既有钢结构和围护结构安全和使用性检测与评估方法研究

来源: www.sblunwen.com 作者:lgg 发布时间:2016-11-10 论文字数:38962字
论文编号: sb2016110818552416103 论文语言:中文 论文类型:硕士毕业论文
本文是建筑论文,本论文的研究,主要是为机场使用管理单位提供 T1 航站楼主体钢结构及屋面和幕墙围护结构影响其安全性和使用性的项目目前的实际状况,鉴定哪些部分需要维修。
第一章 绪论 
 
1.1 研究的背景、目的和意义
由于当初建设中的质量缺陷变化、使用时环境的腐蚀、风荷载或设备震动等带来的影响、建筑物沉降引起的结构变化,都会引起结构的损坏。这些损坏如不能及时检查发现,并给予必要合理的修复,则会影响到建筑物的使用功能,甚至对建筑的安全性和使用性带来不利影响。我国对于在役建筑(特别是钢结构建筑)进行安全性和使用性的检查评估方面还缺乏可提供指导的标准和规定。因此许多大型公共建筑的业主对于既有建筑没有检查评估或维修的主动意识,往往是发现哪里坏了修哪里,造成了一些原本可以花很小的代价就可以进行维修的损坏,由于没有及时发现而必须在损坏严重后花费大量经费来进行更换或维修,更严重的甚至发生安全事故。因此大型公共建筑在用期间的检查评估还是非常必要的。本论文的研究,主要是为机场使用管理单位提供 T1 航站楼主体钢结构及屋面和幕墙围护结构影响其安全性和使用性的项目目前的实际状况,鉴定哪些部分需要维修,今后的建筑役期中需要进行哪些检查和如何检查,以及如何对检查结果进行评判。 通过对该机场 T1 航站楼主体结构和围护结构的安全性及使用性检查评估方法的研究,使得使用管理部门对本项目的结构形式和特点、检查评估的方法和要求有个明确的认识,能够合理安排余下建筑寿命期内的检查评估和维修工作。这一研究也有助于指导类似建筑的安全性和使用性的检查评估。 
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1.2 国内外研究现状 
我们国家目前还缺乏对在役建筑钢结构的检查评估的相关标准,上海市2007 年制订了 DG/TJ08—2011—2007 一 J10973—2007《钢结构检测与鉴定技术规程》。在该规程中对于在役建筑钢结构实际质量状况的检测和评估方法上还存在许多难以操作之处。为此由同济大学沈祖炎院士牵头,有国内 30 余位专家教授参加的编制组正在进行国家标准《高耸与复杂钢结构检测与鉴定技术标准》的编制工作。从编制组活动过程发现,现在所进行的在役建筑钢结构检测评估几乎没有对材料、紧固件、焊缝和涂层进行检测,也没有相关可靠的检测评估方法。而发达国家对在役建筑物的管理包括鉴定都有相应的法律、法规或标准,例如: (1)  新加坡有完善的在役建筑管理法律(Building  Control  Act)、法规(Building  Control  Regulations)和指南  (  Guidelines   for  Qualified  Persons   and  Owners   on   Periodical   Inspection  of  Buildings)。新加坡 1990 版建筑管理法( Building Control Act)中有关在役建筑物鉴定的部分(第 4 节)第 26 款对应予鉴定的建筑物,业主和从事鉴定的结构工程师等给以明确的定义。 (2)  英国对在役工程的管理有较长的历史和较多的经验。房屋测量(鉴定)师(  Building  Survey-ors)行业就起源于英国。英国有较完整的法律体系和管理机构,为在役建筑物鉴定建立了良好的法律环境。英国标准 BManagement)第 4.2.3条对鉴定周期(Frequency of Inspection)作了如下的规定:①例行检查:使用者应当连续规律地观察建筑物,并将其作为拥有该建筑物的一部分职责,鼓励将观察结果进行反馈;②一般检查:在住户预算范围内,应在合适的专业人员指导下对主要构件每年进行观察;③详细鉴定:由合适的专业人员对建筑结构进行全面鉴定的周期通常不应超过 5 年。 政府对于体育场馆等人员密集的公共建筑,规定了强制的定期鉴定要求;不仅对工程中的承重结构要作鉴定,而且对外墙饰面(贴面砖、玻璃幕墙)也须进行定期的安全鉴定,以预防饰面的可能坠落所导致的人员伤亡事故。对建筑(包括附属物)的结构、功能和安全等方面均做出明文规定,同时给出相应处罚条款和罚款额度。尽管各州法律略有不同,但以下内容是基本相同的:①无论是业主、运营商、租用者均有权了解房屋的安全状况,保证建筑和财产的安全正常使用;②建筑及其附属物的安全状况应由专门部门或工程师进行定期鉴定,检查后出具鉴定报告,该报告具有法律效力,鉴定周期不同州有不同规定(少则一年,多则五年);③当结构或产权有任何变更时均需进行安全鉴定。
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第二章 结构安全性和使用性检测和评估的基本程序和方法 
 
