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建築結構現場檢測時 砌體強度怎樣測定?
發布時間:2018/7/4 15:02:30

1

砌體的強度檢測方法


在砌體承重的結構體係中,對舊建築的加層、改建、加固、可靠度鑒定以及工程事故分析,都需獲得砌體的真實強度。


01 抽樣檢測法


主要包括切割法與取芯法,切割法切割的試件寵大,搬運過程中擾動大,造成試驗結果的離散性大,耗費大量的人力、財力,隻限於龐大砌體工程質量事故處理及對其它方法的校準。取芯法是對芯樣作抗壓和抗剪試驗,對砌體擾動也很大,其試驗結果不太一致。


02 原位檢測法


主要包括扁頂法、原位軸壓法和原位剪切法。扁頂法是采用扁式液壓測力器裝入開挖的砌體灰縫中進行砌體強度的原位檢測方法,它較好地克服了取樣法的不足,但設備複雜,允許的極限應變較小,測定砌體的極限強度受到限製。


原位軸壓法是對扁頂法的改進,測定砌體的極限抗壓強度,推算其標準抗壓強度,缺點是設備較沉重,使用不便,原位剪切法是在牆體上直接測試砌體通縫的抗剪強度,由於對測試部位有限製,使其應用有一定的局限性。




03 動測綜合法


動測綜合法是振動反演理論在工程上的應用。在脈動、起振機共振、自由釋放或衝擊等激振方式的作用下,通過測量砌體結構的頻率和振型等參數,根據係統識別理論得到層間剛度,推算出各層砌體軸心抗壓強度,不僅能得到砌體的強度,鑒定房屋的質量,便於對房屋進行安全性評定,隨著檢測儀器技術的改進,算法的優選,結果的精度不斷提高,很有發展前途。


04 微觀結構法


聲、波、射線等在材料中傳播時,會因材料的微觀結構的判別而不同,由此可推斷出材料的強度。在砌體房屋檢測的方法有應力波法和超聲波法。應力波法測低強和高強砂漿砌體時,精度不高,超聲波法由於影響因素較多,測試結果不理想,有待進一步提高。


從20世紀80年代起,我國一些大專院校和省級建築科研院所已開始著手利用原位軸壓儀測定已有砌體強度的原理、方法和裝備的研究,到1995年,西安建築科技大學先後開發研製了XY45、XY60和XY70型原位軸壓儀等定型產品,可直接在牆體上測試出砌體抗壓強度。


測試結果可以全麵考慮磚、砂漿的變異和砌築質量對磚砌體抗壓強度的影響,較能綜合反映材料質量和施工質量。且作為砌體力學性能現場檢測的主要手段,正被編入建設部部頒標準《砌體力學性能檢測技術標準》。它的工作特點是采用專用液壓係統對磚砌體力學性能進行現場原位檢測。


現就著重介紹一下,如何用原位檢測法檢測建築結構現場砌體強度。



2

原位軸壓儀測定及其方法


原位軸壓儀的測定方法是先在牆體上開鑿兩條水平槽孔,安放原位壓力機,其中上水平槽尺寸應為240mm×250mm×70mm(深×寬×高),下水平槽尺寸為240mm×250mm×140m(深×寬×高),(下槽的高度視壓力機型號不同而調整),上下水平槽孔對齊,兩槽間相隔7皮磚,淨距約430mm,槽間砌體的承壓麵修平整,並在上槽下表麵和扁式千斤頂的頂麵,均勻鋪設厚10mm濕細砂墊層,將反力板置於上槽孔及扁式千斤頂置於下槽孔,並使兩個承壓板上下對齊後。


擰緊螺母並調整其平行度,試加荷載檢查測試係統是否靈敏以及上下壓板和砌體受壓麵接觸是否均勻密實,待正常後卸荷即開始測試。測試時分級加荷,每級荷載約為預估破壞荷載的10%,加至預估破壞荷載的80%,連續加荷直至槽間砌體破壞(當槽間砌體裂縫急劇擴展而壓力表指針明顯回退時,即為槽間砌體的破壞荷載)。


將破壞荷載換算成槽間砌體的抗壓強度和標準砌體抗壓強度,再與設計值對比,從而判明現有砌體的真實強度。



3

原位軸壓儀測定時的計算步驟


1)槽間砌體破壞荷載Nmij(kN):根據槽間砌體破壞時的壓力表讀數減去壓力表的初始讀數,從表1查得Nmij。


2)槽間砌體抗壓強度σμij(MPa):σμij=Nmij/Aij(其中Aij為第i個測區第j個測點的受壓麵積。對普通一磚厚牆體,Aij=240mm×240mm)。


