4砌体结构

1第四分册建筑主体结构工程检测技术第一篇主体结构工程检测第四章砌体结构编写人：汤东婴一、概念我国城镇大量的公共建筑、工业厂房和住宅等，砖砌体结构应用极为广泛，可以说面广量大。由于种种原因（有的是使用已久的建筑，有的是材料质量低劣，有的是施工质量差，有的是使用功能改变，有的是遭受灾害损坏，有的为适应新的使用要求，需进行改造等）都需要技术鉴定或加固。首先对结构现状的调查和检测是进行可靠性鉴定的基础。砌体工程的现场检测主要检测砌体的抗压、抗剪强度，砌筑砂浆强度，砌体内砖的强度可通过直接从墙上取数量不多的砖，按现行标准在试验室内进行试验，直接获得更为准确的结果。砌体力学性能现场检测技术的方法很多，如表4-4-1所示。有切割法、原位轴压法、扁顶法、原位单剪法、筒压法、回弹法、贯入法（射钉法）等。砌体工程现场主要检测方法一览表表4-4-1序号检测方法特点用途限制条件1切割法1.直接在墙体适当部位选取试件，进行试验，是检测砖砌体强度的标准方法。2.直观性强；3.检测部位局部破损检测≥M1.0的各种砌体的抗压强度1.要专用切割机2.测点数量不宜太多；2原位轴压法1.属原位检测，直接在墙体上测试，测试结果综合反映了材料质量和施工质量；2.直观性、可比性强；3.设备较重；4.检测部位局部破损检测普通砖砌体的抗压强度1.槽间砌体每侧的墙体宽度应不小于1.5m；2.同一墙体上的测点数量不宜多于1个；测点数量不宜太多；3.限用于240mm砖墙3扁顶法1.属原位检测，直接在墙体上测试，测试结果综合反映了材料质量和施工质量；2.直观性、可比性较强；3.扁顶重复使用率较低；4.砌体强度较高或轴向变形较大时，难以测出抗压强度；5.设备较轻；6.检测部位局部破损1.检测普通砖砌体的抗压强度；2.测试古建筑和重要建筑的实际应力；3.测试具体工程的砌体弹性模量1.槽间砌体每侧的墙体宽度不应小于1.5m；2.同一墙体上的测点数量不宜多于1个；测点数量不宜大多4原位单剪法1.属原位检测，直接在墙体上测试，测试结果综合反映了施工质量和砂浆质量；2.直观性强；3.检测部位局部破损检测名种砌体的抗剪强度1.测点选在窗下墙部位，且承受反作用力的墙体应有足够长度；2.测点数量不宜大多25筒压法1.属取样检测；2.仅需利用一般混凝土试验室的常用设备；3.取样部位局部损伤检测烧结普通砖墙体中的砂浆强度测点数量不宜大多6回弹法1.属原位无损检测，测区选择不受限制；2.回弹仪有定型产品，性能较稳定，操作简便；3.检测部位的装修面层仅局部损伤1.检测烧结普通砖墙体中的砂浆强度；2.适宜于砂浆强度均质性普查砂浆强度不应小于2MPa7贯入法1.属原位无损检测，测区选择不受限制；2.贯入仪及贯入深度测量表有定型产品，设备较轻便；3.墙体装修面层仅局部损伤检测砌体中砂浆的抗压强度值1.要求为自然养护、自然风干状态的砌体砂浆；2.砂浆强度为0.4～16.0MPa；3.龄期为28d或28d以上二、检测依据1、GB/T50315－2000《砌体工程现场检测技术标准》2、JGJ/T136－2001《贯入法检测砌筑砂浆抗压强度技术规程》三、取样要求对需要进行砌体各项强度指标检测的建筑物，应根据调查结果和确定的检测目的、内容和范围，选择一种或数种检测方法。对被检测工程划分检测单元，并确定测区和测点数。1、当检测对象为整栋建筑物或建筑物的一部分时，应将其划分为一个或若干个可以独立进行分析的结构单元，每一结构单元划分为若干个检测单元。2、每一检测单元内，应随机选择6个构件（单片墙体、柱），作为6个测区。当一个检测单元不足6个构件时，应将每个构件作为一个测区。对贯入法，每一检测单元抽检数量不应少于砌体总构件数的30%，且不应少于６个构件。3、每一测区应随机布置若干测点。各种检测方法的测点数，应符合下列要求：⑴切割法、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。