DB11∕T 1955-2022 古建筑维护与加固技术规范 石结构.pdf

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  • 本文件规定了古建筑石结构的勘查、安全评估、维护、加固、验收。
    本文件适用于下列古建筑的石结构维护与加固:
    a) 核定公布为文物保护单位的古建筑;
    b) 尚未核定公布为文物保护单位,但被登记为不可移动文物的古建筑。
    其他具有保护价值的建筑可参照使用。

    古建筑的历代维护与加固应查清以下内容: a)结构形式、使用功能、受力状态等变化情况; b)出现新的变形、位移、裂缝等; C) 存在因维护与加固不当而造成的不良影响; d)历代维护加固措施有效性。

    古建筑石结构的安全性评估应按GB/39056相关条款执行。 安全性评估分为两级评估。第一级评估应以外观损伤等宏观控制和构造鉴定为主进行综合 二级评估应以承载能力验算为主进行综合评定, 3古建筑石结构的第一级安全性评估各层次分级标准及处理建议应符合表1的规定

    表1第一级评估各层次分级标准

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    市政工程标准规范范本表1第一级评估各层次分级标准(续)

    表2第二级评估各层次分级标准

    石结构归安应符合下列规定: a)石结构拆除前应记录构件规格尺寸、材质类型、灰浆种类、砌筑方式、损坏程度等信息,做 好影像及文字记录,构件拆卸前应做好编号; b) 石结构拆卸前应做好周边其它结构的加固支顶,不可因拆卸对其它石结构的稳定性造成干扰, 必要时需先拆除上部关联构件,降低荷载后再拆除需修复的右结构 C石结构归安应满足原材料、原结构、原形制、原工艺、原位置的要求

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    石结构清洗应符合下列规定: a)有效清除文物表面污染物和文物材质孔隙中的深层污染物; b)不伤害文物本体,施工速度可以控制,并根据施工情况进行调节,可随时开展和终止; C)清洗结束后,不在文物上留下有害物质,不引起二次污染。

    石构件表面处理应符合下列规定: a)表面渗透加固,应依据WW/T0007和WW/T0028中的相关规定,对主要的材料、方法、工具 等进行研究。并掌握加固过程的养护条件、完善加固效果的评估方法,论证表面渗透加固对 石结构文物颜色及加固材料老化后的影响。 6) 表面封护处理,应研究拟使用的材料成分及透光性、耐酸性、毒性等性能指标,确定封护处 理的工艺、浓度配方、施涂工具与方法、成膜养护条件等,并进行封护效果评估。

    生物病害去除应符合下列规定: a) 优先考虑物理方法,再考虑化学方法; b) 材料无毒或者低毒; C) 材料低残留; d)材料不应污染石材表面。

    3.5.1对于石结构中缺失的石构件 大格 牛在建筑物的位置、作用、石材种类、表面做法及安装要求等信息,材质、色度、规格等应与原材料保 寺一致。 8.5.2对于石结构中存在不影响其结构安全的局部破损、残缺、开裂等现象时,可对其采取修补措施。

    石结构修补应符合下列规定: a)根据石结构表面破损的程度分别采取相同材质的石粉粘接和石材粘接修补等方法。 b)当石结构中非承重构件出现裂隙时可采取裂隙注浆和增设铁镐、银锭隼等方法。

    当受力石构件出现影响结构安全的破损、裂隙、断裂或风化病害时,可对该构件进行更换。石构件 更换应符合下列规定: a) 构件拆卸前应对石构件的尺寸、所在建筑物的位置、石材种类、表面做法及安装要求等信息 进行详细记录。 石构件拆卸前应对周边石结构进行支顶加固,拆卸时不应伤及周边石构件棱角,有多个石构 件拆卸时应进行编号并记录所在位置。 8.8石结构维护方法及要求见附录B

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    9.1.1古建筑右结构的加固设计,应采用线弹性分析方法计算结构的作用效应,并应符合 的有关规定。 9.1.2验算古建筑中石结构的承载能力时,其作用应依据建筑的现状使用功能确定。作用的 用的分项系数及组合值系数应按照GB50009的规定采用

    9.1.3结构的重要性系数。按下列规定确定: a)全国重点文物保护单位,重要性系数取1.2; b)市级文物保护单位,重要性系数取1.1; C)其他类,重要性系数取1.0。 9.1.4石砌体强度参数(标准值与设计值)和弹性模量应依据石砌体的残损情况实测确定。当无实测 条件时,砌体强度参数(标准值与设计值)和弹性模量应按照GB50003的规定取值,并乘以折减系数 0.9。对外观已显著变形或石材已明显风化、酥碱的构件,应乘以表3的调整系数。