表讀數(MPa)

Nmij(kN)

1

24.987

2

49.974

3

74.961

4

99.948

5

124.935

6

149.922

7

174.909

8

199.896

9

224.883

10

249.870

11

274.857

12

299.844

13

324.831

14

349.818

15

374.805

16

399.792

17

424.779

18

449.766

19

474.753

20

499.740

21

524.727

22

549.714

23

574.701

24

599.688

25

624.675

26

649.662

27

674.649

28

699.636

29

724.623

30

749.610

31

774.597

32

799.584

33

824.571

壓力表讀數與Nmij對應表


3)槽間砌體抗壓強度換算為標準砌體的抗壓強度fmij(MPa):fmij=σμij/ξij(ξij=1.36+0.54σoij為原位軸壓法的無量綱的強度換算係數,其中σoij為測點的牆體工作壓應力,可采用按牆體實際所承受的荷載標準值計算)。


4

σoij的計算


01 一般構造做法的普通標準磚混結構住宅的荷載計算


1)屋麵荷載:厚130mm鋼筋混凝土圓孔板上做厚50mm泡沫混凝土保溫層、厚20mm水泥砂漿找平層、油氈防水層(六層作法)及頂棚抹灰厚20mm的屋麵,其恒載標準值、活載標準值和荷載標準值分別算得為3.34kN/m2、0.7kN/m2和4.04kN/m2。


2)樓麵荷載:厚130mm鋼筋混凝土圓孔板上做厚30mm細石混凝土及頂棚抹灰厚20mm的樓麵,其恒載標準值、活載標準值和荷載值標準分別算得為3.09kN/m2和5.09kN/m2。


3)雙麵粉刷的厚240mm磚牆自重為5.24kN/m2。


以上數據將隨構造做法不同而異。 


02 測點牆體工作壓應力和強度分項係數計算


1)承重牆σoij=[5.24×牆高+(5.09×N+4.04)m×n/2]/0.24(其中牆高為測點以上牆體總高;N為測點以上樓層數;m、n為承重牆所處房間的開間、進深)。


某例6層房屋算得的σoij和ξij


檢測構件所在層數 

一 (N=5) 二(N=4) 三(N=3) 四(N =2) 五(N=1) 六(N=0)


σoij

(MPa) 承重牆 1.21 0.999 0.787 0.574 0.362 0.149

非承重牆 0.36 0.295 0.23 0.164 0.098 0.033


ξij 

承重牆 2.01 1.9 1.78 1.67 1.55 1.44非承重牆 1.55 1.52 1.48 1.45 1.42 1.38


偏安全考慮:對承重牆ξij=2;對非承重牆ξij=1.5


2)非承重牆:σoij=[5.24×牆高]/0.24


舉例:房屋開間×進深為3.3m×4.2m,高6層,層高3.0m,可得上述結果。


5

砌體強度評定


上述求得的標準砌體抗壓強度fmij(即為測點砌體的試驗強度),根據《砌體結構設計規範(GBJ 3-88)》換算為設計強度,尚需進行如下處理。


1)檢測單元測區的砌體平均抗壓強度(fm):fm=1/nΣfmi(n為檢測單元測區總數)。


2)測區砌體強度平均值與砌體強度標準值(fk)的關係:因fk=fm-1.645σf和σf=0.17fm,故fk=0.72fm和fm=1.39fk。


3)砌體強度標準值和強度設計值(fd)的關係:因有fd=fk/rf和rf=1.5,故fd=0.72fm/1.5=0.48fm或fm=2.08fd。


4)如某六層住宅,底層、二層牆體采用強度等級MU10磚和M7.5砂漿砌築,三至六層采用MU7.5磚和M5.0砂漿砌築,使用中發現砌體鬆散,強度較低,要求檢測砌體實際強度,為加固修複提供依據。查《砌體結構設計規範(GBJ 3-88)》2.2.1.1表:MU7.5磚,M5.0砂漿,砌體設計值1.37;MU10磚,M7.5砂漿,砌體設計值1.79。


檢測結果,表明砌體強度明顯不足,僅為設計強度的50%左右,需作加固補強。



6

原位軸壓法的缺點


雖原位軸壓法具有一定的優越性,但采用手動加荷,加荷速度和加荷量不易控製,會造成砌體受力不均和偏心受力;而且壓力表讀數量程偏大,實測荷載值精度不高;周邊砌體對槽間砌體的橫向約束作用靠強度分項係數修正,誤差較大;特別是計算過程繁雜等,存在明顯不足,尚有進一步改進空間。

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