建筑工程事故分析与处理教辅

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目录建筑工程事故分析与处理目录序言1．科目介绍2．考核目标3．题型分析4．考试技巧第1篇建筑主体结构篇第1章绪论1.1建筑工程事故的分类1.2建筑工程事故分析与处理的一般程序1.3结构可靠度的评判依据和原则1.4建筑结构现场检测方法1.5本章重点、难点第2章绪论及砌体结构2.1事故的原因分析2.2事故的实例分析2.3砌体常见裂缝分析及预防2.4砌体的加固方法V 目录1.5本章重点、难点第3章钢结构工程事故3.1钢结构的缺陷3.2钢结构的事故及其影响因素3.3钢结构事故的实例分析3.4钢结构的加固第4章混凝土结构4.1混凝土结构的裂缝及表层缺陷4.2设计失误引起的事故4.3施工不良引起的事故4.4预应力混凝土事故4.5结构使用，改建不当引起的事故第5章其他类型结构事故5.1木结构事故5.2钢-混凝土组合屋架事故5.3特种结构事故5.4结构安装工程事故5.5结构耐久性事故V 目录第2篇地基与基础篇第6章综述6.1建筑工程对地基的要求6.2地基与基础的基本形式6.3常见地基与基础工程事故分类及原因综述6.4事故预防及处理对策6.5地基与基础加固方法分类第7章地基与基础工程事故及处理7.1地基沉降造成的工程事故7.2地基失稳造成的工程事故7.3基坑工程事故7.4边坡滑动工程事故7.5基础工程事故7.6地基与基础加固技术V 序言1、科目介绍本课程综合了房屋建筑学、建筑材料、材料力学、结构力学、砼结构、砌体结构、钢结构、地基与基础、结构抗震、建筑施工等课程的知识点，且理论性和实践性较强，重点考查学生分析问题能力、解决问题能力的综合运用能力。（1）课程特点和目标本课程知识点较多，理论性，实践性和综合性较强。通过课程学习，完善学生本专业课程知识体系，为从事工程结构事故分析与处理方面的工作奠定基础。课程教学目标是使学生通过课程学习，理论联系实际，了解并掌握建筑工程事故的调查，分析与处理的一般原则与方法，学会对常见工程事故具有初步分析和处理的能力，以及进一步研究的能力，了解各类工程事故形成的原因，预防措施，及其加固处理方法。（2）课程的重点和难点1．砌体结构事故原因分析和加固处理方法；2．钢结构事故原因分析和加固处理方法；3.混凝土结构事故原因分析和加固处理方法；4．地基与基础事故原因分析和加固处理方法。（3）全书的理论框架该部分内容考点比重第1篇绪论及建筑主体结构篇五大知识点知识点一：绪论知识点二：砌体结构知识点三：钢结构工程事故知识点四：混凝土结构事故知识点五：其他类型结构事故绪论：考察建筑工程的质量目标和要求，建筑工程事故的概述与分类，事故分析和处理的一般程序，结构可靠度的评判依据和原则，建筑结构现场检测方法。重点、难点：1.事故的等级和质量意识的强化。2.建筑工程事故分析与处理的一般程序。3.建筑结构现场检测方法。砌体结构：砌体结构的特点与基本质量要求，砌体结构典型事故分析方法及其处理，砌体结构常见裂缝分析及预防措施，事故原因分析和加固处理方法。1.事故的原因分析：设计方面的事故原因；施工方面的事故原因。2.事故实例分析：砌体强度不足引起的事故分析；因方案欠妥引起的事故分析；因施工失误引起的事故分析；因材料不合格或使用不当引起的事故分析。3.砌体常见裂缝分析及预防：35%V 序言地基不均匀沉降引起的裂缝；地基冻胀引起的裂缝；温度变化引起的裂缝；地震作用引起的裂缝；砌体承载力不足产生的裂缝。4.砌体结构加固处理方法裂缝处理方法；扩大砌体截面加固；外加钢筋混凝土加固；外包钢加固；钢筋网水泥砂浆层加固；增加圈梁、拉杆；其它加固方法。重点、难点1、引起砌体结构裂缝的常见因素和主要表现。2、砌体结构常见裂缝分析及预防措施。3、砌体结构的加固处理方法及其构造措施。钢结构：钢材性能及其缺陷；加工制作中存在的缺陷；运输、安装和使用存在的缺陷。可能存在的缺陷形成原因及其危害。缺陷处理方法。事故及其影响因素：承载力不足和刚度的失效；钢结构的失稳；钢结构的疲劳破坏；钢结构的脆性破坏；钢结构的腐蚀破坏。事故形成的原因及其影响因素。分析事故特点；采取积极预防措施。事故实例分析：屋盖的事故；吊车梁的事故；钢桥的事故。事故的特点及其形成原因。掌握事故分析方法和事故处理方法。钢结构加固方法：卸荷方法；改变结构计算图形的加固；加大构件截面的加固；构件连接和节点的加固。加固处理方法。加固处理方法的适用范围、优缺点、结构构造、施工工艺要点、注意事项等。重点、难点：1、引起钢结构事故的主要因素及其预防，特别是钢结构的稳定与连接。2、钢结构的加固方法及其构造措施。混凝土结构：常见裂缝及原因分析:材料方面的原因；施工方面的原因；设计方面的原因；环境和使用方面的原因；其它各种原因；结构表层缺陷。事故原因类型。事故形成原因及其危害。V 序言事故实例分析:设计失误引起的事故；施工不良引起的事故；预应力混凝土事故；结构使用、改建不当引起的事故。事故的特点及其形成原因。混凝土结构加固方法：混凝土结构的受力特点；加大截面法；外包钢加固法；粘结钢板加固法；粘碳纤维加固法；预应力加固。加固处理方法。加固处理方法的适用范围、优缺点、结构构造、施工工艺要点、注意事项等。重点、难点:1、引起混凝土结构事故的主要因素及其预防。2、混凝土结构的加固方法及其构造措施。其他类型结构事故：木结构事故：选材不当，节点制作不合格，木屋架断面过小，木屋架安装偏差。钢-混凝土组合屋架事故：节点设计不合理，焊接质量不合格等特种结构事故：开裂，错位变形，倒塌结构安装工程事故：构件在运输堆放过程中发生裂纹或断裂，构件节点拼装错位，构件拼装时扭转，预应力后张构件张拉时出现裂缝，柱子安装后实际轴线偏离设计轴线，屋架或大梁与柱子连接处焊缝不符合要求，屋架吊装顺序不对或临时稳定措施不足引起屋架倒塌，刚吊装完的屋面或楼面上临时堆放料具或预制构件超重，结构未连接成整体结构时未采取临时稳定措施，机具使用前未认真检查。结构耐久性事故。V 序言第2篇地基与基础篇三大知识点知识点一：地基与基础综述知识点二：地基与基础工程事故及处理知识点三：已有建筑物地基加固与纠斜技术地基与基础综述：事故分类及实例分析：地基沉降造成的工程事故；地基失稳造成的工程事故；基坑工程事故；边坡滑动工程事故；地震造成工程事故；特殊土地基工程事故；基础工程事故。领会：事故类型；事故的特点及其形成原因。应用：分析事故特点；采取积极预防措施。地基与基础加固处理技术：基础加宽技术；墩式托换技术；桩式托换技术；地基加固技术；综合加固技术。领会：加固处理方法。应用：掌握加固处理方法的适用范围、优缺点、施工工艺要点、注意事项等。重点、难点：1、引起地基与基础事故的主要因素及其预防。2、地基与基础的加固方法及其构造措施。65%2、考核目标考核目标按照识记，领会，简单应用和综合应用四个层次规定其应达到的能力层次要求。四个能力层次是递升的关系，后者必须建立在前者的基础上。各能力必须建立在前者的基础上。各能力层次的含义是：识记（Ⅰ）：要求考生能够识别和记忆本课程中有关概念及主要内容，并能够根据考核的不同要求，做正确的表述、选择和判断。领会（Ⅱ）：要求考生能够领悟和理解工程本课程中有关概念及内涵、外延，理解概念的确切含义、适用条件；理解相关知识的区别和联系，并能根据考核的不同要求，做出正确的判断、解释和说明。简单应用（Ⅲ）：要求考生能够根据已知的知识和事故描述，分析可能的事故原因。综合应用（Ⅳ）：要求考生能够根据事故情境，能提出预防和加固处理方法等，并能掌握加固处理方法的适用范围、优缺点、结构构造、施工工艺要点、注意事项等。3、题型分析题型分值难度特色应试技巧单选25×1′=25′低以历年考题为基础，做题的同时对相关或相邻概念多加注意。