某校宿舍樓建筑結構安全性鑒定

李寒竹

(健研檢測集團有限公司 福建廈門 361000)

0 引言

隨著我國經濟水平的高速發展和城市化進程的持續加快，我國建筑面積已達到一個非常可觀的水平。建筑結構的完整壽命應該包括前期建造、中期運營保養及后期加固維護三個過程[1]，由于我國建筑工程產業在其規劃、設計及施工過程中存在的先天性不足，我國大量建筑結構已經提前進入其使用壽命的最后一個階段——即后期加固階段。因此，對已有建筑結構進行鑒定加固已成為現階段工程界的一個重要研究課題。

對建筑結構進行加固，實際上是在保持其原有結構的基礎上，對建筑結構工程進行質量彌補[2]，其最終目的是消除已有建筑的安全隱患并延長其使用壽命。崔曉玉[3]認為：中國城市化進程中出現的大量短命建筑物是造成城市環境污染和建筑資源浪費的重要因素之一，通過對已有建筑結構的加固維護以提高其使用壽命，不僅可以使老舊建筑結構重新煥發生機，也是節約建筑資源和保護城市環境的重要舉措之一。張鑫[4]認為：由于現階段我國建筑結構在其使用階段已經涌現出大量問題，因此發展建筑結構加固技術已有一定的緊迫性。張國敬[5]認為：現階段國內建筑結構的加固維護技術已有了長足的發展，植筋法、粘鋼加固法、碳纖維加固法等已經可以較為成熟地應用到建筑結構加固中。李莉[6]認為：建筑工程的加固應考慮其局部或者全局的力學傳遞效應，加固技術的主要目的應該是實現其承載力、功能性、疲勞抗裂性能及抗震性能的有機統一。

綜上所述，現階段對于已有建筑結構進行鑒定加固是提高其使用壽命、節約城市資源的重要手段。鑒于現階段建筑結構加固技術已較為成熟，本文通過某校宿舍樓的建筑結構檢測鑒定，分析了該校宿舍樓在結構承載能力與結構布置上存在的問題，并提出相應的解決方案，旨為類似工程的檢測加固提供參考。

1 工程概況

某職業院校校舍為4層宿舍樓，屬大專校舍建筑，抗震設防類別為標準設防。一層建于1976年，二～四層建于1983年。由(11-21)-(B-D)軸、[(1-8)-(A-D)軸+(6-7)-(D-F)軸]及(1-6)-(1/D-E)軸(以下分別簡稱Ⅰ區、Ⅱ區及Ⅲ區)3個結構單元組成，如圖1所示。其中Ⅰ區為單跨現澆鋼筋混凝土框架結構樓梯；Ⅱ區為磚混結構宿舍，屋蓋及走廊樓板為現澆鋼筋砼結構，其余樓板采用預制板；Ⅲ區主要采用單跨現澆鋼筋砼框架結構。房屋總高度為12.5m，總建筑面積約1217m2。校方在使用過程中，發現該建筑局部傾斜較為嚴重，已對其使用功能造成一定的影響，急需對其進行結構安全性鑒定。

圖1 結構布置圖

2 建筑調查檢測與分析

在了解了鑒定原因和要求、明確鑒定目的、范圍和內容后，即開展詳細調查與檢測分析。檢測使用儀器如表1所示。

表1 現場主要檢測儀器匯總表

2.1 砌體構件材料性能檢測

根據《貫入法檢測砌筑砂漿抗壓強度技術規程》[7]，現場選取15個不同的構件，采用貫入法對砌筑砂漿抗壓強度進行檢測，檢測結果如表2所示。檢測結果表明：砌筑砂漿抗壓強度推定值在0.7MPa～1.6MPa之間。

表2 砌筑砂漿抗壓強度檢測結果匯總表

根據福建省地方標準《回彈法檢測砌體中普通粘土磚抗壓強度技術規程》[8]，現場在一至四層隨機抽取共10堵面積為1m2的砌體磚，采用回彈法對磚抗壓強度進行檢測，檢測結果如表3所示。檢測結果表明：該檢測批磚抗壓強度等級推定為MU10。

表3 粘土磚抗壓強度檢測結果匯總表

2.2 砼構件配筋及材料性能檢測

對于鋼筋混凝土構件而言，其安全性鑒定與鋼筋配置及混凝土強度相關。因此，現場選取部分梁、柱構件，主要采用磁感探測法對其配筋情況進行檢測，檢測結果如表4所示。

根據福建省地方標準《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術規程》[9]，現場選取I區8個構件、II區5個構件、III區8個構件，采用回彈法進行混凝土強度檢測。檢測結果如表5～表7所示。

表5 I區砼強度檢測結果匯總表 MP

MP

MPa

根據檢測結果，所檢Ⅰ區柱現齡期混凝土強度推定值在18.9MPa～29.0MPa之間，梁現齡期混凝土強度推定值在17.7MPa～24.4MPa之間；所檢Ⅱ區梁現齡期混凝土強度推定值在13.1MPa～31.7MPa之間；所檢Ⅲ區柱現齡期混凝土強度推定值在23.7MPa～29.5MPa之間，梁現齡期混凝土強度推定值在25.7MPa～27.7MPa之間。

2.3 結構側向位移檢測

采用R-202NE型全站儀對結構側向位移進行精細化測量，在現場布置如圖2所示20個測點，形成控制網絡。側向位移檢測結果如表8所示。

圖2 側向位移測點布置圖

測點號側向位移量s(mm)量測高度H(mm)比值s/H測點13158841/5295測點219158841/836測點318102521/570測點436144681/402測點54115621/2890測點626115621/445測點72119841/5992測點84119841/2996測點99113761/1264測點1034154901/456測點113132741/4425測點1210132741/1327測點13202115621/57測點1457115621/203測點1512116291/969測點16210116291/55測點1727119071/441測點18213119071/56測點19205116121/57測點2054116121/215

