解读建筑失效

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第4版序言

致 谢

第1章建筑病理学导言 1

1.1 背 景1

1.2建筑业背景介绍11

1.3 建筑病理学中最佳惯例的模型18

1.4 循证实践19

1.5 基于个人的实践23

1.6小结29

第2章建筑诊断学的原理 31

2.1诊断学介绍31

2.2缺陷诊断中的判断和决策40

2.3建筑诊断学的风险50

2.4缺陷严重程度评估53

2.5小结55

第3章基本的缺陷调查方法论 56

3.1背景56

3.2一般调查程序58

3.3诊断过程60

3.4分析缺陷的模型67

3.5缺陷诊断中的问题74

3.6小结78

第4章诊断技术和工具 79

4.1信息和决策辅助手段79

4.2实体性辅助手法80

4.3分析型技术的相关背景82

4.4光谱学83

4.5其他分析技术87

4.6无损测试98

4.7小结104

第5章退化机理 105

5.1背景105

5.2主要的退化机理106

5.3退化度117

5.4沾污119

5.5退化、废弃和贬值之间的联系122

5.6小结122

第6章耐久性和使用寿命评估 123

6.1材料的耐久性123

6.2服务期限评估148

6.3 小结154

第7章湿气 155

7.1导言155

7.2湿气的来源156

7.3人类活动带来的湿气160

7.4冷凝161

7.5冷凝的避免164

7.6小结166

第8章地基 167

8.1导言167

8.2土壤的类型和结构167

8.3土壤和建筑物之间的相互作用168

8.4土壤位移169

8.5填料175

8.6小结177

第9章地板、地板饰面和DPM 178

9.1背景178

9.2硬底层178

9.3防潮地板181

9.4混凝土地板182

9.5菱镁矿地板187

9.6木料地板188

9.7黏土地砖190

9.8塑料板和塑料砖192

9.9小结193

第10章墙壁和DPC 194

10.1来自地下的湿气渗透194

10.2渗水196

10.3冷桥与间隙冷凝203

10.4石砌体由于位移导致的开裂和碎裂204

10.5化学侵袭对墙壁的损害207

10.6物理侵袭对墙壁造成的损害211

10.7灰浆的问题213

10.8小结215

第11章覆盖面 216

11.1背景216

11.2差异位移217

11.3 施工中的精度有误220

11.4位移和精度有误导致的事故220

11.5密封剂223

11.6固定方法223

11.7预防覆盖面失去完整性226

11.8水的入口228

11.9金属覆盖面231

11.10小结232

第12章门窗 233

12.1背景233

12.2门233

12.3窗户234

12.4失效预防和补救工作240

12.5小结241

第13章屋顶 242

13.1背景242

13.2平屋顶243

13.3坡屋顶259

13.4小结265

第14章设备 266

14.1背景266

14.2暖气安装266

14.3烟囱和烟道269

14.4配管和排水269

14.5供电274

14.6小结274

第15章失效模式及控制 275

15.1背景275

15.2正在发生的缺陷276

15.3对成因的回顾277

15.4重述失效原因的要点278

15.5创新问题280

15.6令建筑失效最轻微282

15.7朝着更佳控制努力286

15.8小结290

附录A术语表 292

附录B缺陷日程表 310

附录C各种缺陷的数据分析清单 311

附录D诊断报告实例 316

参考文献 321

免责声明 334

第4版序言

尽管人们越来越意识到建筑失效的诸多常见原因及后果，失效依然困扰着英国及其他发达国家的建筑业。本修订版说明了这一问题的原因，提供了一些关于如何处理该问题的指导意见。这个问题已经调整为强调对建筑业方面的缺陷发生及调查背后情况的解读。这种解读将满足如下的“答记者问”：

怎样发生？（因素和机制）

为什么发生？（原因说明和诊断）

什么时候发生？（定时和时长）

什么地方发生？（地点和位置）

谁？（应受到责备和该负责的个人）

为什么解读缺陷的需求对于职业建筑人士（诸如屋宇测量师、建筑师等）来说意义如此重大？为此日益增大的需求具有3个主要原因。首先，在英国建筑业的关键绩效指标（KPI）中，清晰明确地将零缺陷作为雄心勃勃的目标。只有在职业人士、承包商和工人都意识到建筑失效前因后果的情况下，才能达到这个目标。