多选5×2′=10′较高名词解释5×3′=15′较高该题以历年考题为主，需要我们对这部分内容的把握，特别是一些重要概念要重点把握。V 序言简答5×6′=30′较高对于简答题主要以关键词的形式掌握。论述2×10′=20′较高对于论述题也主要以关键词的形式掌握。不同于简答题的是需要做出比较详尽的解释。主要用自己的话围绕关键词进行阐述就可以了。5、考试技巧本书是按考试大纲组织编写的，复习时应按照重点非重点侧重进行学习。具体而言，要注重以下几点1、要注重对基本概念的理解，切忌含糊不清。2、对知识点的掌握一定要全面，切忌片面性。3、要在理解的基础上进行记忆，切忌死记硬背。本课程考试一共有四大题型，各种题型都有自己相应的特点和解题方法。1、单项选择题。主要应注意：首先要认真审查题干，不要把题目的意思一开始出现理解上的偏差，然后就要仔细看每个选项，切忌刚看完一两个选项就匆匆作答。2、多项选择题。这是各种题型中难度最大的一类，错选、多选、漏选都不给分，这就要求考生一定要将各个选项与题干的题意仔细加以比较，从中挑选出最符合题意的，竭力防止多选和漏选。3、名词解释题。这种题型在复习时要注意对重点名词的关注，很多在历年试题中都有所体现，要竭尽全力去把考察频率高的关键性名词反复记忆，切记要在理解的基础上加以记忆，才能取得事半功倍的良好效果。4、简答题。这种题型答题时要注意：首先论点要全面，不要遗漏知识要点；逻辑要严密，对于各个知识要点一定要分层次仔细作答，切忌层次混乱，表达不清。5、论述题。论述题与简答题相比在内容上会更加复杂一些，主要应注意：答题时观点一定要全面，不能只答要点，对观点还要进行适当的阐述。上述分析希望能对大家通过这门课程有所帮助，相信通过大家的努力，一定会通过这门考试！嗨学学术中心V 第1篇绪论及建筑主体结构篇第1篇绪论及建筑主体结构篇第1章绪论1.1建筑工程事故的分类识记：质量事故；事故分级。1)建筑工程的质量目标和要求当结构不能满足以下功能时，即为工程事故。Ø承受正常施工和正常使用的各种作用，Ø在正常使用时具有良好的工作性能，Ø在正常维护条件下有足够的耐久性，Ø在偶然作用下保持必要的整体稳定性。2)事故原因Ø（1）管理不善：无证设计、无证施工；长官意志、盲目赶工；层层转包、层层克扣；监督检查不力。Ø（2）地基勘察及处理不当。Ø（3）设计失误：未计算即出图；盲目套用；计算模型错误；构造不合理；电算错误，用表错误等。Ø（4）施工质量差：偷工减料；擅自修改设计；违反操作规程；材料不合格等。Ø（5）使用、改建不当：随意改变用途；盲目加层、开洞。Ø按伤亡人数经济损失分一级、二级、三级、四级。领会：质量事故分类；事故分级标准。3)事故的分类（1）按事故的严重程度：重大事故或倒塌事故、严重危及安全的事故、影响使用的事故以及影响建筑外观的事故。（2）按事故发生的阶段：施工事故、使用事故、改建事故。（3）按发生部位：地基基础事故、主体结构事故、装修事故。（4）按结构类型：砌体结构事故、砼结构事故、钢结构事故等。（5）建设部分级：Ø按伤亡人数经济损失分一级、二级、三级、四级。一级：死亡30人以上，直接经济损失300万元人民币以上。二级：死亡人数10一29人，直接经济损失100一300万元人民币。三级：死亡人数3—9人，重伤20人以上，直接经济损失30—l00万元人民币。　四级：死亡人数2人以上，重伤3—19人，直接经济损失10一30万元人民币。应用：了解质量事故类型；了解事故分级标准。34 第1篇绪论及建筑主体结构篇1.2建筑工程事故分析与处理的一般程序识记：事故分析与处理的一般程序；情况调查项目；调查报告。领会：事故分析与处理的一般程序；情况调查项目内容；调查报告内容。应用：了解事故分析与处理的一般程序；了解情况调查项目内容；了解掌握调查报告编写内容。基本情况调查---结构及材料检测---复核分析---专家会商---调查报告1)基本情况调查Ø工程情况：场地，气象，环境（酸、碱、盐等条件）结构特征，事故发生时的进度或使用情况等。Ø事故情况：发生时间、经过、见证人及有关人，人员伤亡及经济损失情况。Ø水文地质资料：勘察报告与实际情况的符合程度等。Ø设计资料：设计图纸、计算书，计算简图、计算结果的正确性，构造处理等。Ø施工记录：时间、气温、风雨、日照等，施工方法，质检记录，施工日记等。Ø使用情况：用途，使用荷载，腐蚀性，变更及维修记录等。2)结构及材料检测根据不同情况对下列项目进行检测：Ø对地基进行必要的补充勘测。对桩基进行必要的检测。Ø测定建筑中所有材料的实际性能。Ø对建筑的表面缺陷进行检查，绘制裂缝图。Ø对结构内部缺陷进行检测。Ø进行必要的模型试验或现场加载试验。3)复核分析Ø对判断有问题的构件进行计算。Ø注意应按实际的情况取计算简图。Ø按实际材料强度等级、实际构件的截面尺寸及配筋进行计算。4)专家会专家会议，分析、讨论，听取有关人员的申诉，作出结论。5)调查报告内容：1、工程概况。2、事故情况3、事故调查记录。4、检测或试验报告5、复核分析。6、对事故的处理意见。7、必要的附录。1.3结构可靠度的评判依据和原则识记：评判依据和原则；评判方法。领会：评判的依据和原则；评判方法的内容。应用：了解评判的依据和原则；掌握评判方法的的适用范围。a)依据：国家及部门的规范或标准（统一标准、设计规范、施工验收规范、施工操作规程、材料试验标准等）。34 第1篇绪论及建筑主体结构篇a)评判方法：1)单一安全系数的评判方法1990年以前的建筑，（是按《钢筋砼结构设计规范》（TJ10-74）设计）按旧规范方法验算。K实=R实/S实≥β[K]K实实际构件强度检验安全系数.R实构件的实际抗力,采用实测强度按规范公式计算。材料实测强度采用设计值f。f＝fm-2σ。S实构件实际内力，按实际荷载计算。K实=R实/S实≥β[K][K]—规范规定的安全系数，见表1-2—1-4如钢筋砼受弯构件，基本安全系数=1.4，附加安全系数=1.05。[K]=1.4×1.05β—强度检验修正系数，与检测方法和精度有关。表1-22)直接加荷试验评定方法K实=q实/q标≥β[K]q标——设计需要的承载力标准值对应的荷载。q实——实际施加荷载。q实的大小：一般不加到破坏，而取某一极限值。如挠度极限（L/50）时的荷载，裂缝到1.5mm时的荷载，或取（1.5-2）q标。3)按房屋可靠性评定标准鉴定对于按现行规范设计的建筑物可按现行规范方法进行。γ0s≤Rγ0—结构重要性系数，重要取1.1，一般取1.0，临时取0.9。S—作用效应。应考虑分项系数等。γ0s≤RR——结构抗力。按实测材料强度f计算，但要考虑材料分项系数γf=fm（1-1.645σ）/γ材料分项系数γ：砌体：1.5。砼：1.35。钢筋：1.1（Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ，冷拉Ⅰ）；1.15（Ⅰ）等。结构可靠度等级：分4级：A，一级，满足规范要求。B，二级，略低于规范要求，但不影响正常使用。C，三级，不满足规范要求，影响正常使用，但不致于马上倒塌，应采取加固措施。D，四级，严重不满足规范要求，随时会发生事故。评定等级见表1.634 第1篇绪论及建筑主体结构篇1.4建筑结构现场检测方法识记：现场检测方法。领会：现场检测方法的内容。应用：根据事故特点，确定现场检测方法。1)内容（1）常规的外观检测（2）强度检测（3）材料成分发化学分析（4）内部缺陷的检测与常规的建筑结构构件的检测工作相比，对发生质量事故的结构进行检测有下列一些特点：a)检测工作大多在现场进行，条件差，环境干扰因素多。 b)对发生严重质量事故的结构工程常常管理不善，经常没有完整的技术档案，有时甚至没有技术资料，因而检测工作要周到计划。 c)对有一些强度检测常常要采用非破损或少破损的方法进行，因事故现场尤其是非倒塌事故一般不允许破坏原构件，或者从原构件上取样时只能允许有微破损，稍加加固可不影响结构承载力。 