⑵原位单砖双剪法、推出法、砂浆片剪切法、回弹法（回弹法的测位，相当于其他检测方法的测点）、点荷法、射钉法：测点数不应少于5个。四、几种检测方法（一）、切割法1、仪器设备及环境测试设备：专用切割机、电动油压试验机；当受条件限制时，可采用试验台座、加荷架、千斤顶和测力计等组成的加荷系统。技术指标：测量仪表的示值相对不应大于2％。2、制备要求⑴切割法测试块体材料为砖和中小型砌块的砌体抗压强度。⑵测试部位应具有代表性，并应符合下列规定：①测试部位宜选在墙体中部距楼、地面1ｍ左右的高度处；切割砌体每侧的墙体宽度不应小于1.5ｍ。②同一墙体上，测点不宜多于1个，且宜选在沿墙体长度的中间部位；多于1个时，切割砌体的水平净距不得小于2.0m。3③测试部位不得选在挑梁下、应力集中部位以及墙梁的墙体计算高度范围内。3、操作步骤⑴在选定的测点上开凿试块，应遵守以下规定：①对于外形尺寸为240×115×53mm的普通砖，其砌体抗压试验切割尺寸应尽量接近240×370×720mm；非普通砖的砌体抗压试验切割尺寸稍作调整，但高度应按高厚比β等于3确定；中小型砌块的砌体抗压试验切割厚度应为砌块厚度，宽度应为主规格块的长度，高度取三皮砌块。中间一皮应有竖向缝。②用合适的切割工具如手提切割机或专用切割工具，先竖向切割出试件的两竖边。再用电钻清除试件上水平灰缝。清除大部分下水平灰缝，采用适当方式支垫后，清除其余下灰缝。③将试件取下，放在带吊钩的钢垫板上。钢垫板及钢压板厚度应不小于10mm，放置试件前应做厚度为20mm的1:3水泥砂浆找平层。④操作中应尽量减少对试件的扰动。⑤将试件顶部采用厚度为20mm的1:3水泥砂浆找平，放上钢压板，用螺杆将钢垫板与钢压板上紧，并保持水平。将水泥砂浆凝结后运至试验室。⑵试件抗压试验之前应做以下准备工作：①在试件四个侧面上画出竖向中线。②在试件高度的1/4、1/2、和3/4处，分别测量试件的宽度与厚度，测量精度为1mm，取平均值。试件高度以垫板顶面量至压板底面。⑶将试件吊起清除垫板下杂物后置于试验机上，垫平对中。拆除上下压板间的螺杆。⑷采用分级加荷办法加荷。每级的荷载应为预估破坏荷载值的10％，并应在1～1.5min内均匀加完；恒荷1～2min后施加下一级荷载。施加荷载时不得冲击试件。加荷至破坏值的80％后应按原定加荷速度连续加荷，直至试件破坏。当试件裂缝急剧扩展和增多，试验机的测力指针明显回退时，应定为该试件丧失承载能力而达到破坏状态。其最大的荷载计数即为该试件的破坏荷载值。⑸试验过程中，应观察与捕捉第一条受力的发丝裂缝，并记录初始荷载值。4、数据处理⑴砌体试件的抗压强度，应按下式计算ijuijijuijAN/（4-4-1）式中uij———第i个测区第j个测点砌体试件的抗压强度（MPa）;uijN———第i个测区第j个测点砌体试件的破坏荷载（N）;ijA———第i个测区第j个测点砌体试件的受压面积（mm2）;ij———第i个测区第j个测点砌体试件的尺寸修正系数。ijijijAS2072.01（4-4-2）式中ijS———第i个测区第j个测点的试件的截面周长（mm）。⑵砌块砌体试件的高厚比β大于3时，其砌体试件抗压强度按下式计算：4)/(0ijuijijuijAN（4-4-3）式中0———轴心受压构件的稳定系数，按下式计算。2011＋＝（4-4-4）———与砂浆强度等级有关的系数，当砂浆强度等级大于或等于M5时，等于0.0015；当砂浆强度等级等于M2.5时，等于0.002；当砂浆强度等级等于0时，等于0.009；———构件的高厚比。⑶测区的砌体试件抗压强度平均值，应按下式计算1111njmijmifnf（4-4-5）式中mif———即uij，测区的砌体抗压强度平均值（MPa）;1n———测区的测点（试件）数。（二）、原位轴压法1、仪器设备及环境测试设备：原位压力机。技术指标：原位压力机力值，每半年应校验一次。其主要技术指标见表4-1-2。