    碱,应按剩余的截面进行验算。 9.1,6古建筑石结构加固包括地基与基础加固、主体结构加固 9.1.7主体结构加固分为墙体加固、拱券结构加固、石构件加固、断裂石构件修复加固。 9.1.8现状结构为危险的石结构构件,应优选支撑或局部更换等传统加固方法;必要时也可采取体外 预应力加固、角钢打包带加固等措施,并对加固件进行防锈防腐处理。 9.1.9古建筑石结构的加固应在结构变形稳定的条件下进行。 9.1.10 古建筑石结构的加固不应破坏建筑的法式特征,不宜改变原有结构的受力体系。 9.1.11 古建筑石结构的加固过程申不应采取对石材有害的材料,所用材料应尽可能与原有结构材料相 配。加固措施完成后不应有非必要的残留物质。 9.1.12对因断裂而丧失承载力的横向受力构件可另加支撑,新增支撑应可识别;传统方法无法解决的, 也可采用植筋、粘接等措施加固,实施前,应进行现场试验。 9.1.13加固部分宜与原结构采取可去除的隔离措施,以实现可逆化加固。 9.1.14对加固过程中可能出现断裂或塌的石结构,应在加固设计文件中提出相应的临时性安全措施

    9.2.1地基与基础依据现状勘查及安全性评估结论确需进行加固的应当进行加固处理,古建筑无显著 的不均匀沉降、倾斜,且其使用功能无大的变更时,不应对地基与基础有大的扰动。 9.2.2地基与基础加固方法的选择应综合考虑当地工程地质和水文地质资料、地基受力影响深度、材 料来源和施工设备等条件,并应考虑主体结构、基础和地基的共同作用,进行多种方案的技术经济比较, 选用地基处理或加强主体结构与地基处理相结合的方案。地基的加固方法选用见表4,基础的加固方法

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    9.2.3地基处理方法的确定宜按下列步骤进行

    a)根据结构类型、荷载大小及使用要求,结合地形地貌、地层结构、土质条件、地下水特征、 环境情况和对邻近建筑的影响等因素进行综合分析,初步选出几种可供考虑的地基处理方案: 包括选择两种或多种地基处理措施组成的综合处理方案; 6 对初步选出的各种地基处理方案,分别从加固原理、适用范围、预期处理效果、耗用材料、 施工机械、工期要求和对环境的影响等方面进行技术经济分析和对比,选择最佳的地基处理 方法; 对已选定的地基处理方法,应按建筑物地基基础设计等级和场地复杂程度以及该种地基处理 方法在本地区使用的成熟程度,在场地有代表性的区域进行相应的现场试验或试验性施工, 并进行必要的测试,以检验设计参数和处理效果。如达不到设计要求时,应查明原因,修改 设计参数或调整地基处理方案。 9.2.4 地基与基础加固应符合JGJ123的要求,并应符合下列规定: a) 应验算地基承载力; b) 应计算地基变形; C) 应验算基础抗弯、抗剪、抗冲切承载力; 受较大水平荷载或位于斜坡上的既有建筑物地基与基础加固,以及邻近新建建筑、深基坑开 挖、新建地下工程基础埋深大于既有建筑基础埋深并对既有建筑产生影响时,应进行地基稳 定性验算。

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    9.2.5加固时应采取有效措施防止对古建筑及邻近建筑产生不良影响。 9.2.6对处在湿陷性黄土、膨胀土、冻土等特殊土地区的古建筑,应按相应的现行有关标准执行。 9.2.7对于实施地基与基础加固的古建筑,宜在施工期间设置现场监测系统,当发现异常情况时,应 及时分析原因并采取有效处理措施。并应在施工完成后一定时期内进行沉降观测,直至沉降达到稳定为 。