d)检测数据要公正、可靠、经得起推敲。 2)砌体结构的检测砌体裂缝的检测：钢尺或一般的米尺测裂缝的长度；塞尺，卡尺或专用的裂缝宽度测量仪测宽度。检测砌块与灰缝砂浆的强度：冲击法，点荷法，推出法，回弹法；砌体强度的检测：实物取样实验，顶出法测抗剪强度，原位轴压法测定砌体抗压强度3)砼质量的检测混凝土表面裂缝及蜂窝面积的检测：受力裂缝：脆性破坏（剪切裂缝、受压裂缝、受弯构件的压区裂缝）、延性破坏（弯曲裂缝、受拉构件裂缝、大偏心受压构件的拉区裂缝）非受力裂缝：钢筋锈蚀裂缝、温度裂缝、收缩裂缝等；Ø蜂窝面积的检测：蜂窝面积可用钢尺、直尺或百格网进行测量，以蜂窝面积占总面积的百分比计。Ø混凝土强度的非破损检测：回弹仪检测，朝圣脉冲法，超声回弹综合法Ø局部破损法检测：钻芯法，拔出法Ø混凝土内部缺陷的检测：声脉法，射线法4)钢筋的检测Ø钢筋位置的检测：直接在构件上进行，钢筋检测仪进行检测。Ø钢筋锈蚀程度的检测：直接观测法，自然电位测量法。Ø钢筋实际应力的测定测定步骤：①凿除保护层、粘贴应变片②削磨钢筋面积，量测钢筋应变③钢筋实际应力计算34 第1篇绪论及建筑主体结构篇①重复测试，得到理想结果。1)钢结构构件的检测检测的主要内容有:Ø外观平整度的检测；Ø构件长细比，平整度及损伤的检测；Ø连接的检测（重点）：焊接连接，焊钉（栓钉）连接，螺栓连接，高强螺栓连接等Ø钢材及焊条的材料力学性能，必要时再检测其他化学成分。1.5本章重点、难点1.事故的等级和质量意识的强化。2.建筑工程事故分析与处理的一般程序。3.建筑结构现场检测方法。第2章砌体结构2.1事故的原因分析识记：设计方面的事故原因；施工方面的事故原因。领会：事故原因类型。应用：了解事故形成原因及其危害。事故的原因分析：设计方面的事故原因；施工方面的事故原因。（1）设计方面的事故原因：Ø设计马虎，不够细心；Ø整体方案欠佳，尤其是未注意空旷Ø忽视墙体高厚比和局部承压的计算；Ø未注意构造要求。(2)施工主要原因:Ø砌筑质量差；Ø在墙体上任意开洞，或拆了脚手架，脚手眼未及时填好或填补不实，过多地消弱了断面；Ø不注意临时支撑；Ø对材料质量把关不严。2.2事故实例分析识记：事故实例分析与处理领会：砌体强度不足引起的事故分析；因方案欠妥引起的事故分析；因施工失误引起的事故分析；因材料不合格或使用不当引起的事故分析。应用：掌握事故分析方法和事故处理方法。事故实例分析：1)砌体强度不足引起的事故分析；2)因方案欠妥引起的事故分析；3)因施工失误引起的事故分析；4)因材料不合格或使用不当引起的事故分析。34 第1篇绪论及建筑主体结构篇2.3砌体常见裂缝分析及预防识记：地基不均匀沉降引起的裂缝；地基冻胀引起的裂缝；温度变化引起的裂缝；地震作用引起的裂缝；砌体承载力不足产生的裂缝。领会：裂缝形成的原因及其特点。应用：掌握常见裂缝预防措施。1)地基不均匀沉降引起的裂缝；预防措施：Ø合理设置沉降缝Ø加强上部的刚度和整体性，提高抗剪能力；Ø加强地基验槽工作；Ø不宜将建筑物设置在不同刚度的地基上。2)地基冻胀引起的裂缝；预防措施：Ø一定要将基础的埋置深度到冰冻线以下。Ø当基础不能做到冰冻线以下时，应采取换土(换成非冻胀土)等措施消除土的冻胀；Ø用单独基础，采用基础梁承担墙体重量，其两端支于单独基础上。3)温度变化引起的裂缝；预防措施：Ø根据实际情况设置伸缩缝；Ø在施工中要保证伸缩缝的合理做法，使之能起作用；Ø屋面如为整浇混凝土,或虽为装配式屋面板，但其上有整浇混凝土面层，则要留好施工带；Ø屋面施工最好避开高温季节；Ø遇有长的现浇屋面混凝土挑檐、圈梁时，可分段施工，预留伸缩缝。4)地震作用引起的裂缝；对砌体结构，要求在地震作用下不产生任何裂缝一般是做不到的，但设计和施工中采取一定的措施，做到在地震作用下少开裂，不大开裂，并做到“大震不倒”是可能的。能采取的措施主要有：Ø应按结构抗震设计要求规范设置圈梁，注意圈梁应闭合，遇有洞口时要满足搭接要求；Ø设置构造柱；5)砌块房屋的裂缝分为受力裂缝与非受力裂缝两大类。在各种荷载直接作用下墙体产生的相应形式的裂缝称为受力裂缝。而由于砌体收缩、温湿度变化、地基沉降不均匀等引起的裂缝则为非受力裂缝，又称为变形裂缝。Ø伸缩缝间距应当合理设置；Ø在砌块生产方面应当加强质量控制；Ø砌块房屋施工方面也要加强管理；Ø增强基础圈梁刚度，适当增加平面上圈梁布置的密度；Ø确保屋面保温层的隔热效果，防止屋面防水层失效、渗漏；Ø在屋盖上设分隔缝；Ø顶层圈梁或支承梁的梁垫均不得与屋面板整浇；34 第1篇绪论及建筑主体结构篇Ø屋盖保温层上的砂浆找平层与周边女儿墙间应断开，留出沟槽，用松软防水材料填塞。Ø加强顶层内、外纵墙端开间门窗洞口周边的刚度。1)砌体承载力不足产生的裂缝主要观察裂缝宽度和长度随时间的发展情况，在观测的基础上认真分析原因，及时采取有效措施，以避免重大事故的发生。2)裂缝处理方法一旦砌体出现裂缝,首先要分析裂缝的原因，并观察其发展状态。这可以从构件受力的特点，建筑物所处的环境条件，以及裂缝所处的处置，出现的时间及形态综合加以判断。在裂缝原因已经查清的基础上，采取有效措施补强。对于不至于危机安全的裂缝可用灌缝、封闭的办法。而对于危机安全的裂缝，则应进行加固。对不危及安全的裂缝最常用的是灌浆法处理。Ø当裂缝较细，裂缝数量较多，发展已基本稳定时可用压力灌浆法补强；Ø当裂缝较宽时，可以在灰缝内嵌上钢筋，然后再砂浆填缝；Ø当裂缝很宽，发展不稳定而危及安全时，则必须进行强度加固。2.4砌体的加固方法识记：裂缝处理方法；扩大砌体截面加固；外加钢筋混凝土加固；外包钢加固；钢筋网水泥砂浆层加固；增加圈梁、拉杆；其它加固方法。领会：裂缝处理方法；加固处理方法。应用：掌握裂缝处理方法和加固处理方法的适用范围、优缺点、结构构造、施工工艺要点、注意事项等。Ø扩大砌体截面加固:适用于砌体承载力不足但裂缝尚属轻微，要求扩大面积不是很大的情况。方法：新旧砌体咬搓结合，钢筋连接。Ø外加钢筋混凝土加固:形式分为单面、双面、四面包围;Ø外包钢加固:快捷，高强，施工快且不要养护期；Ø钢筋网水泥砂浆层加固:使墙体形成组合墙体，俗称夹板墙;Ø增加圈梁、拉杆;Ø其它加固方法。2.5本章重点、难点1、引起砌体结构裂缝的常见因素和主要表现。2、砌体结构常见裂缝分析及预防措施。3、砌体结构的加固处理方法及其构造措施。第3章钢结构工程事故3.1钢结构的缺陷识记：钢材性能及其缺陷；加工制作中存在的缺陷；运输、安装和使用存在的缺陷。领会：可能存在的缺陷形成原因及其危害。应用：掌握缺陷处理方法。钢结构缺陷的产生，主要取决于钢材的性能和成型前已34 第1篇绪论及建筑主体结构篇有的缺陷、钢结构的加工制作和安装工艺、钢结构的使用维护方法等因素。按照严重程度分为：Ø轻微缺陷：不影响建筑结构的承载力、刚度及其完整性，也不影响建筑结构的近期使用；Ø使用缺陷:非破坏性缺陷。它不影响建筑结构的承载力，但却影响其使用功能，或使结构的使用性能下降，有时还会使人产生不舒适感和不安全感。例如，钢粱较大的挠度等Ø危及承载力缺陷:由于材料强度不足、构件截面尺寸不够、构件残缺有伤、安装连接构造质量低劣等原因直接威胁到构件甚至整个结构的承载力和稳定性。1)钢材性能及其缺陷Ø化学成分：（目前建筑结构用钢主要有低碳钢与底合金钢两种）铁（99%）、碳（0.14%-0.22%）、微量元素,其中硫（≤0.035%-0.050%）、磷（≤0.035%-0.045%）是常见有害元素，应重点检测，控制含量。Ø物理力学性能：常用的强度（屈服强度、抗拉强度和塑性-伸长率、截面收缩率），冷弯，冲击韧性，可焊性，疲劳，冷脆，腐蚀，时效，高温蠕变脆性。钢材的高温蠕变性：指钢材在高温及长期应力作用下会出现蠕变脆的现象。钢材的冷脆：指钢材随温度降低，其逆性和韧性逐渐降低（即钢材逐渐变脆）现象。