其次，降低维修费用的需求依然很高，缺陷引发的诉讼成本也一直居高不下。对于客户及其他有关人士来说，这是一个代价高昂的分裂进程。

最后，最近引进的《房屋勘测鉴定报告》（Home Condition Report）或独屋调查（single house survey）向建筑参与者提出了新的要求。屋宇测量师及其他从事此类服务的职业建筑人士不仅要具有建筑构造的完备知识，还要有识别和诊断有关缺陷的能力。

许多与本版述及的诊断法相关的洞见（例如，决策和批判性思维）源于医疗护理职业，主要因为：基于这些保健学科的诊断学经验和研究远远领先于建筑学科的同类经验和研究。

处理建筑失效的教科书数量一直维持缓慢增长。多年以来，Eldridge（1974）的著作一直都是英国建筑失效方面的标准参考书。20世纪80年代，随着关于建筑测绘和建筑检查的大量书籍的出版（例如，Mika 1989，Melville和Gordon 1993，Bowyer 1994），这一情形也发生了变化。NBA（1983）、Cook和Hinks（1992）、Son和Yuen（1993）、Melville和Gordon（1997）等有关著作构成了缺陷方面主要的文献扩展。

本修订版的基本假设是，为了对建筑是怎样失效的问题融会贯通，必须先解读建筑是怎样发挥功效的。施工技术是关于建筑怎样发挥功效的技术。建筑病理学则是关于建筑怎样和为什么失效的学问。因此，关于建筑构造的完备知识对于缺陷前因后果的解读是极为必要的（即使不是至关重要的）。

本修订版与其他许多建筑问题类书籍的不同之处在于：这一版更详尽地说明了缺陷诊断的进程。因此，第1章包括对建筑病理学（Building Pathology——与缺陷研究有关的学科）本质及目的的介绍。第2章是新增的部分，介绍建筑诊断学（Building Diagnostics），以及与缺陷调查有关的解决方案及决策考量。第3章也是新增的部分，讲述基本的缺陷调查方法。第4章还是新增的，涵盖了诊断的辅助手段，例如可用于实现更可靠诊断的化学分析及无损测试。第6章则是关于耐久性的内容，包括使用寿命的评估。

本版新收录了4个附录，其中包括术语表，并提供一些缺陷数据进度表及报告的例子。2100433B

解读建筑失效内容简介

《解读建筑失效》为调查和整治建筑失效这项工作提供了关于典型住宅、商业及工业类建筑物的指南，即如何在强调循证实践的前提条件下诊断各式各样缺陷的建议。此外，结合新型和传统的材料，本书也考虑了现代及老式的施工方法，讨论了改建和翻修工程的种种特殊问题。

解读建筑失效作者简介

詹姆斯·道格拉斯（James Douglas），2009年12月底从爱丁堡赫瑞瓦特大学建筑调查专业讲师和课程主任的任上退休。在为公共部门服务了12年后，于1986年被授予特许建筑调查师称号，维护及适应性改建项目是其主营方向。1992年受聘为房地产管理学院客座技术讲师，教授调查专业建筑及维护技术的学位课程。2012年12月本书第4版（英文版）定稿前夕，道格拉斯在经过与病魔的长期斗争后离世。

比尔·兰塞姆（Bill Ransom），环境及殖民地办公室建筑研究所（BRE）的政府特派研究员，曾经周游世界解决建筑技术领域的问题。他于1981年从BRE的建筑整合部主管的任上退休，现居住在德文郡。

《解读建筑》围绕着西方建筑，用多种角度为读者提供视觉向导，讨论的内容涵盖了建筑物的方方面面，从古希腊时期到现代，从墙壁粉刷到屋顶结构，从柱式类型到装饰线脚。《解读建筑》插图十分丰富，几乎每个元素都有带注释的照片或线条画的呈现。从一开始，《解读建筑》一直尝试摒除传统字母排序的建筑学词典中所存在的固有问题。因此，《解读建筑》通过大量图片和注释，给予建筑物本身极大的关注，并且在结构方面，将建筑拆解为基础的构想和组件。