2.1 检测和评估基本程序
结构安全性和使用性检测和评估的一般程序是以结构可靠性鉴定程序为基础[1],但又带有自身特点,其工作流程如图 2-1。建筑结构的基本资料。包括该建筑的位置、用途、竣工日期,以及建筑面积、结构类型、层数、层高、基础形式、承重结构形式、围护结构形式、装修情况、地震设防等级、地下水位等资料;设计、施工、监理单位。主要设计和施工资料。包括设计计算书、施工图、地质勘察报告、全部竣工资料、地基沉降观测记录等。建筑的使用情况及维修、加固改造情况。包括房屋存在的病害(如渗漏、裂缝、  变形、沉降)及维修记录、改变用途、房屋所处环境条件或条件改变、已有调查资料或加固、加层、改建或扩建施工资料。 上述委托方所提供的资料,对于大型结构检测鉴定来说都是必要的,而且以较详细为佳,对于小型工程则未必如此详尽,但主要内容应该不缺。抽样检验[6]就是不逐个检验产品总体中所有单位产品,而只抽取其中的一部分进行检验。由于产品总体往往很大,抽检不可能从任意大的产品中抽出,而必须将产品分批。所谓批,就是需要检验的一组单位产品,对具体的结构也应分批检验。分批的原则是同一批中的产品质量应尽量保持一致,同时批量要合适,批量过大,则抽出的试件所代表的产品过多,使其抽检代表性不足;批量过小,则试样在批中所占比例很大,使整个抽样工作量大大增加。建筑结构检测要按照结构的具体情况分批,尽量将同一类型、同一等级、同一形式的结构分为一批。 确定了批量之后,就可从整批中抽出一部分单位产品进行检验,所抽出的这部分单位产品称为样本,样本中所包含的产品个数称为样本容量,即所谓抽检数量。   
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2.2 钢结构的检测
钢结构构件的检测分为材料性能、连接、尺寸与偏差、损伤与变形、构造及涂装等检测项目。当工程尚有与结构同批的钢材时,可将其加工成试件,进行力学性能试验;当工程没有与结构同批的钢材时,可在构件上截取试样。钢材力学性能检测试件的抽样数量、抽样方法、试验方法、评估标准应符合表 2-3 的规定。当被检测的钢材的力学性能不满足要求时,应补充抽样进行拉伸试验[9],并以同类构件的同一规格的钢材为一批,每批抽样 3 个。化学成分分析每批抽一个试样。既有钢材的抗拉强度可采用表面硬度法检测[10]。锈蚀钢材或受到火灾等影响钢材的力学性能,可采用取样的方法检测;对试样的操作和评估,可按相应钢材产品标准的规定进行,在检测报告中应明确说明检测结果的适用范围。 采用超声波探伤的方法检测,焊缝缺陷分级应按《钢焊缝手工超声波探伤方法及质量分级》GB11345-89 确定,对所有焊缝应进行外观检查,并应符合《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001 的规定;焊接接头的力学性能可采取截取试样的方法检查,每个检测项目各取两个试样,做拉伸、面弯和背弯项目,并按《焊接接头机械性能试验取样方法》GB2649-1989、《焊接接头拉伸试验方法》GB2651-2003、《焊接接头弯曲及压扁试验方法》GB2653-1989进行检测。焊接接头焊缝的强度不应低于母材强度的最低保证值。 
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第三章  主体钢结构和围护结构安全和使用性检测 .....24
3.1  主体钢结构和围护结构的概况和分析 ....... 24 
3.1.1  主体钢结构的概况和分析 .......... 24 
3.1.2  金属板屋面的概况和分析 .......... 27 
3.2  检测的基本项目和数量 .......... 30 
3.3  主体钢结构和围护结构安全性和使用性检测方法 ........ 34 
3.3.1  主体钢结构安全性和使用性检测方法 .... 34 
3.3.2  金属板屋面使用性检测方法 ...... 40 
3.3.3  玻璃幕墙使用性检测方法 .......... 41 
3.4  本章小结 ...... 41 
第四章  主体钢结构和围护结构安全和使用性检测结果和评估 ......42 
4.1  主体钢结构安全性和使用性的检测结果和评估 ..... 42
4.2  金属板屋面使用性检测结果和评估 .... 58
4.3  玻璃幕墙使用性检测结果和评估 ........ 60 
4.3.1  玻璃幕墙使用性检测结果 .......... 60 
4.3.2  玻璃幕墙使用性评估 .... 60 
4.4  本章小结 ...... 61 
第五章  结论与建议 .........62 
5.1  主体钢结构方面 ........ 62 
5.2  金属板屋面方面 ........ 63 
5.3  玻璃幕墙方面 ..... 64 
 