Ø钢材的缺陷：发裂、夹层、微孔、白点、内部破裂、氧化铁皮、斑疤、夹渣、夹砂、划痕、切痕、过热、过烧、脱碳、机械性能不合格，化学成分不合格或严重偏析。建筑工程中的缺陷按其严重程度不同可分为轻微缺陷、使用缺陷、危及承载力缺陷。2)钢结构在加工制作中可能产生的缺陷：Ø选用钢材的性能不合格；Ø矫正时引起的冷热硬化；Ø放样尺寸和孔中心的偏差；Ø切割边未作加工或加工未达到要求；Ø孔径误差；Ø冲孔未作加工，存在有硬化区和微裂纹；Ø构件的冷加工引起的钢材硬化和微裂纹；Ø构件的热加工引起的残余应力等；3)钢结构在焊接过程中可能发生的缺陷Ø热影响区母材的塑性、韧性降低，使钢材硬化、变脆和开裂；Ø焊接残余应力和残余应变；Ø各种焊接缺陷，如裂纹、焊瘤、烧穿、弧坑、气孔、夹渣、咬边、未熔合和未焊透等；Ø焊接带来的应力集中等；4)铆钉连接可能给钢结构带来的缺陷主要有：34 第1篇绪论及建筑主体结构篇Ø铆钉孔引起构件截面消弱；Ø铆合质量差，铆钉松动；Ø铆合温度过高，引起局部钢材硬化；Ø板件间密度不够等；1)钢结构的螺栓连接可能发生的缺陷Ø螺栓孔引起构件截面消弱；Ø普通螺栓连接在长期动荷载作用下的螺栓松动；Ø高强度螺栓连接预应力松弛引起的滑移变形；Ø螺栓及其附件钢材质量不符合设计要求；2)钢结构的防护涂层缺陷：显刷纹，流挂，皱纹，失光，不沾，透色，颜色不匀，光泽不良，回粘，剥离，变色褪色，起泡，粉化，龟裂，不盖地。3)钢结构在运输、安装过程中，可能发生的缺陷Ø运输过程中引起结构或其构件产生较大变形和损伤；Ø吊装过程中引起结构或其构件产生较大变形和局部失稳；Ø安装过程中没有足够的临时支撑或锚固，导致结构或其构件产生较大的变形，丧失稳定性，甚至倾覆等；Ø施工连接（焊缝、螺栓连接）的质量不满足设计要求；4)钢结构在使用过程中可能发生的缺陷有Ø钢结构承载力和刚度失效；Ø钢结构失稳；Ø钢结构疲劳破坏；Ø钢结构脆性断裂；Ø钢结构腐蚀破坏；Ø由于地基不均与沉降等原因造成的结构损坏；这些可能发生的缺陷都是直接或间接由于使用荷载和条件的改变以及使用环境的变化所引起的。钢筋混凝土组合材料性能上比钢结构有优势，所以出现上述缺陷的可能性比较小。3.2钢结构的事故及其影响因素识记：承载力不足和刚度的失效；钢结构的失稳；钢结构的疲劳破坏；钢结构的脆性破坏；钢结构的腐蚀破坏。领会：事故形成的原因及其影响因素。应用：分析事故特点；采取积极预防措施。1）承载力不足和刚度的失效；钢结构承载力失效：指正常使用状态下结构或连接因材料强度被超越而导致破坏。钢结构刚度失效：指产生影响其继续承载或正常使用的塑性变形或振动。2）钢结构的失稳；钢结构的失稳主要发生在轴压、压弯、和受弯构件。钢结构由于材料强度高，所用截面相对较小，也就最容易产生失稳。3）钢结构的疲劳破坏；34 第1篇绪论及建筑主体结构篇钢结构的疲劳破坏往往是在其循环应力反复作用下发生的。1）钢结构的脆性破坏；钢结构的脆性破坏是其极限状态最危险的破坏形式之一。2）钢结构的腐蚀破坏；3）钢结构的火灾事故；Ø火灾对钢结构的危害耐火性差是钢结构的缺点。一旦发生火灾，钢结构很容易遭受破坏而倒塌。如美国纽约世贸中心大楼的。钢结构在火灾中的失效分析200℃以下时变化不大；250℃左右时，钢材的抗拉强度反而有较大提高，而塑性和冲击韧性下降（蓝脆现象）。超过300℃时，钢材的、和开始显著下降，而塑性伸长率显著增大，钢材产生徐变。当温度超过400℃时，屈服强度、抗拉强度和弹性模量急剧降低。600℃时，屈服强度、抗拉强度和弹性模量均接近于零，承载力几乎完全丧失。Ø钢结构的防火防护方法主要有紧贴包裹法：采用防火涂料紧贴钢结构的外露表面，将钢构件包裹起来。空心包裹法：采用防火板、石膏板、蛭石板、硅酸钙盖板、珍珠岩板将钢构件包裹起来。实心包裹法：一般采用混凝土，将钢结构浇注在其中。钢结构防火方法的选择以构件的耐火极限要求为依据，防火涂料是最为流行的做法。4）钢结构设计和钢结构安装的稳定性中重要性因为钢结构设计不当，很容易引起构件整体稳定不满足要求。比如长细比参数如果过大；钢结构安装过程中由于结构并未完全形成一个设计要求的受力整体或其整体刚度较弱，需要设置临时支承。若临时支承体系不完善，轻则会使部分构件丧失整体稳定，重则造成整个结构的倒塌或倾覆。3.3事故实例分析识记：屋盖的事故；吊车梁的事故；钢桥的事故。领会：事故的特点及其形成原因。应用：掌握事故分析方法和事故处理方法。1）屋盖的事故Ø钢屋盖事故类型（1）桁架杆件弯曲。34 第1篇绪论及建筑主体结构篇（2）桁架杆件局部弯曲。（3）屋架垂直偏差。（4）桁架节点板弯曲。（5）桁架节点板开裂。（6）屋架支座节点连接损坏。（7）屋架挠度超标准。（8）屋盖支撑屈曲。（9）屋盖倒塌。钢屋架是屋盖中的主要结构，其最普遍的损坏形式是杆件弯曲和杆件局部弯曲，个别情况弯曲值达100mm，并超过杆件长度的1/50。表10-1是前苏联对20个冶金厂66个车间有不同程度破坏的770榀屋架所作的分析。而损坏最多的杆件是屋架腹杆（表10-2），其中以受压腹杆最为危险，它的弯曲频数比受拉腹杆高出3倍。在一般屋架中约有70%的受压腹杆存在弯曲，平均弯曲矢高为10~15mm，个别达100mm。弯曲方向主要为出屋架平面，其中以跨中附近的柔性腹杆破坏最频。上弦杆损坏情况最少，这是由于上弦杆有足够大的断面，与屋盖构件和支撑有较好的连接。Ø钢屋盖事故原因分析屋盖中屋架和托架是主要构件，其薄弱环节是长细比大的受压腹杆、屋架与柱连接节点、端部受拉斜撑和天窗斜撑。Ø制作和安装中的原因：（1）构件几何尺寸超过允许偏差，由于矫正不够、焊接变形、运输安装中受弯，使杆件有初弯曲，引起杆件内力变化。（2）屋架或托架节点构造处理不当，形成应力集中；檩条错位或节点偏心。（3）腹杆端部与弦杆距离不合要求，使节点板工作恶化，出现裂缝。（4）桁架杆件尤其是受压杆件漏放连接垫板，造成杆件过早丧失稳定。（5）桁架拼接节点质量低劣，焊缝不足，安装焊接不符合质量要求（6）任意改变钢材要求，使用强度低的钢材或减小杆件设计截面。（7）桁架支座固定不正确，与计算简图不符，引起杆件附加应力。（8）违反屋面板安装顺序；屋面板搁置面积不够、漏焊。（9）忽视屋盖支撑系统作用，支撑薄弱，有的支撑弯曲。（10）屋面施工违反设计要求，任意增加面层厚度，使屋盖重量增加。Ø使用中的原因：（1）屋面超载，尤其是某些工厂不定期清扫屋面积灰，使屋面上超载，发生事故。（2）没经预先设计而在非节点处悬挂管道或重物，引起杆力变化。（3）使用过程中高温作用和腐蚀，影响屋盖承载能力。（4）重级工作制吊车运行频繁，产生对屋架的周期性作用，造成屋盖损伤破坏。34 第1篇绪论及建筑主体结构篇（5）使用中切割或去掉屋盖中杆件等。除了上述损坏事故原因外，设计中考虑不周或错误，也是屋盖产生事故。设计上的原因有屋盖结构设计方案不合理、支撑考虑不周、计算简图不符实际、荷载估计错误、计算和图纸出错等。Ø钢网架结构事故类型Ø钢网架结构事故按事故造成的危害和损失程度可分为：（1）恶性事故。网架结构整体或部分塌落，造成了生命和财产的重大损失。（2）严重事故。网架结构虽未塌落，但已丧失了承载能力，不能正常使用，不得不报废或重建，造成经济上的重大损失。（3）重大事故。事故发生后，网架整体或较多的杆件、节点经过处理或加固后仍可继续使用，但造成了较大的经济损失。（4）小事故。网架结构在制造、安装或使用初期，发现局部存在问题和隐患，但可以用较少的时间和资金予以解决，不影响以后的正常使用。按事故存在的范围可分为：（1）整体事故。网架结构整体塌落或局部有严重缺陷，影响了结构的完整性，使结构丧失了承载能力和正常使用能力。（2）局部事故。网架结构局部有缺陷或严重缺陷，必须及时处理，才能保证结构安全正常地使用。Ø按造成事故因素的多少可分为：（1）单一因素事故。