确定历史建筑物的成员的属性

我不时要负责对旧建筑物或构筑物进行增建或改建。我将需要建立“已建好”结构，然后从该分析中了解修改后的/新结构如何适合现有的结构组件。

挑战在于人们必须做出的假设。多年来，情况发生了变化，材料属性和标准构件尺寸也发生了变化。例如，我遇到了一座炸毁的桥，在安哥拉必须对其进行修复。这座桥是由葡萄牙政府在安哥拉战争爆发前建造的。这座桥是由大型钢工字梁作为主要承重物而建造的。我们无法确定用于工字梁的钢的类型，而无法通过使用卷尺测量梁来确定截面特性。

工程师如何确定旧建筑物或历史建筑物的材料属性？我不知道有任何文档或数据库可以捕获世界上所有钢铁（或螺纹钢）制造商及其产品清单和材料特性的长期变化，或者说在世界各地不同时期历史上适用的设计标准是什么。

我从未遇到过汇编世界范围的历史结构数据数据库的资源。但是个别国家确实有一些资源。

在我使用历史结构进行的有限工作中（在英国），我使用了以下资源：

在历史钢结构手册包含自19世纪中期英国材料和截面特性和欧洲的铸铁，熟铁和钢型材。它还包括对历史建筑法规以及荷载和其他设计信息的引用。

和

TR70混凝土建筑物和结构设计的历史性方法，其中包括历史性的钢筋和混凝土混合料的特性以及历史性的设计指导。

但是，通常需要进行其他研究。国家图书馆通常会提供建筑法规和其他设计指南的历史副本。英国的结构工程师学会和土木工程师学会等机构通常都具有历史建筑信息。

我可以想象，在西欧和北美以外地区找到类似的指导将是非常具有挑战性或不可能的。

本文对于开始进行历史研究可能会有所帮助：Chrimes，M.历史研究：土木工程师指南，土木工程，土木工程师学会学报，第159卷，第1期，2006年2月，第42-47页。 。

不幸的是，我对历史著作的了解仅扩展到美国边界。

但是，对于美国的工作，美国钢结构学会（AISC）确实发布了历史形状数据库，显示了过去80年来左右使用的不同尺寸以及一些制造钢构件的制造商。如果可以测量光束的尺寸，则有可能可以反算其尺寸。鉴于此，如果不再制作形状，您也许能够确定何时制作形状，并将其与当时的常用材料规格相关联。

最终，如果您无权访问用于建造桥梁的设计图或规格，并且绝对必须了解材料类型，那么我看不出如何才能获得样品并在实验室中进行测试。对于像桥梁一样对人类安全至关重要的事情，我个人认为这是合理的成本，尤其是考虑到过去十年左右发生的某些桥梁故障。

在混凝土和钢材方面，大约在1920年之前，材料和设计的标准很少，至少在1905年之前您可能找不到，至少这是我的经验。钢筋混凝土技术在1910年左右之前主要是专有的-因此，英国第一座多层钢筋混凝土建筑（我相信Weaver的仓库1897至1906年）是经许可建造的。

英国的《土木工程师手册》可以很好地指导早期（英国和英联邦）的工作，而《土木工程师学会》图书馆则有较早的副本。例如，水灰比首次在英国的《手册》（1923年）中被发现（称为艾布拉姆斯比），表示为水泥体积对水体积的比，而不是今天的w / cm / m比）。

韦弗仓库的设计表明，当时使用钢筋会导致荷载由“拱形”效应而不是目前的“延性”设计方法支撑。这意味着较旧的结构可能会面临更大的脆性破坏模式风险。我怀疑这是因为在1930年代之前对嵌入长度等的了解很少，并且钢的末端经常被“固定”。该项目的专有施工过程要求在建造结构时对平板/梁进行载荷测试。

从记忆中可以看出，英国最早的钢铁和水泥法规（例如BS 12）是在1900年代初发布的，大约在1906年左右，我没有确切的日期。在那些日子里，水泥被磨得更加粗糙，化学上也有很大的不同。例如，在1920年前，几乎没有添加C3A和石膏，因为后来在制造商发现它可以降低能源和生产成本的情况下才引入。此外，由于对钢筋的粘结和包埋长度知之甚少，因此在1920年前，它通常是光滑的而不变形。

在大西洋的另一侧，美国混凝土协会成立于1904年左右，并且在1910年左右采用了第一部建筑法规，并在1912年左右制定了许多标准。波特兰水泥协会，后来由达夫·艾布拉姆斯担任第一任总工程师，成立于1917年左右。艾布拉姆斯（Abrams）在美国创立了ACI混凝土配合比设计方法，水灰比和增强钢粘结能力的概念。

我在美国和欧洲发现的可追溯到1910年左右的结构（但大部分发生在1920年代）是，您几乎可以找到任何东西，强烈建议进行测试。可以找到通常以松散体积为基础设计和生产的混凝土（即，通过铲子或铲子以1：2：4的比例使用，并且没有水灰比）的情况并不少见。我们研究的一个项目是较旧的桥梁基础和桥面，其混凝土混合物的组成在桥梁的一端到另一端各不相同：骨料的一端是圆形的河砾石，而另一端则是碎花岗岩，它们他们到达中心时融合在一起。

另一个重要问题是基础设计和施工。你什么都可以找到。我已经看到结构成功地承受了50年或更长时间的荷载，但木桩仅位于顶盖下方的一半（即延伸到边缘之外）。因此，再也没有替代的调查和/或测试。

对于混凝土，存在国际标准BS EN 13791，其中包括对未知结构历史的结构的统计强度评估。这可用于将混凝土与现代结构规范进行比较。但是，如果要改变装载条件，则无可替代地使用无损检测来识别覆盖层深度和钢/型材的几何形状。当然，钢筋腐蚀可能是一个重要因素。

对于结构钢，关键问题通常是螺栓/焊接以及型材。评估在这里非常重要，如果情况需要，可能需要进行射线/超声/扭矩测试。非常古老的钢结构经常被铆接，这进一步增加了复杂性。据我所知，没有关于螺栓和铆钉的历史指南。以前的帖子中提供了一些可用于本节的参考。如果对钢结构有疑问，可以从型材中获得试样，并对其拉伸强度和延展性进行测试。