槽孔，开凿时，应遵守下列规定：上、下水平槽的尺寸应符合表3的要求；上、下水平槽孔应对齐，两槽之间相距7皮砖；开槽时，应避免扰动周围的砌体，槽间砌体的承压面应修平整。,表3 水平槽尺寸,3 扁顶法,扁顶法除了能推定普通砖砌体的抗压强度外，还能对砌体的实际受压工作应力和弹性模量进行测定，又叫扁千斤顶法。 检测时，应首先选择适当的检测位置，其选择方法与原位轴压法相同。检测时，在墙体的水平灰缝处开凿两条槽孔，安放扁顶、油泵等检测设备，如图所示。,对扁顶进行标定后开始进行实测
24、，实际检测分为3种目的：检测墙体的受压工作应力；检测砌体的抗压强度；检测砌体的弹性模量。 1)根据检测目的的不同，采用不同的试验步骤，主要应注意下列3点： 仅测定墙体的受压工作应力，在测点处只开凿一条水平灰缝槽，使用一个扁顶。 测定墙体受压工作应力和砌体抗压强度：在测点处先开凿一条水平槽，使用一个扁顶测定墙体受压工作应力，然后开凿第二条水平槽，使用两个扁顶测定砌体弹性模量和砌体抗压强度。 仅测定墙内砌体抗压强度，同时开凿两条水平槽，使用两个扁顶。 2)实测墙体的受压工作应力时，应按照以下步骤进行： 在选定的墙体上，标出水平槽的位置并应牢固粘结两对变形测量的脚标。脚标应位于水平槽正中并跨越该槽；
25、脚标之间的标距应相隔四皮砖，距离应取250mm。试验前应记录标距值，精确至0.1mm。 使用手持应变仪或千分表在脚标上测量砌体变形的初读数，应测量3次，并取其平均值。,在标出的水平槽位置处，剔除水平灰缝内的砂浆。水平槽的尺寸应略大于扁顶尺寸。开凿时不应损伤测点部位的墙体及变形测量脚标。应整理平整槽的四周，除去灰渣。 使用手持式应变仪或千分表在脚标上测量开凿后的砌体变形值，待读数稳定后方可进行下一步试验。 在槽内安装扁顶，扁顶上下两面应垫尺寸相同的钢垫板，并应连接试验油路。 正式检测前，应进行试加荷载试验，试加荷载值可取预估破坏荷载的10%。检查检测系统的灵活性和可靠性，以及上下压板和砌体受压面
26、接触是否均匀密实。经试加荷载，检测系统正常后卸荷，开始正式检测。 正式检测时，应分级加荷。每级荷载应为预估破坏荷载值的5%，并应在1.52min内均匀加完，恒载2min后测读变形值。当变形接近开凿前的读数时，应适当减小加荷级差，直至实测变形值达到开凿前的读数，然后卸荷。,3) 实测墙内砌体抗压强度时，应按照以下步骤进行： 在完成墙体的受压工作应力检测后(不需要时也可以省略工作应力检测)，开凿第二条水平槽，上下槽应互相平行、对齐。当选用250mm 250mm扁顶时，两槽之间相隔7皮砖，净距应取430mm；当选用其他尺寸的扁顶时，两槽之间相隔8皮砖，净距应取490mm。遇应有灰缝不规则或砂浆强度较
27、高而难以凿槽的情况，可以在槽孔处取出一皮砖，安装扁顶时应采用钢制楔形垫块以调整其间隙。 在上下槽内安装扁顶。 正式加荷载之前应试加荷载，步骤同上步骤。 正式检测时，应分级加荷。荷载要求同原位法。,4 原位单剪法(顶出法)测抗剪强度,原位单剪法适用于推定砖砌体沿通缝截面的抗剪强度。检测时，检测部位应选在窗洞口或其他洞口下三皮砖范围内，将试验区取L(370490mm)长一段，两边凿通、齐平，加压面坐浆找平，加压用千斤顶，受力支撑面要加钢垫板，逐步施加推力。 检测设备包括螺旋千斤顶或卧式液压千斤顶、荷载传感器及数字荷载表等。设备准备好之后应对试件进行加工，试件加工过程中，应避免扰动被测灰缝。首先在选
28、定的墙体上，采用振动较小的工具加工切口，现浇钢筋混凝土传力件。测量被测灰缝的受剪面尺寸时，数值精确至1mm。安装千斤顶及检测仪表，千斤顶的加力轴线与被测灰缝顶面应对齐。匀速施加水平荷载，并控制试件在25min内破坏。当试件沿受剪面滑动、千斤顶开始卸荷时，即判定试件达到破坏状态。记录破坏荷载值，结束试验。在预定剪切面灰缝被破坏方位有效试验。加荷试验结束后，翻转已破坏的试件，检查剪切面破坏特征及砌体砌筑质量，并详细记录。,5 原位单砖双剪法,原位单砖双剪法与单剪法原理相同，适用于推定烧结普通砖砌体的抗剪强度。检测时，将原位检测仪的主机安放在墙体的槽孔内，其工作状况如下图所示。,6 黏结法测定弯曲抗拉强度,此方法原为宁夏建筑工程研究所提出。黏结法测定的是砖砌体沿通缝的弯曲抗拉强度。测定方法是将待测的丁砖上面及两侧灰缝中的砂浆清除，将砖下灰缝处清出20mm的槽，将仪器插入槽中向上撬动该砖，记录撬动丁砖所需的力，进而计算砌体的沿通缝抗拉强度。,