由于一种因素造成的事故。（2）多种因素事故。由于多种因素组合所造成的事故，但其中可以找出最主要的因素。（3）复杂因素事故。造成事故的因素很多，但一时难以确切断定何者为主要因素。Ø事故的主要表现为：（1）杆件弯曲。（2）杆件断裂。（3）杆件与节点焊缝连接破坏。（4）节点板变形或断裂。（5）焊缝不饱满或有气泡、夹渣、微裂缝超过标准。（6）高强螺栓断裂或从球节点中拔出。（7）杆件在节点相碰，支座腹杆与支承结构相碰。（8）支座节点移位。（9）网架挠度过大，超过了规定的要求。（10）网架结构倒塌。Ø钢网架结构事故原因Ø设计原因:34 第1篇绪论及建筑主体结构篇（1）结构型式选择不合理，支撑体系或再分杆体系设计不周，网架尺寸不合理。如当采用正交正放网架时，未沿周边网格上弦或下弦设置封闭的水平支撑，致使网架不能有效传递水平荷载。（2）力学模型、计算简图与实际不符。如网架支座构造属于两向约束时，计算时按三向约束考虑。（3）计算方法的选择、假设条件、电算程序、近似计算法使用的图表有错误，未能发现。（4）杆件截面匹配不合理，忽视杆件初弯曲、初偏心和次应力的影响。（5）荷载低算和漏算，或由于网架工况复杂，荷载组合不当。对自然灾害（如地震、风振、温度变化、积水积雪、火灾、大气或有害气体及物质的腐蚀性等）估计不足或处置不当，或对一些大中型网架结构应该进行的非线性分析，稳定性分析，支座不均匀沉降、不均匀侧移，重型桥式吊车对网架的影响，中、重级悬挂吊车对网架的疲劳验算等，没有进行验算和分析。（6）材料（包括钢材、焊条等）选择不合理。（7）网架结构设计计算后，不经复核就增设杆件或大面积的代换杆件，从而导致超强度设计值杆件的出现。（8）设计图纸错误或不完备。如几何尺寸标注不清或矛盾，对材料、加工工艺要求、施工方法及特殊节点的特殊要求有遗漏或交代不清等。（9）节点型式及构造错误、节点细部考虑不周全。Ø制作原因:（1）材料验收及管理混乱，不同钢号、规格材料混杂使用，特别是混用了可焊性差的高碳钢，钢管管径与壁厚有较大的负偏差，拼装前杆件有初弯曲而不调直。（2）杆件下料尺寸不准，特别是压杆超长，拉杆超短。（3）不按规范规定对钢管剖口，对接焊缝焊接时不加衬管或不按对接焊缝要求焊接。（4）高强螺栓材料有杂质，热处理时淬火不透，有微裂缝。（5）球体或螺栓的机加工有缺陷，球孔角度偏差过大。（6）螺栓未拧紧，网架在使用期间在接缝处出现缝隙，螺栓受水气浸入而锈蚀。（7）支座底板及与底板连接或肋板采用氧气切割而不将其端面刨平，组装时不能紧密顶紧，支座受力时产生应力集中或改变了传力路线。（8）焊缝质量差，焊缝高度不足，未达到设计要求。Ø拼装和吊装原因:（1）胎具或拼装平台不合规格即进行网架拼装，使单元体产生偏差，最后导致整个网架的累积误差很大。（2）焊接工艺、焊接顺序错误，产生很大的焊接应力，造成杆件或整个网架变形。34 第1篇绪论及建筑主体结构篇（3）杆件或单元或整个网架拼装后有较大的偏差而不修正，强行就位，造成杆件弯曲或产生很大的次应力。（4）对网架施工阶段的吊点反力、杆件内力、挠度等不进行验算，也不采取必要的加固措施。（5）施工方案选择错误，分条分块施工时，不采取正确的临时加固措施，使此局部网架为几何可变体系。（6）网架整体吊装时采用多台起重机或拔杆，各吊点起升或下降时不同步，用滑移法施工时，牵引力和牵引速度不同步，使部分杆件弯曲。（7）支座预埋钢板、锚栓位置偏差较大，造成网架就位困难，为图省事而强迫就位或预埋板与支座底板焊死，从而改变了支承的约束条件。（8）看图有误或粗心，导致杆件位置放错。（9）不经计校核，随意增加杆件或网架支承点。Ø钢网架结构质量事故处理方法Ø对网架结构设计及加工、安装文件资料进行全面查阅:（1）增设杆件，改变原网架的受力状态；（2）减轻屋面重量；（3）更换刚度不足或损坏的杆件；（4）增大杆件截面；2）轻型钢结构Ø轻型钢结构是一个很模糊的概念，没有严格的定义。以下结构都可称为轻型钢结构：①由冷弯薄壁型钢组成的结构；②由热轧轻型型钢（工字钢、槽钢、H型钢、L型钢、T型钢等）组成的结构；③由焊接轻型型钢（工字钢、槽钢、H型钢、L型钢、T型钢等）组成的结构；④由圆管、方管、矩形管组成的结构；⑤由薄钢板焊成的构件组成的结构；⑥由以上各种构件组成的结构。轻型钢结构因具有用钢量省、造价低、供货迅速、安装方便、外形美观、内部空旷等特点。Ø轻型钢结构在设计时要注意构件的长细比和挠度是否满足要求，注意提出合理的防腐措施；制造和安装时要注意控制连接部位的质量，对整体结构的防腐处理。Ø目前常见的破坏形式如下：1．门式刚架承重结构的失稳破坏2．檩条、墙梁的屈曲3．轻型屋面板被风载掀起4．屋面板锈蚀，严重时使板产生孔洞，甚至断裂5．屋面漏雨，影响正常使用Ø轻钢结构事故原因：1．冷弯薄壁型钢的翼缘宽厚比太大或卷边尺寸太小，以致于对翼缘没有起到加强作用，而使受压翼缘刚度不足，引起翼缘局部屈曲。34 第1篇绪论及建筑主体结构篇2．设计人员通常在设计中未考虑扭转应力，荷载作用在檩条等构件翼缘时，常常不通过截面的剪切中心，使构件产生扭转。3．屋面板未能有限地阻止檩条侧向和扭转变形，而设计中又未考虑到这一因素，或没有为檩条提供足够的跨间拉条和支座处抵抗转动的约束，以致檩条产生扭转、侧向弯曲或弯扭屈曲。4．结构所处环境条件差，涂层质量差或维护管理不及时，使钢材锈蚀。5．轻钢屋面彩钢板与檩条通常采用的自攻螺丝、拉铆钉连接，在风吸力长期作用下易造成扩孔，最终导致漏水。3）钢吊车梁系统事故Ø国内外对工厂使用中吊车梁系统进行了大量调查，调查资料表明吊车梁系统大部分破坏发生在下列部位：1．实腹式吊车梁实腹式吊车梁上翼缘与腹板焊缝和上翼缘与加劲肋间焊缝是最常见的损坏部位，然后带连腹板或翼缘板开裂，这些裂缝有明显的疲劳特征。2．桁架式吊车梁桁架式吊车梁过去常采用铆接和焊接，损坏比实腹式吊车梁严重，上弦有严重应力集中和扭矩作用，导致疲劳裂缝开展。3．制动梁（制动桁架）制动结构实际工作状态极复杂，与计算简图不符，故损坏严重，损坏部位如下：（1）制动梁板与吊车梁连接焊缝开裂（2）制动梁上板开裂（3）制动桁架节点板开裂、断裂，节点板开裂（4）垂直支撑斜杆裂缝、断裂（5）制动桁架杆件扭曲或裂缝（6）辅助桁架腹杆开裂、断裂4．吊车梁系统与柱连接处（1）制动系统与柱连接焊缝开裂或螺栓松动（2）吊车梁与柱水平连接板焊缝开裂或螺栓松动（3）吊车梁与柱垂直连接焊缝开裂或螺栓松动（4）垂直连接板（隔板）开裂（5）吊车梁与吊车梁、吊车梁与柱连接螺栓松动其中第（1）种损坏是最常见的破坏5．吊车轨道及车挡（1）轨道顶面和侧面磨损（2）轨道接头处损坏（3）轨道腹板处裂缝，通常在接头和孔附近（4）采用弯钩螺栓连接轨道的吊车梁最易损坏，弯钩螺栓自行伸直拉出，使轨道位移（5）采用双螺栓压板连接轨道和吊车梁，基本可靠，少数车间会连接松动、轨道横向位移（6）车挡固定连接松动吊车梁系统破损严重情况，国外有份调查资料（冶金企业吊车梁，使用6—10年），损坏统计如下：吊车梁有裂缝占30%；制动结构有裂缝占25%；吊车梁系统与柱子连接破坏占50%；吊车轨道固定连接件破坏占80%；吊车轨道出现不容许偏心的占20%，而有几何偏差的占70%；国内对某些钢厂吊车梁调查中也发现吊车梁系统破损严34 第1篇绪论及建筑主体结构篇重。Ø吊车梁系统事故原因1．设计原因（1）设计荷载及其作用特点考虑不周全：吊车荷载以集中轮压形式作用在吊车梁长度方向任意点，轮压大小与许多因素有关。吊车和荷载总是偏心地作用于吊车梁上，使吊车梁除承受一组轮压荷载外，还有其产生的动集中扭矩；吊车行驶中产生纵向、横向水平力，尚有卡轨产生的卡轨力，卡轨力在数值上大大超过横向制动力，这类卡轨力很难计算其值。吊车梁中应力状态实际上十分复杂，而在现行钢结构规范中仅考虑了σx（弯曲应力）、τxy（剪应力）、σc（局部挤压应力），而对其它应力没有涉及。