《解读建筑》共有四个部分，并且相互交叉参照。第一章介绍了十种建筑类型，这十种类型及其变体贯穿了整个建筑史。虽然书中选取的类型范例出现的时间和地点不尽相同，但是都体现了该类型的某些特点。本章中的其他建筑类型分组标准是：这些建筑类型和形态必须经得起时间的考验，并且对很多不同的建筑类型产生了影响。通过这种方式，作者希望《解读建筑》的第一章能够成为读者的“第一停靠站”，换句话说，当读者面对一种建筑类型，如公共建筑时，他能够翻到书中相关部分，并且找到最匹配的建筑特征。从那里开始，读者能够按照各种“指示牌”，在第二章和第三章中找到特定的建筑元素及其细节。

第二章讨论了建筑的结构，前提是几乎所有的建筑语言在某种程度上都是来源于对建筑结构的基本表达。就这点而论，结构超越了特定的建筑风格，并且集中在一些基础的结构元素—圆柱和墩柱、拱券、混凝土和钢的现代结构，这些元素以各种形式出现在不同的建筑类型中，并且成为了不同建筑语言的关键组成部分。这一章的作用类似于“指路系统”，可以帮助读者在其他章节找到相关信息，并且因为对部分建筑元素的解释相当详细，这一章也是部分内容的“终点站”。

第三章讲解了建筑元素。这些元素是所有建筑物的关键组成部分，无论是哪种建筑风格、规模或形式。它们是墙体和表皮、窗和门、屋顶、楼梯和电梯。除了建筑物的整体形式和规模，特殊建筑元素的运用方式也是帮助建筑物传达意义的主要手段之一。因此，这些元素的运用方法可能极其迥异，如墙壁的粉刷、窗户的间隔和特殊风格、屋顶包层材料的选择，等等。本章力求最大可能地介绍更多建筑元素。

《解读建筑》最后列出了一个标准的术语表，可与《解读建筑》中出现的插图词条交叉参考。这个术语表只包含了前三章中出现的词条，虽然比较综合，但也绝不是百科全书性质，整本书也是如此。此书的着力点是明显的建筑元素和特征，很多有关建筑物结构的较模糊的构件并没有涉及。另外，为了更加清晰简洁，一些特别陈旧的术语也被省去了。还有值得一提的是，虽然从20世纪后期开始，建筑已经越发国际化并且有些近期的例子超出了欧洲或其影响范围之外，但是《解读建筑》的讨论仍主要集中在西方建筑传统。希望了解非西方建筑的读者，可以参考更多专业书籍。

金属零件产生疲劳断裂的原因各不相同，归纳起来可以从内因（材料的化学成分、组织、内部缺陷、材料强韧化、材料的选择及热处理状况等）和外因（零件几何形状及表面状态、装配与连接、使用环境因素、结构设计、载荷特性等）两个方面来考虑。

1、表面状态

表面的粗糙度对材料的静强度影响不大，但对疲劳强度则有非常明显的影响。承受弯曲疲劳及扭转疲劳负荷的构件，其表面应力最高。大量疲劳失效分析表明，疲劳断裂绝大多数起源于构件的表面。因此，凡是制造工艺过程中产生各类裂纹（如淬火裂纹），尖锐缺口（如表面粗糙度不符合要求、加工刀痕等）都将导致疲劳裂纹的形成并降低构件的疲劳寿命。表面粗糙度值越低，材料的疲劳极限越高，材料强度越高，表面粗糙度对疲劳极限的影响越显著。

2、零件的几何形状及尺寸

零件的几何形状不合理，如存在槽、孔、圆角、缺口和螺纹等常见的外形不连续形式。由于外形不连续，就会产生应力集中。大的应力集中对疲劳裂纹形成和扩展有很大作用。

零件尺寸对疲劳强度也有较大的影响，在弯曲、扭转载荷作用下其影响更大。一般来说，随着零件尺寸的增大，其疲劳极限下降。而且缺口试样比光滑试样的尺寸效应更为显著。

疲劳强度尺寸效应的原因，其一是尺寸增大会增加表面的各种缺陷，增大疲劳裂纹的萌生概率；其二是零件尺寸增大会降低弯曲、扭转零件截面的应力梯度，增大表层高应力的体积，增加萌生疲劳裂纹的概率，因而其疲劳强度就降低。