    墙体加固应符合下列规定: a)墙体裂缝的加固应根据成因采取不同的处理方法。由地基不均匀沉降产生的斜裂缝,应在地 基基础沉降稳定或地基进行加固处理后再进行加固;地基基础稳定后,墙体裂缝不再继续变 化,可用灰浆封护,定期进行观察。因墙体倾斜、扭转而造成的裂缝,应在结构整体整修复 位后方可进行处理。 6 结构裂缝的修补应根据其种类、性质及出现部位进行设计,选择适宜的修补材料、修补方法 和修补时间。 C)修补裂缝应符合下列规定: 1)石块材开裂修补应阻止水或其他有害物质进入裂隙;修补填充应注意材料的匹配性,修 补主体材料应与修补对象材质相同或相近;修补后表面感观应协调一致; 2) 石材间砌筑灰缝修补应采用传统材料、传统工艺进行,慎用现代材料。修补以勾缝、填 补为主,勾补前应按实际情况对灰缝进行必要的清理。灰缝填补应充盈整个裂隙,并应 采取防护措施,避免污染周围; d)石结构内部有空鼓时宜优先采用传统材料灌浆处理;传统材料无法满足要求时,可采用压力 灌浆法;压浆的材料宜采用无收缩灌浆料;空气压缩机的压力值宜控制在0.2MPa~0.3MPa;压 浆时应严格控制压力,防止损坏边角部位和小截面的砌体,必要时,应作临时性支护; e)玥塌部位应采用原石构件按原工艺进行补砌; f)鼓闪比较严重的部位,宜增加拉结措施

    当拱券结构承载力、稳定性、整体性及耐久性不满足要求时应进行加固,加固应符合下列规定: a)新增加固部分应对原有本体部分尽量小的干预,并应做到可逆、可识别; b 拱券结构加固可根据拱券结构病害情况按JTG/TJ22的规定选用拱下增设支承拱、拱背加大 截面、调整拱上建筑恒载以及增加横向整体性等方法; C 加固设计计算应按照JTG/TJ22的规定进行,并应考虑结构损伤、材料劣化、新旧材料的结 合性能及材性差异等因素的影响。材料、几何等参数应通过实测确定。因加固导致恒载增加 时,应对拱座及基础进行验算; d 拱下增设支承拱加固时,新增恒载、临时卸除荷载的恢复及使用荷载由加固后的组合截面拱 承担; 拱背加大截面加固新增部分与原砌体结合面应考虑有足够的抗剪能力。采用增大截面或在主 拱券上采取增强加固措施时,应根据平截面假定计算原拱券和新增部分的应力,并应分阶段 计算受力:

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    a)文物保护等级高的梁板构件宜进行可逆的预防性加固; b) 构件加固承载力不宜考虑原石构件承载能力,加固部分承载能力应可承受结构自重及使用荷 载; C 传统做法不能满足加固要求时,梁板式石构件可采用体外预应力加固、角钢打包带加固等措 施,具体方法参见附录C。 9.4.2 断裂石构件应进行修复,修复加固应符合下列规定: a)断裂石构件的粘接修复,应使用与石材性能相匹配的胶粘剂。当石构件受力较大或石材的性 能较差时,除选用低强度胶粘剂修复外,尚应借助拉结措施来固定石材。石材粘接面应清理 干净,加固剂均应渗透到石材空隙内; 粘接施工时宜施加压力,以保证界面粘接性能; 拉结措施宜采用经防腐处理的铁镐、石样等传统方式,传统方式不能满足加固要求时,也可 采用植筋加固。