吊车梁荷载另一特点是反复的作用使钢材疲劳，形成疲劳特征的损坏，疲劳是细微裂纹扩展的过程，目前疲劳强度验算尚较粗糙。（2）吊车梁系统构造与计算简图不全一致：设计时大多数吊车梁是按实腹式简支梁或静定桁架梁计算，但实际上吊车梁与吊车梁，在上翼缘及腹板处用连接板连接，上面尚有连续铺设的钢轨，使简支吊车梁成为一定程度连续梁；吊车梁与制动系统的连接，使吊车梁与制动系统共同工作，带来计算中未考虑的因素；吊车梁与柱子的连接，使梁与柱形成不同程度的嵌固作用，限制了支座处自由转动，使吊车梁支座处产生负弯矩和转角，导致此处节点破坏。2.施工原因：（1）制作和安装偏差：吊车梁系统位置相对偏移、轨道安装偏心、轨道不平和弯曲，这些给吊车梁带来了复杂的应力，易使吊车梁疲劳损伤。（2）焊缝缺陷：在焊缝和热影响区金属母材存在微小裂缝；焊缝中有夹渣、气孔、凹槽、咬肉及焊缝厚度不足，这些缺陷是裂纹源，在重复荷载下扩展，导致吊车梁系统疲劳破坏。对于铆接结构，铆钉填孔不实，在孔处产生应力集中，易导致裂缝。3．使用管理方面（1）吊车超载运行，或吊车改换大吨位，使吊车梁超载工作。（2）没有定时检查，及时维修，如轨道偏心，连接螺栓松动、吊车形式晃动、冲击、卡轨等没有及时纠正。3.4钢结构加固方法识记：卸荷方法；改变结构计算图形的加固；加大构件截面的加固；构件连接和节点的加固。领会：加固处理方法。应用：掌握加固处理方法的适用范围、优缺点、结构构造、施工工艺要点、注意事项等。1)钢结构加固的基本要求1.钢结构加固的一般规定1）钢结构的加固应根据可靠性鉴定所评定的可靠性等级和结论进行。2）加固后钢结构的安全等级应根据结构破坏后果的严重程度、结构的重要性（等级）和加固后建筑物功能是否改变、结构使用年限确定。334 第1篇绪论及建筑主体结构篇）钢结构加固设计应与实际施工方法紧密结合，并应采取有效措施保证新增截面、构件和部件与原结构连接可靠，形成整体共同工作。4）对于高温、腐蚀、冷脆、振动、地基不均匀沉降等原因造成的结构损坏，提出其相应的处理对策后再进行加固。5）对于可能出现倾斜、失稳或倒塌等不安全因素的钢结构，在加固之前，应采取相应的临时安全措施，以防止事故的发生。6）在加固施工过程中，若发现原结构或相关工程隐蔽部位有未预及损伤或严重缺陷时，应立即停止施工，会同加固设计者采取有效措施后方能继续施工。7）钢结构的加固设计应综合考虑其经济效益。应不损伤原结构，避免不必要的拆除或更换。2.钢结构加固的计算原则1）计算简图应与实际情况相符，并应适当考虑结构实际工作中的有利因素，如结构的空间作用、新结构与原结构的共同工作等。2）结构的验算截面，应考虑损伤、缺陷、裂缝和锈蚀等不利影响。计算中尚应考虑加固部分与原构件协同工作的程度、加固部分可能的应变滞后的情况等，对其总的承载能力予以适当折减。3）承载能力验算时，应考虑结构实际工作中的荷载偏心、结构变形和局部损伤、施工偏差以及温度作用等不利因素使结构产生的附加内力。4）加固后使结构重量增加或改变原结构传力路径时，应对建筑物的基础进行验算。5）对焊接结构，加固时原有构件或连接的实际应力值应小于0.55fy，且不得考虑加固构件的塑性变形发展；非焊接钢结构加固时，其实际应力值应小于0.7fy。当不满足时，不得在负荷状态下进行加固。2)钢结构加固的计算原则1）计算简图应与实际情况相符，并应适当考虑结构实际工作中的有利因素，如结构的空间作用、新结构与原结构的共同工作等。2）结构的验算截面，应考虑损伤、缺陷、裂缝和锈蚀等不利影响。计算中尚应考虑加固部分与原构件协同工作的程度、加固部分可能的应变滞后的情况等，对其总的承载能力予以适当折减。3）承载能力验算时，应考虑结构实际工作中的荷载偏心、结构变形和局部损伤、施工偏差以及温度作用等不利因素使结构产生的附加内力。4）加固后使结构重量增加或改变原结构传力路径时，应对建筑物的基础进行验算。5）对焊接结构，加固时原有构件或连接的实际应力值应小于0.55fy，且不得考虑加固构件的塑性变形发展；非焊接钢结构加固时，其实际应力值应小于0.7fy。当不满足时，不得在负荷状态下进行加固。3)钢结构的加固方法Ø结构的卸荷方法34 第1篇绪论及建筑主体结构篇Ø改变结构计算图形的加固Ø加大构件截面的加固Ø连接的加固与加固件的连接Ø焊接连接的加固Ø螺栓和铆钉连接的加固Ø节点板和连接的加固Ø裂纹的修复与加固钢结构的连接形式有焊缝连接，螺栓连接和铆钉连接。其中焊缝连接是现代钢结构最主要的连接方式。3.5本章重点、难点1、引起钢结构事故的主要因素及其预防，特别是钢结构的稳定与连接。2、钢结构的加固方法及其构造措施。第4章混凝土结构事故分析与处理4.1常见裂缝及原因分析识记：材料方面的原因；施工方面的原因；设计方面的原因；环境和使用方面的原因；其它各种原因；结构表层缺陷。领会：事故原因类型。应用：了解事故形成原因及其危害。1）材料方面的原因；Ø水泥的安全性不合格;Ø水泥的水化热引起过大的温差；Ø混凝土拌合物的泌水和沉陷；Ø混凝土配合比不当；Ø外加剂使用不当；Ø砂、石含泥或其他有害杂质超过规定；Ø骨料中有碱性骨料或已风化的骨料；Ø混凝土的干缩2）施工方面的原因；Ø外加掺合剂拌合不均匀；Ø搅拌和运输时间过长；Ø泵送混凝土过量增用水泥及加水；Ø浇筑顺序失误；Ø浇注速度过快；Ø捣固不实；34 第1篇绪论及建筑主体结构篇Ø混凝土终凝前被扰动；Ø保护层太薄，箍筋外只有水泥浆；Ø滑模施工时工艺不当；Ø施工缝处理不当，位置不正确；Ø滑膜支撑下沉，模板变形过大；Ø模板拼接不严，漏浆漏水；Ø拆模过早；混凝土硬化前受震动或达到预定强度前过早受载；Ø养护差，早期失水太多；Ø混凝土养护初期受冻；Ø构件运输、吊装或堆放不当。混凝土的冬季施工：凡根据当地多年气温资料室外日平均气温连续5d稳定低于5℃时，就应采取冬期施工的技术措施进行混凝土施工。混凝土的微裂中沿骨料和水泥石界面的微裂缝，呈月牙形，两端尖细中间宽粗，称（粘结）裂缝。1）设计方面的原因；Ø设计承载力不足；Ø细部构造处理不当；Ø构建计算简图与实际受力情况不符；Ø局部承压不足；Ø设计中未考虑某些重要的次应力作用。例：北京某校教室楼为三层砖混结构，二、三层为现浇钢筋混凝土大梁和预制楼板，屋盖为木屋架、瓦屋面，西侧辅助房间及楼梯间为四屋钢筋混凝土现浇楼盖。房屋中部有两个空旷楼梯间，三层是一个56m宽12m的大房间；房北端为阶梯教室，室内填土从北向南坡下。此楼设计时即发现基础落在不均匀土层上：东南角下为较坚实的亚粘土，西北角却有高压缩性有机土及泥炭层。当时未选择移址建造而是对可能位于软弱层上的基础采用钢筋混凝土条形基础，并降低地基承载力计算值，同时在二、三层楼板下设置圈梁。此楼建成使用后第二年即多处开裂，房屋微倾，不得不停止使用，12年后进行加固。请综合以上情况分析建筑出现倾斜和裂缝可能的原因?答：1.原有地基不良。东南角硬，西北角较软。2.原有设计方案条形基础＋圈梁＋降低地基承载力计算值）不足以解决基础不均匀沉降问题3.设计方案有严重错误。西北角软，但阶梯教室却是西北角重，东南轻4.建筑刚度不足2）环境和使用方面的原因；Ø环境温度与湿度的急剧变化；34 第1篇绪论及建筑主体结构篇Ø冻胀、冻融作用；Ø钢筋锈蚀；锚具（锚头）失效；Ø腐蚀性介质作用；Ø使用超载；Ø反复荷载作用引起疲劳；Ø振动作用；Ø地基沉降；Ø高温（火灾）作用。1）其它各种原因；火灾、地震作用，燃气爆炸，撞击作用等。2）结构表层缺陷。混凝土结构常见的表层缺陷有：蜂窝、麻面、孔洞、露筋、表皮酥松、缺棱掉角等。Ø浇筑大体积混凝土的浇筑方案有（全面分层）、（分段分层）和）（斜面分层）。Ø混凝土的初期收缩是由于（水分蒸发）而产生的。Ø混凝土中最大水灰比不小于（0.6）。Ø大体积混凝土浇筑优先选择（粉煤灰）水泥。