原位压力机主要技术指标表4-1-2项目指标450型600型额定压力（ｋＮ）400500极限压力（ｋＮ）450600额定行程（ｍｍ）1515极限行程（ｍｍ）2020示值相对误差（％）±3±32、制备要求⑴原位轴压法适用于推定240mm厚普通砖砌体的抗压强度。原位压力机的工作状况见图4-4-1。5图4-4-1原位压力机测试工作状况１—手动油泵；２—压力表；３—高压油管；４—扁式千斤顶；５—拉杆（共４根）；６—反力板；７—螺母；８—槽间砌体；９—砂垫层⑵测试部位应具有代表性，并应符合下列规定：①测试部位宜选在墙体中部距楼、地面1ｍ左右的高度处；槽间砌体每侧的墙体宽度不应小于1.5ｍ。②同一墙体上，测点不宜多于1个，且宜选在沿墙体长度的中间部位；多于1个时，其水平净距不得小于2.0m。③测试部位不得选在挑梁下、应力集中部位以及墙梁的墙体计算高度范围内。3、操作步骤⑴在选定的测点上开凿水平槽孔时，应遵守下列规定：①上水平槽的尺寸（长度×厚度×高度）为250×240×70mm；使用450型压力机时下水平槽的尺寸为250×240×70mm，使用600型压力机时下水平槽的尺寸为250×240×140mm。②上下水平槽孔应对齐，两槽之间应相距7皮砖，约430mm。③开槽时应避免扰动四周的砌体；槽间砌体的承压面应修平整。⑵在槽孔间安放原位压力机时，应符合下列规定：①分别在上槽内的下表面和扁式千斤顶的顶面，均匀铺设湿细砂或石膏等材料的垫层，厚度约为10mm。②将反力板置于上槽孔，扁式千斤顶置于下槽孔，安放四根钢拉杆，使两个承压板上下对齐后，拧紧螺母并调整其平行度；四根钢拉杆的上下螺母间的净距误差不应大于2mm。③先试加荷载，试加荷载值取预估破坏荷载的10％。检查测试系统的灵活性和可靠性，6以及上下压板和砌体受压面接触是否均匀密实。经试加荷载，测试系统正常后卸荷，开始正式测试。⑶正式测试时，记录油压表初读数，然后分级加荷。每级荷载可取预估破坏荷载的10％，并应在1～1.5min内均匀加完，然后恒载2min。加荷至预估破坏荷载的80％后，应按原定加荷速度连续加荷，直至槽间砌体破坏。当槽间砌体裂缝急剧扩展和增多，油压表的指针明显回退时，槽间砌体达到极限状态。⑷试验过程中，如发现上下压板与砌体承压面因接触不良，使槽间砌体呈局部受压或偏心受压状态时，应停止试验。此时应调整试验装置，重新试验，无法调整时应更换测点。⑸试验过程中，应仔细观察槽间砌体初裂裂缝与裂缝开展情况，记录逐级荷载下的油压表读数、测点位置、裂缝随荷载变化情况简图等。4、数据处理⑴根据槽间砌体初裂和破坏时的油压表读数，分别减去油压表的初始读数，按原位压力机的校验结果，计算槽间砌体的初裂荷载值和破坏荷载值。⑵槽间砌体的抗压强度，应按下式计算：uijf=uijN/iJA（４．４．6）式中uijf———第i个测区第j个测点槽间砌体的抗压强度（MPa）；uijN———第i个测区第j个测点槽间砌体的受压破坏荷载值（N）；iJA———第i个测区第j个测点槽间砌体的受压面积（2mm）。⑶槽间砌体抗压强度换算为标准砌体的抗压强度，应按下列公式计算：mijf＝uijf／ij1（４．４．7-１）ij1＝1.36＋0.54ij0（４．４．7-２）式中mijf———第i个测区第j个测点的标准砌体抗压强度换算值（MPa）；ij1———原位轴压法的无量纲的强度换算系数；ij0———该测点上部墙体的压应力（MPa），其值可按墙体实际所承受的荷载标准值计算。⑷测区的砌体抗压强度平均值，应按下式计算：mif＝1111njmijfn（４．４．8）式中mif———第i个测区的砌体抗压强度平均值（MPa）；1n———测区的测点数。（三）、扁顶法1、仪器设备及环境测试设备：扁顶、手持式应变仪和千分表。7技术指标：扁顶由１ｍｍ厚合金钢板焊接而成，总厚度为5～7mm。对240mm厚墙体选用大面尺寸分别为250×250mm或250×380mm的扁顶；对370mm厚墙体选用大面尺寸分别为380×380mm或380×500mm的扁顶。每次使用前，应校验