    10.1古建筑石结构维护与加固工程的验收应符合GB/T39056。

    10.2古建筑石结构维护与加固工程资料应符合DB11/T1828。

    10.2古建筑石结构维护与加固工程资料应符合DB11/T1828。

    10.2古建筑石结构维护与加固工程资料应符合DB11/T1828。

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    附录A (资料性) 石结构材质鉴定和性能测试

    石结构材质鉴定和性能测试的基本要求: a)岩石学名称的鉴定; b) 物理性能的测试; ) 力学性能的测试和评价; d)风化程度和风化深度的判定

    石结构材质鉴定和性能测试的基本要求: a)岩石学名称的鉴定; b)物理性能的测试; c)力学性能的测试和评价; d)风化程度和风化深度的判定

    A.2岩石学名称的鉴定

    A.2.1现场描述石质材料的颜色、构造、矿物成分、颗粒大小、颗粒之间的胶结情况,并初步判断岩 石学名称。北京地区的石质古建筑主要由大理岩、石灰岩、白云岩、花岗岩、砂岩建造的。 A.2.2薄片鉴定:按照WW/T0063的规定在古建筑上采集代表性的样品,切割并制作薄片,薄片制作方 去按照SY/T5913的相关规定执行。在偏光显微镜下观察薄片,并描述其结构、构造、矿物成分及含量、 填隙物、孔隙特征等。薄片的鉴定方法参见SY/T5368规范。同时进行矿物成分和化学成分的测定。根 居薄片镜下观察结果,参考矿物成分和化学成分的测试结果结合现场判断,鉴定样品的岩石学名称。 A.2.3矿物成分测试:采用文射线衍射定量分析方法测试样品的矿物成分及含量。取少量古建筑石材 用研钵盆研磨至粒径小于0.040mm的粉末,低温烘干(小于60℃)冷却至室温,进行矿物成分测试。测 式和鉴定方法参见SYT5163规范。对于砂岩、凝灰岩等含有黏土矿物较多的样品,采用自然试片、乙 二醇饱和试片和高温试片的衍射峰面积差减法测定各黏土矿物的相对含量。黏土矿物种类主要包括高岭 石、蒙皂石、伊利石、绿泥石、伊利石/蒙皂石间层矿物、绿泥石/蒙皂石间层矿物。 A.2.4化学成分测试:采用X射线荧光光谱法测定古建筑石材的化学成分。采用熔融法或粉末压片法制 样并进行化学成分测定。熔融法参见GB/T14506.28规范,粉末压片法参见DZ/T0279.1规范。

    A.3.1古建筑物理性质的测试项目应包括块体密度、颗粒密度、吸水率、孔隙率等。有要求时,还口 以测定其孔径分布、吸水性能等。 A.3.2块体密度宜采用水中称量法测定,但对于遇水崩解、溶解和掉块的样品,应采用蜡封法测定。 测定块体密度时,所需样品宜大于15g,不能小于5g。上述两种测定方法参见GB/T50266规范。 A.3.3颗粒密度宜采用比重瓶法测定。测试时,使用容积为50ml的短颈比重瓶。所需样品约为10克。 测定方法参见GB/T50266规范。 A.3.4孔径分布可采用压汞法测定,参见GB/T21650.1规范。 A.3.5吸水性能用毛细吸水系数表征。在古建筑现场,可采用卡斯特量瓶法测定,测试和计算方法参 见WW/T0063规范:实验室内应测定吸水率和饱和吸水率。

    A.4力学性能的测试和评价

    A.4.1石材力学性能测试

    .1石材力学性能测试项目应包括单轴抗压强度、抗拉强度(巴西劈裂强度)、弹性模量等。应 告材料的采石场调查并取样,或者利用古建筑更换或塌落下来的构件取样进行测试。

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    4.1.2测试方法应按照GB/T50266的相关规定执行。若无法在建造材料的采石场取样、无更换 下来的构件,可采用超声波仪、回弹仪、里氏硬度等无损或微损方法间接地测定古建筑石构件的 质。

    A.4.2超声波仪测试

    、测试方法、数据处理等可按照DB11/T1190.2

    古建筑石构件表层较致密,可使用回弹仪间接测定石构件的力学强度。回弹仪的测试方法和石 轴抗压强度的确定应按照WW/T0063的规定执行

    A.4.4里氏硬度计测试

    对于表层劣化严重或胶结性差的古建筑石构件,可选用里氏硬度计间接测定石构件的力学强度。 要点如下: a)宜选用D型(标准型)冲击装置,对于风化严重的构件可选用C型冲击装置; 6 每个测区内不少于5个测点,各测点间距应大于2cm,每个测点只测试一次; C)石构件的单轴抗压强度(UCS)可根据其里氏硬度值由下式计算得到:

    式中: UCS一单轴抗压强度,单位为MPa; 使用D型冲击装置测定的里氏硬度值。 R—判定系数,R值越接近1,说明回归方程对观测值的拟合程度越好。

    UCS单轴抗压强度,单位为MPa; L一使用D型冲击装置测定的里氏硬度值 判定系数,R值越接近1,说明回归方程对观测值的拟合程度越好。

    A.5风化程度和风化深度的判定

    A.5.1风化程度的判定

    A.5.1.1石构件的风化程度可用风化系数来表示。风化系数可由石构件的纵波波速测值得到。石构件 纵波波速按照WW/T0063和DB11/T1190.2规范来测定。纵波波速测定后,石构件的风化系数Fs可以 按照下式确定:

    式中: Fs一一石构件的风化系数 Vpo一新鲜岩石的纵波波速; Vp一一古建筑石构件的纵波波速。风化系数越大,风化程度越高,具体的评价与分级要求可按照表 A.1执行。