Ø碱骨科反应：指混凝土中水泥、外加剂、掺合料或拌和水中的可溶碱（K+）溶于混凝土孔隙液中,与骨料中能与碱反应的活性成分(如sio2)在混凝土硬化后逐渐产生反应,生成含碱的凝胶体,吸水膨胀,使混凝土产生内应力而开裂。4.2事故实例分析识记：设计失误引起的事故；施工不良引起的事故；预应力混凝土事故；结构使用、改建不当引起的事故。领会：事故的特点及其形成原因。应用：掌握事故分析方法和事故处理方法。1）设计失误引起的事故；2）施工不良引起的事故；3）预应力混凝土事故；4）结构使用、改建不当引起的事故。4.3混凝土结构加固方法识记：混凝土结构的受力特点；加大截面法；外包钢加固法；粘结钢板加固法；粘碳纤维加固法；预应力加固。34 第1篇绪论及建筑主体结构篇领会：加固处理方法。应用：掌握加固处理方法的适用范围、优缺点、结构构造、施工工艺要点、注意事项等。1）混凝土结构的受力特点；2）加大截面法；例：某轴心受压钢筋混凝土柱如图，高H=5.0m，截面尺寸为500mmX500mm，原设计混凝土标号为C30，对称配筋，每边配2B18+2B16，承受恒荷载，活载，钢筋的弹性模量。由于材料把关不严造成施工用混凝土仅达C20。要求对该柱进行加固，列出加固方案并进行加固核算包括原柱承载力核算）。要求：按负荷加固设计加固方案并计算。34 第1篇绪论及建筑主体结构篇1）外包钢加固法；2）粘结钢板加固法；3）粘碳纤维加固法；4）预应力加固。Ø混凝土结构加固设计计算原则34 第1篇绪论及建筑主体结构篇a)混凝土结构加固设计采用的结构分析方法，应遵守现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010规定的结构分析基本原则，且在一般情况下，应采用线弹性分析方法计算结构的作用效应。b)结构作用应经调查或检测核实，并应按规范规定和要求确定其标准值或代表值。c)构的计算图形，应符合其实际受力和构造状况；d)作用效应组合和组合值系数以及作用的分项系数，应按现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009确定，并应考虑由于实际荷载偏心、结构变形、温度作用等造成的附加内力。e)结构、构件的尺寸，对原有部分应采用实测值；对新增部分，可采用加固设计文件给出的名义值。f)加固材料的性能和质量，应符合规范规定；其性能的标准值应按本规范第3条确定；其性能的设计值应按规范规定采用。g)验算结构、构件承载力时，应考虑原结构在加固时的实际受力状况，即加固部分应变滞后的特点，以及加固部分与原结构共同工作程度。h)加固后改变传力路线或使结构质量增大时，应对相关结构、构件及建筑物地基基础进行必要的验算。i)地震区结构、构件的加固，除应满足承载力要求外，尚应复核其抗震能力；不应存在因局部加强或刚度突变而形成的新薄弱部位；同时，还应考虑结构刚度增大而导致地震作用效应增大的影响。4.4本章重点、难点1、引起混凝土结构事故的主要因素及其预防。2、混凝土结构的加固方法及其构造措施。34 第1篇绪论及建筑主体结构篇34 第2篇地基与基础篇第1篇地基与基础篇第7章地基与基础工程事故分析5.1事故分类及实例分析识记：地基沉降造成的工程事故；地基失稳造成的工程事故；基坑工程事故；边坡滑动工程事故；地震造成工程事故；特殊土地基工程事故；基础工程事故。领会：事故类型；事故的特点及其形成原因。应用：分析事故特点；采取积极预防措施。。1）地基沉降造成的工程事故；软土地基不均匀沉降事故，膨胀土地基变形事故，湿陷性黄土地基变形事故。Ø事故现象（1）建筑物产生倾斜。长高比较小的建筑物，特别是高耸构筑物，不均匀沉降将引起建（构）筑物倾斜。若倾斜较大，（2）则影响正常使用。若倾斜不断发展，重心不断偏移，严重的将引起建（构）筑物倒塌破坏。（3）墙体产生裂缝。不均匀沉降使砖砌体承受弯曲而导致砌体因受拉应力过大而产生裂缝。长高比较大的砖混结构，若中部沉降比两端沉降大可能产生八字裂缝，如图2-6所示；若两端沉降比中部沉降大则可能产生倒八字裂缝，如图2-7所示。（4）柱体断裂或压碎。不均匀沉降将使中心受压柱体产生纵向弯曲而导致拉裂，严重的可造成压碎失稳。浙江地区某建筑物一层为商店，2～4层为住宅，整体刚度很好，基础为独立桩基础。建筑物一侧在市政管道挖沟期间发生建筑物不均匀沉降，导致3根钢筋混凝土柱子压碎破坏。Ø原因分析地基变形沉降大是地基工程中较常见的质量问题，其原因包括以下几方面：（1）未搞清地基中的软弱土层、暗沟、暗塘和古墓等。（2）明知地基软弱，但设计未进行沉降验算或未采取适宜设计方案预防沉降。（3）上部结构荷载密度过大、基础偏小或荷载增大（如房屋加层），使地基超负荷而加大变形。（4）地基浸水湿陷，地下水位变化及产生管涌、潜蚀等，使地基承载力下降，变形士曾大。（5）34 第2篇地基与基础篇邻近基坑开挖，但原基础未采取相应的稳定加固措施，或新建建筑沉降使原建筑地基沉降增大。Ø沉降事故处理的方法当发现建筑物产生不均匀沉降导致建筑物倾斜或产生裂缝时，首先要搞清不均匀沉降发展的情况，然后再决定是否需要采取加固措施。若必须采取加固措施，则要确定其处理方法。如果不均匀沉降会继续发展，首先要通过地基基础加固遏制沉降继续发展，如采用锚杆静压桩托换，或其他桩式托换，或采用地基加固方法。沉降基本稳定后再根据倾斜情况决定是否需要纠倾。倾斜未影响安全使用可不进行纠倾。对需要纠倾的建筑物视具体情况可采用迫降纠倾法、顶升纠倾法或综合纠倾法。1）地基失稳造成的工程事故事故类型：（1）冲切剪切破坏。（2）整体剪切破坏。（3）局部剪切破坏。地基失稳的原因（1）对必须建于滑坡地区的建筑物和构筑物，出现滑坡失稳，是对滑坡处理预防不力或不当所致，如修建工程切削坡脚、坡上堆放材料重物等。（2）暴雨、山洪、地震等自然灾害往往是导致滑坡问题的主要原因。（3）房屋建筑地点、位置选择不当，一般应尽量避开地质不稳定、易滑坡的地区。2）基坑工程事故；Ø基坑工程事故产生的原因1、勘察方面：1）勘察资料不准确。勘察资料提供的土层构成、厚度以及土体的物理力学性质指标与实际情况出入较大，导致土压力计算严重失真，支护结构安全度不足等。2、设计方面：1）支护方案选择不正确。基坑实际开挖深度、地基土体的物理力学性质、地下水位、周围环境、设计变形要求以及施工条件等诸多因素是基坑支护方案选择的基础，任一个因素考虑不周或疏忽都有可能造成严重后果。2）设计的安全储备小。业主为了追求经济利益，过大的减少支护结构配筋，且验算中使用的安全系数过小，容易导致支护结构较大变形、滑坡、管涌、流砂等事故。3）荷载取值与实际受力状态有较大出入。4）土体强度指标选择失真。5）支撑结构设计失误。如土钉设计间距、位置不当或长度不足而引起土钉抗力不足，支撑支点太少、位置不当或间距过疏而引起支撑杆件产生过大变形等。3、施工方面34 第2篇地基与基础篇1）围护桩体施工质量不符合标准。如灌注桩强度达不到设计要求，止水桩搭接出现裂缝，起不到止水效果，地下连续墙钢筋不连续，墙体有严重蜂窝、露筋现象，压密注浆深度不够等。2）基坑开挖施工方法不当。如挖土机械压在支护桩附近反铲挖土，使支护结构所承受的荷载大大增加；基坑开挖未遵循“先撑后挖，严禁超挖”的原则，并进行及时支护；基坑底面暴露时间过长，基坑底面产生过大的回弹变形等等。3).坑边堆载严重。如将工棚、材料库建在基坑边缘，建筑垃圾堆放在基坑边缘等，造成支护结构主动压力大幅度增加，引起支护结果大变形：4）防水、降排水措施不妥。如降水时，未对基坑做止水帷幕或止水帷幕不连续、不封闭，导致綦坑内严重渗水并引起基坑周围一定范围内土体的不均匀沉降。例：沿海某城市一大厦坐落在软黏土地基上，主楼部分2层地下室，裙房部分1层地下室。主楼部分基坑深10m，裙房部分基坑深5m。