3、装配与连接效应

装配与连接效应对零件的疲劳寿命有很大影响。正确的拧紧力矩可使其疲劳寿命提高5倍以上，过大的拧紧力并非对提高连接的可靠性有利。

4、载荷特性

零件所受的载荷应力超过材料的疲劳极限时。定义为“超载”，低于疲劳极限的应力称为“次载”。对于高周疲劳，增大应力则会出现：a容易产生多个裂纹；b疲劳条带之间的距离增大；c最终瞬断区的面积增大。而金属在低于疲劳极限的应力下先运转一定次数后，则可以提高疲劳极限，这种次载荷强化作用称为次载锻炼。这种现象可能是应力应变循环产生的硬化及局部应力集中松弛的结果。

不同零件在工作时具有不同的载荷频率，载荷频率在一定范围内可以提高疲劳强度，这可能是和每一周次的塑性应变累积损伤量不同有关。

实际零件在工作时都是非连续（有间歇）运行的，当加载应力低于并接近于疲劳极限时，间歇加载提高疲劳效果比较明显，而间歇超载加载则会降低疲劳强度。因为在次载时有疲劳强化，间歇可进一步应变时效强化，故能提高疲劳强度；而在超载时因其损伤积累有疲劳弱化，间歇也不起作用。

5、材料的组织和性能

抗疲劳性能好的材料应当成分均匀，组织细小均匀，无内在连续缺陷，缺口敏感性小，循环韧性大。

在各类结构工程材料中，结构钢的疲劳强度最高。在结构钢中，碳具有固溶强化及与碳化物元素有弥散强化的作用，可提高材料的形变抗力；而合金元素主要是通过提高钢的淬透性和改善钢的强韧性来影响疲劳强度，细化晶粒可提高疲劳强度。钢的热处理组织中，细小均匀的回火马氏体较珠光体加马氏体及贝氏体加马氏体混合组织具有更佳的疲劳抗力；铁素体加珠光体组织钢材的疲劳抗力随珠光体组织含量的增加而增加；任何增加材料抗拉强度的热处理通常均能提高材料的疲劳抗力。铸铁，特别是球墨铸铁，具有足够的强度和极小的缺口敏感性，因此具有较好的疲劳性能。而非金属夹杂物、疏松、偏析等缺陷均使材料的疲劳抗力降低。因此，金属材料的组织不均匀性及其组织状态不良，材料选用不当或在生产过程中由于管理不善而错用材料是造成疲劳断裂的重要原因。

6、使用环境

环境因素（低温、高温及腐蚀介质等）的变化，会使材料的疲劳强度显著降低，往往引起零件过早的发生断裂失效。

一般来说，温度降低、疲劳强度升高；温度升高，疲劳强度降低。这是因为金属的变形抗力下降，使疲劳裂纹容易形成。高温下金属通常不存在疲劳极限。

腐蚀性环境对材料的静强度虽然有一定的影响，但其影响程度远不如它对疲劳极限的影响。通常，对腐蚀环境敏感的材料，其疲劳性能降低比较显著。如对于一般中等强度的合金结构钢，腐蚀环境可使其疲劳极限下降l/3~l/2。因此，腐蚀与疲劳叠加在一起，发生交互作用，于是腐蚀疲劳极限比在无腐蚀条件下的疲劳极限低。2100433B

《建筑作品解读》内容简介：建筑作为个体，它像一《建筑作品解读》，世界上有多种多样数不清的建筑，如同浩如烟海的书琳琅满目。写文章就要阅读大量的书，从中获得知识，得到启发和借鉴，读书是文学创作准备工作之一，是为了更好地创作。同样，要进行建筑艺术创作，也要解读建筑，勤于观察，深入思考，为创作更加完美的建筑作准备文章有自己的创作目的，它表达情感、注意受众对象和接受性。