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    1岩石风化系数Fs风化

    1.2对于无法确定新鲜岩石纵波波速的情况,可根据石构件的岩石学名称,查询相关手册通过 确定

    A.5.2风化深度的判定

    对于风化深度在1mm~20mm的右构件,可采用钻入阻力仪对风化深度进行快速、精确测量。测试要 如下: a) 宜选择石构件表面较为平整处作为测点; 6 针对不同病害类型和风化程度,选择有代表性的部位作为测点; C) 根据被测石构件的硬度选用不同直径的钻头,通常选用直径5mm的钻头; d) 由于钻头磨损影响测试结果,不宜采用磨损较为严重的钻头,同时记录钻头使用的次数; e) 当结构疏松易产生钻屑时,钻入深度不宜过深; T 测试结束后,可得到钻进深度与钻入阻力的关系曲线(如图A.1所示),一般认为钻入阻力 值在风化层一直增长,钻入阻力值不再增长时的钻入深度即为风化深度(图A.1所示岩石的 风化深度为1.3mm)

    图A.1钻进深度与钻入阻力值关系曲线

    B.1古建筑石结构维护方法

    古建筑石结构维护方法见表B.1

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    表B.1古建筑石结构维护方法

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    市建筑石结构维护方法(

    C.1体外预应力加固法

    C.1.1体外预应力加固法可参考JGJ/T279。 C.1.2采用体外预应力加固石构件时,可不考虑原石构件承载能力

    C.1.1体外预应力加固法可参考JGJ/T279。

    C.2角钢一打包带加固法

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    附录C (资料性) 石构件受弯加固法

    C.2.1角钢打包带加固石构件示意图可参见图C.1。 C.2.2加固采用的打包带宜采用塑钢打包带,常规尺寸宽为19mm,厚为1mm,弹性模量不宜小于10000 MPa,屈服强度不宜小于140MPa,极限强度不宜小于260MPa。 C.2.3受力角钢宜为等边角钢,规格不宜小于L100×8,材质宜为Q235,受力角钢应对称放置于被加 固构件的受拉区域角部。 C.2.4在设置打包带位置,被加固构件的上面两个角部宜打磨成圆角,或采用短角钢,规格可取50 X5。 C.2.5打包带应采用配套金属打包扣锚固连接,连接锚固位置的金属打包扣宜取3个。 C.2.6石构件加固后,宜定期进行检查,检查周期由使用单位确定,但不大于3年。 C.2.7对加固过程中可能出现倾斜、失稳、过大变形或塌的石结构,应在加固设计文件中提出相应 的临时性安全措施,并明确要求施工单位应严格执行

    图c.1角钢打包带加固示意图

    C.2.8采用角钢打包带加固石构件,可不考虑原石构件承载能力竣工资料,其加固后受弯承载力应按下式计 算。

    M 一一加固后的受弯承载力; n 一石构件半跨范围内发挥锚固作用的打包带个数; 打包带的应变,取为张拉有效应变; E 打包带的弹性模量; A一单支打包带的截面积; μ 角钢与石材间的摩擦系数,取为0.8。

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    h一一梁截面高度; Z一一角钢重心距; f,——角钢抗拉强度设计值,依据现行国家标准《钢结构设计标准》GB50017取值 Win 一受拉角钢截面模量,取两个受拉角钢截面模量之和

    角钢打包带加固石结构时,打包带可采用控制张拉量的方法实现定量张拉,有效张拉应变宜 3000uε~5000με,实际张拉量应根据现场实测结果进行修正。 10角钢打包带加固石构件应按照下列工序实施:张拉、锚固、张拉变形量测、放张

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    防火标准规范范本[1]】GB/T14506.28硅酸盐岩石化学分析方法第28部分:16个主次成分量测定 [2]】GB/T21650.1压汞法和气体吸附法测定固体材料孔径分布和孔隙度第1部 [3]]GB/T50266工程岩体试验方法标准 [4]】DZ/T0279.1区域地球化学样品分析方法第1部分:三氧化二铝等24个成分量测定粉末压片 X射线荧光光谱法 [5]JGJ/T279建筑结构体外预应力加固技术规程 [6]ST/T5913岩石制片方法 [7]】SY/T5163沉积岩中黏土矿物和常见非黏土矿物X射线衍射分析方法 [8]SY/T5368岩石薄片鉴定 [9]]WW/T0063石质文物保护工程勘察规范 [101《全国重点文物保护单位文物保护工程竣工验收管理暂行办法》

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