由表8可知，該宿舍樓最大側向位移為H/55，最小側向位移為H/5992。根據《民用建筑可靠性鑒定標準》[10]，多層砌體結構不適于繼續承載的側向位移限值為H/330；多層混凝土結構不適于繼續承載的側向位移限值為H/200。實測測點13、測點16、測點18、測點19均超過了規范限值，且方向具有一致性。

2.4 結構整體牢固性檢查

根據現場勘查，Ⅰ區結構單元為單跨現澆鋼筋混凝土框架結構樓梯，框架均雙向拉通，可形成完整系統，結構傳力路線清晰。

Ⅱ區結構單元為磚混結構宿舍，上部結構四層橫墻采用180mm厚實心粘土磚墻承重，其余均采用240mm厚實心粘土磚墻承重。屋蓋及走廊樓板為現澆鋼筋混凝土結構，其余樓板采用預制板。Ⅱ區結構單元承重墻均采用錯縫搭砌，縱橫墻交接處咬槎良好。各層樓、屋蓋處均設置圈梁，但未設置構造柱，抗震構造措施存在不足。

Ⅰ、Ⅱ區兩個結構單元間結構縫寬度實測值約為300mm，滿足現行規范[11]要求。

Ⅲ區結構單元(6)-(1/D)軸支承于Ⅱ區結構單元240mm厚實心粘土磚墻上，其余均為單跨現澆鋼筋砼框架結構，Ⅱ、Ⅲ區連接處較為薄弱，結構體系不合理。

3 子單元安全性鑒定評級

3.1 地基基礎評級

該宿舍樓Ⅰ區采用梁式筏板基礎，Ⅱ區采用墻下毛石條形基礎，Ⅲ區結構單元采用柱下鋼筋砼條形基礎。對已開挖的3處基礎進行工作狀態檢查，發現基礎工作狀況正常，未見明顯腐蝕酥堿、松散及裂損現象，上部結構未見明顯不均勻沉降裂縫。傾斜觀測數據表明，Ⅰ區多數測點傾斜值大大超過規范[10]限值，且結構整體向(B)軸傾斜；Ⅱ、Ⅲ區測點傾斜值未超過規范限值。

根據不均勻沉降在上部結構中的反應檢查結果，Ⅰ區地基基礎子單元安全性等級間接評為Cu級，Ⅱ區、Ⅲ區評為Bu級。

3.2 上部承重結構評級

(1)承載功能評級

對砌體構件，根據現場檢測數據，結合中國建筑科學研究院PKPM系列軟件進行驗算，Ⅱ區結構單元部分墻體受壓承載能力不足，一～四層部分墻肢受壓驗算時的墻體抗力與荷載效應之比小于1.0，無法滿足承載要求[10]，且3Q-(6)-(D-E)開裂滲水。因此，該工程Ⅱ區砌體構件安全性等級評為Du級。

對于鋼筋砼構件，根據現場檢測數據結合中國建筑科學研究院PKPM系列軟件進行驗算，Ⅰ區結構單元2L-(11-21)-(C)梁底抗彎承載能力不滿足規范[10]要求，Ⅱ區結構單元多數挑梁支座抗彎承載能力不滿足規范[10]要求，且二層走廊板向(A)軸方向傾斜，多處預制樓梯踏步板開裂嚴重。因此，該工程Ⅰ區鋼筋砼構件安全性等級評為Cu級，Ⅱ區鋼筋砼構件安全性等級評為Du級。

(2)結構側向位移評級

Ⅰ區實測最大傾斜值為H/55，多數測點傾斜值超過了規范[10]限值H/200，且結構整體向(B)軸傾斜。因此，該工程Ⅰ區結構側向位移等級評為Du級。

(3)結構整體性評級

Ⅰ區結構單元為單跨現澆鋼筋砼框架結構樓梯，框架均為雙向拉通，可形成完整系統，結構傳力路線清晰，因此，Ⅰ區結構整體性等級評為Bu級。Ⅱ區結構單元為磚混結構宿舍，各層樓、屋蓋處均設置圈梁，承重墻體均采用錯縫搭砌，縱橫墻交接處咬槎良好，因此，Ⅱ區結構整體性等級評為Bu級。Ⅲ區結構單元未與Ⅱ區結構單元有效分開，與Ⅱ區單元結構連接處構造不當，連接處整體性較為薄弱，結構布置不合理，因此，Ⅲ區結構整體性等級評為Du級。

綜上所述，該工程Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ區上部承重結構子單元安全性等級均評為Du級。

3.3 圍護系統評級

Ⅱ區各層靠近(1)軸方向的門變形、松動，其余圍護結構構件工作狀態未見明顯異常。該工程Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ區圍護系統的承重部分子單元安全性等級均評為Du級。

4 結論

根據現場調查、檢測及復核驗算分析結果，該宿舍樓結構安全性鑒定等級評定為Dsu級，即安全性嚴重不符合鑒定標準的要求，嚴重影響整體承載，建議按以下措施立即處理：

(1)Ⅰ區建筑結構單元傾斜嚴重，建議比選拆除重建與結構加固兩種方案的經濟效應，擇優選取合理的加固方案。

(2)Ⅲ區主要采用單跨框架結構，連接構造薄弱，結構布置不合理，建議改變其傳力途徑以降低結構構件的受力。

(3)對于砌體結構承載不足構件，建議采用鋼筋混凝土面層加固法；對于混凝土結構承載不足構件，建議采用外包鋼加固。

上述研究結果可為類似工程中建筑結構安全鑒定提供一定的技術參考。