第四章 主体钢结构和围护结构安全和使用性检测结果和评估 
 
4.1 主体钢结构安全性和使用性的检测结果和评估
在 T1 航站楼 R1 检测区段,本次仅针对该部位的钢结构支撑体系中的长斜柱进行了部分检测,检测部位主要位于两端和中部,累计采集三维坐标数据 54组 162 条,在设计图纸上,该部位的斜柱东西向倾角为:69o00′00″,南北向投影垂直。据此,我们根据实测的数据分别计算 R1 斜柱东西向倾斜角和南北向垂直度,以及斜柱中部的挠度等,以便了解和掌握钢斜柱的现有姿态和变化情况。 根据现场采集的测量数据,主要在斜柱的倾角变化、顶端偏移量和构件中部挠度等方面进行计算分析,现将有关数据结果和变化量汇总如下表 4-1。从上表计算结果和相关检测项目的变化量来看,R2 区域内的斜柱,在南端和中部变化较明显。 R2 区域主楼南北两端幕墙柱亦呈现倾斜形式,斜柱顶端均向东倾斜,且其倾斜角同东侧斜柱相同(71.26 o)。同斜柱一样,本次针对幕墙柱测得的检测数据,亦从倾斜、垂直和挠度三个方面进行计算分析,有关计算结果和分析见下表 4-3。 
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结论
 
经过此次检查结果来看,测量结果与设计值相比有一定差距,由于建筑物钢结构在使用过程并未进行长期监测,因此只能从目前钢结构实际姿态与设计值的差距来考虑整个建筑物的钢结构变化程度,随着机场的继续使用,此类情况可能还将延续下去,因此对重要钢结构部位,应进行测量监测。 设立监测点,每次检测在一年固定月份进行监测检查,以观察整个建筑结构的变化趋势,及早做出准确的判断和处理。此工作建议两年一次。 重要焊接接头的检查仍然是今后建筑使用期内的一项重要检查内容,从本次的检查结果来看,现场安装接头部位焊缝的外观质量较好,因此焊缝外观检查可以在今后的巡视检查中进行,但是对焊缝内在缺陷的检查仍应定期进行,这是为了确保焊缝原有缺陷的变化可以及时掌握。 焊缝内在缺陷检查建议每两年一次,每次抽查不同部位的屋架焊缝。如发现钢屋架又异常变形等反常情况,应对周围焊缝立即进行检查。紧固件检查结果较好,均未见松动,评估下来认为紧固件连接状态良好,但由于紧固件对整个结构安全影响较大,因此对紧固件涂层老化情况的巡检仍需加强。 对隐蔽部位的紧固件可与焊缝内在缺陷检查同步,通常应每两年一次,如遇反常情况,应立即检查。  
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参考文献(略)

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