设计采用水泥土重力式挡土结构作为基坑围护体系，并对裙房基坑(计算开挖深度取5m)和主楼基坑(计算开挖深度取5m)分别进行设计。当裙房部分和主楼部分基坑挖至地面以下5.0m深时，外围水泥土挡墙变形很小，基坑开挖顺利。当主楼部分基坑继续开挖，挖至地面以下8.0m左右时，主楼基坑西侧和南侧围护体系，包括该区裙房基坑围护墙，均产生整体失稳破坏，主楼工程桩严重移位。【问题】1、试分析该事故原因答：该工程事故原因主要是围护挡土结构计算简图错误造成。对主楼西侧和南侧围护体系，裙房基坑围护结构和主楼基坑围护结构分别按开挖深度5.0m计算是错误的。当总挖深超过5.0m后，作用在主楼基坑围护结构上的主动土压力值远大于设计主动土压力值，提供给裙房基坑围护结构上的被动土压力值远小于设计被动土压力值。当开挖深度接近8.0m时。势必产生整体失稳破坏。2、试述水泥土重力式挡墙围护结构设计及施工中应注意的问题？答：需注意的问题1）、在围护体系设计中，为了减小主动土压力，也为了减小围护墙的工程量，可先挖去墙后部分土，进行卸载。但必须注意卸载后坡顶余土对作用在围护墙上土压力值的影响。2)、对于水泥土墙围护结构，基坑开挖引起的墙顶位移一般较大，对变形保护要求高的情况下应慎用。3)、应严格控制水泥土墙后的地面超载。尽量避免在此处设置钢筋料场，当重车必须在坑边通行时，可以直接行驶在水泥土墙体上，以减小墙后侧压力。4)、开挖引起的地面裂缝应及时封堵，以防雨水渗入，降低水泥土墙围护的安全性。雨天应加强施工现场的巡视检查工作。5)、应根据监测结果及时采取相应措施，实行信息化施工，防患于未然。Ø围护结构形式分类：放坡开挖及简易围护，悬臂式围护结构，重力式围护结构，内撑式围护结构，拉锚式围护结构，土钉墙式围护结构，其他形式围护结构。1）边坡滑动工程事故；土坡治理可采用减小荷载，放缓34 第2篇地基与基础篇坡度，支挡，护坡，排水，土质改良，加固等措施综合治理。1）地震造成工程事故地震对建（构）筑物的破坏作用是通过地基和基础传递给上部结构的。地震是地基和基础起着传播地震波和支承上部的双重作用。地震时，建筑物可能由于地基承载力降低和产生不均匀沉降引起破坏，也可能由于上部结构不能承受地震力产生的附加应力而破坏，或两者兼而有之。地震对建（构）筑物的破坏与地质条件有关；地震与场地条件有关：孤立的山丘、山梁、高差较大的黄土台地，以及山嘴等地形形态震害比较严重；多层地基、土层分布对震害也有较大的影响。基础型式不同，抗震性能不同。据震后调查资料表明：基础与震害之间存在一定关系。对不良地基进行地基处理可有效提高地基的抗震性能。2）特殊土地基工程事故；对湿陷性黄土地基上已有建筑物地基加固和纠偏主要采用下述方法：Ø桩式托换；Ø灌浆法；Ø石灰桩法和灰土桩法；Ø加载促沉法和浸水促沉法纠偏及其他纠偏技术。3）基础工程事故。Ø分类：基础错位事故：基础平面错位，基础标高有误，基础上预留洞口和预埋件的标高和位置有误。基础孔洞事故：钢筋混凝土基础工程表面出现严重蜂窝、漏筋或孔洞。桩基工程事故：沉管灌注桩质量事故（桩身缩颈、夹泥，桩身裂缝或断桩，桩身蜂窝、空洞），钻孔灌注桩质量事故（钻孔灌注桩沉渣过厚，塌孔或缩孔造成桩身断面减小，甚至造成断桩，桩身混凝土质量差，出现蜂窝、孔洞，预制桩质量事故，桩基变位事故）大体积混凝土裂缝事故：当混凝土的抗拉强度不足以抵抗该温度应力时，便产生温度裂缝。地下室渗漏事故：Ø造成地基基础工程事故的主要原因：l对场地工程地质缺乏全面、正确的了解（1）工程勘察工作不符合要求（2）建筑场地工程地质和水文地质情况非常复杂（3）没有按规定进行工程勘察工作l设计方案不合理或设计计算错误l施工质量造成地基与基础工程事故（1）未按设计施工图施工（2）未按技术操作规程施工34 第2篇地基与基础篇l环境条件改变造成地基与基础工程事故（1）地下工程或深基坑工程对邻近建筑物地基与基础的影响（2）建筑物周围地面堆载引起建筑物地基附加应力增加导致建筑物工后沉降和不均匀沉降进一步发展（3）建筑物周围地基中施工振动或挤压对建筑物地基的影响（4）地下水位变化对建筑物地基的影响l其他原因造成的地基基础事故如特大洪水，特大地震。5.2地基与基础加固处理技术识记：基础加宽技术；墩式托换技术；桩式托换技术；地基加固技术；综合加固技术。领会：加固处理方法。应用：掌握加固处理方法的适用范围、优缺点、施工工艺要点、注意事项等。1)基础加宽技术；基础加宽技术是通过增加建筑物基础底面积，减小作用在地基上的接触压力，降低地基土中附加应力水平，减小沉降量或满足承载力要求。基础加宽对减小基底接触压力效果明显。基础加宽费用低，施工也方便，有条件应优先考虑。但有时基础加宽也会遇到困难，如周围场地是否允许基础加宽。另外，若基础埋置较深，则对周围影响更大，而且需要较大土方开挖量，影响加固费用。基础加宽还可能增加荷载作用影响深度，对软土地基应详细分析基础加宽对减小总沉降的效用。基础加宽应重视加宽部分与原有基础部分的联接。通常通过钢筋锚杆将加宽部分与原有基础部分联接，并将原有基础凿毛、浇水湿透、使两部分混凝土较好地联成一体。基础加宽对刚性基础和柔性基础都要进行计算。刚性基础应满足刚性角要求，柔性基础应满足抗弯要求。钢筋锚杆应有足够的锚固长度，有条件可将加固筋与原基础钢筋焊牢。基础加宽有时也可将柔性基础改为刚性基础，条形基础扩大成片筏基础。2)墩式托换技术；墩式托换技术是通过在原基础下设置墩式基础，使基础座落在较好的土层上，以满足承载力和变形要求。一般适用于浅层有较好的持力层情况，让墩基础落在良好的持力层上，使其具有较高承载力。在基础下挖孔，一般先要在基础侧挖一个导孔，然后再在基础下挖孔。挖孔到设计标高后即可浇注混凝土，一般浇注到离基础底面80mm左右处停止浇注，养护1d后，再将1：1水泥砂浆塞进空隙，也可采用早强或膨胀水泥，以取得更好效果。墩式托换施工要重视施工顺序，分段分批挖孔浇注混凝土墩。如需要也可对原基础加临时支撑。34 第2篇地基与基础篇1)桩式托换技术；桩式托换技术是通过在原基础下设置桩，使新设置的桩承担或桩与地基共同承担上部结构荷载，达到提高承载力，减小沉降的目的。(一)锚杆静压桩托换锚杆静压桩技术属桩式托换技术。它将压桩架通过锚杆与建筑物基础联接，利用建筑物自重荷载作为压桩反力，用千斤顶将桩分段压入地基中，通过静压桩承担部分荷载。（二）树根桩托换树根桩是一种小直径钻孔灌注桩，其直径通常为100～250mm，有时也有采用300mm。先利用钻机钻孔，满足设计要求后，放入钢筋或钢筋笼，同时放入注浆管，用压力注入水泥浆或水泥砂浆而成桩，亦可放入钢筋后再灌人碎石，然后再注入水泥浆或水泥砂浆而成桩。小直径钻孔灌注桩也有人称为微型桩。小直径钻孔灌注桩可以竖向、斜向设置，网状布置如树根状，故称为树根桩。(三)其他桩式托换除前面介绍的锚杆静压桩托换技术和树根桩托换技术外，还可应用挖孔桩、灌注桩、打人桩、一般静压桩进行基础托换。通常在原基础外侧地基中设置桩，然后通过托梁或扩大承台来承担柱或墙传来的荷载。2)地基加固技术；地基加固技术是通过地基处理改良原地基土体，或地基中部分土体，达到提高承载力、减小沉降的目的。(1)灌浆加固技术将能够固化的浆液注入地基土体，通过物理化学作用，改善地基土体的物理力学性质，达到加固地基的目的。渗人性灌浆，劈裂灌浆，压密灌浆，电动化学灌浆。（2）旋喷桩加固技术（3）其他加固技术：灰土桩加固技术，石灰桩加固技术，碱液加固技术，热加固技术。3)综合加固技术。综合加固技术是指综合应用上述两种或两种以上加固技术，达到提高承载力、减少沉降的目的。34 第2篇地基与基础篇5.3本章重点、难点1、引起地基与基础事故的主要因素及其预防。2、地基与基础的加固方法及其构造措施。34 第3篇火灾与燃爆篇34 第四部分历年真题34 第四部分历年真题2010年10月高等教育自学考试全国统一命题考试34