某鋼框架宿舍安全性檢測與鑒定

孫樂樂

（云南省建設工程質量檢測中心有限公司，云南 昆明 650217）

0 引 言

鋼框架結構因其自重輕、強度高、施工速度快，安裝拆卸方便等優點，在工民用建筑領域有著廣泛的應用。但與此同時，由于缺少必要技術質量監督，鋼結構承包單位缺少資質或個人承包鋼結構施工項目，從而造成部分鋼結構工程施工質量差，存在著安全隱患，給人們生命財產安全造成重大威脅。本文以某新建鋼框架結構為例，分析探討鋼結構工程檢測鑒定的方法及加固處理措施。

1 工程概況

某宿舍工程為 3 層鋼框架結構，總高 10.5 m，基礎為柱下獨立基礎，屋架形式為三角形鋼屋架，框架柱采用鋼管柱，框架梁采用熱軋 H 型鋼，樓板為 120 mm 厚壓型鋼板與現澆混凝土組合樓板，建筑面積 2 175 m2。該工程于 2017 年 12 月開工建設，由于工程開建前未申領施工許可證，施工圖未經審核，缺少地勘資料，且施工質量較差，因此該工程于 2018 年 7 月被當地質監站勒令停工。目前該工程主體結構、室內外裝修已完工，強電、弱電敷設完畢，給水管安裝基本完畢。受該地住建局委托，筆者單位對此宿舍安全性進行檢測鑒定，并提出加固處理意見。

2 現場勘驗檢測情況

由于該鋼框架工程屬于未批先建項目，施工圖紙資料、圖紙審查資料、施工過程試驗資料、地基基礎檢測資料、實體檢測資料等均缺失，故現場勘驗檢測包括：①基礎形式；②圖紙繪制；③構件截面尺寸、材料強度；④構件連接節點及損傷調查；⑤涂層檢測；⑥變形觀測等內容［1］。

2.1 基礎形式

通過觀測，建筑物周邊地面未發現明顯開裂，建筑物上部結構未發現由不均勻沉降引起的裂縫及損傷情況，綜合來看地基基礎承載力滿足要求。現場對建筑物 A/3 軸基礎進行局部開挖，經開挖基礎形式為柱下獨立基礎，基礎埋深 0.70 m，獨立基礎尺寸 2.00 m×2.00 m。鋼柱柱腳通過與基礎預埋鋼板四周圍焊連接，柱腳四周包封混凝土，柱腳處未設置加勁肋。

2.2 圖紙繪制

建筑物呈倒置“L”型，左側為辦公區，右側為員工宿舍。現場利用激光測距儀、鋼卷尺對建筑物結構進行測繪，宿舍樓結構平面示意圖如圖1 所示。屋架形式為三角形鋼屋架，材料選用方鋼管，屋架結構平面示意圖如圖2 所示，屋架大樣圖如圖3 所示。

建筑物結構平面布置合理，豎向和水平向承重構件布置基本合理，但 D/4～16 軸位置主梁未與柱可靠連接而與豎向主梁連接，傳力路線不合理。結構未設置斜向支撐，結構間聯系構造基本完善。

2.3 構件截面尺寸及材料強度檢測

檢測發現該建筑物所用原材多為回收舊料，利用游標卡尺、鋼卷尺及超聲波測厚儀對構件截面尺寸進行檢測，檢測結果如表1 所示。施工現場留有余料，對現場余料加工制作成拉伸試樣，拉伸結果表明鋼材力學性能滿足 Q 235 鋼材技術要求。

表1 構件實測截面尺寸 mm

2.4 構件連接節點及損傷調查

圖1 宿舍樓結構平面示意圖（單位：mm）

圖2 屋架結構示意圖（單位：mm）

圖3 三角形屋架大樣圖（單位：mm）

鋼柱與鋼梁采用栓焊連接，螺栓采用 6.8 級普通螺栓，鋼梁間采用全焊接連接，焊縫設計等級為二級。對節點進行外觀檢測發現節點處焊縫存在填塞、漏焊、氣孔、焊瘤、未焊透、錯邊等嚴重外觀缺陷［2］，現場典型照片如圖4～圖9 所示。利用超聲波探傷儀對焊縫質量進行抽檢，經檢測大部分焊縫達不到二級焊縫質量驗收要求。

2.5 涂層厚度檢測

現場對鋼梁、鋼柱涂層厚度進行抽檢，檢測結果表明涂層厚度不滿足 GB/T 50621-2010《鋼結構現場檢測技術標準》第 12.4.2 條“當設計對涂層厚度無要求時，涂層干漆膜總厚度：室外應為 150 μm，室內應為 125 μm，其允許偏差應為-25μm”的要求。

圖4 柱牛腿與梁連接節點

圖5 梁柱連接節點

圖6 主次梁連接節點

圖7 屋架桿件

圖8 鋼柱凹陷變形

圖9 柱對接節點

2.6 框架梁、框架柱變形檢測

現場共抽取 8 根梁進行變形檢測［3］，檢測結果表明所抽檢 8 根鋼梁中有 2 根不滿足 GB 50292-2015《民用建筑可靠性鑒定標準》中 au、bu 級撓度極限，安全性等級評定為 du 級，檢測結果如表2 所示。

表2 鋼梁撓度檢測結果

表3 鋼柱側向位移觀測結果

現場共對 15 根鋼柱進行側向位移檢測，檢測結果表明共有 3 根鋼柱側向位移不滿足 GB 50292-2015《民用建筑可靠性鑒定標準》中第 7.3.10 條中規定，現場檢測結果如表3 所示。

2.7 結構承載力復核

依據 GB 50009-2012《建筑結構荷載規范》，該建筑物恒荷載標準值取 2.5 kN/m2，活荷載標準值取 2.0 kN/m2，基本風壓取 0.45 kN/m2。鋼框架結構隔墻為加氣混凝土砌塊，故梁上線荷載取值為 4.5 kN/m2，建筑物所在地抗震設防基本烈度為 8 度，設計基本地震加速度為 0.2 g，設計地震分組為第 3 組。

利用 PKPM 系列計算軟件（V 3.1.4 版）進行計算，經計算得知：①1 層、2 層大部分框架柱、框架梁應力比遠＞1，3 層部分框架柱應力比＞1，大部分構件承載能力均不滿足要求；②部分梁跨中撓度遠＞ GB 50017-2017《鋼結構設計標準》要求；③3 層柱長細比不滿足規范要求。

3 安全性鑒定

根據 GB 50292-2015《民用建筑可靠性鑒定標準》，建筑物的安全性鑒定分為構件、子單元和鑒定單元三個層次。鋼結構構件的安全性鑒定分別從承載能力、構造以及不適于承載的位移等 3 個項目分別進行評定，經 PKPM 建模分析可知，大部分構件的承載能力不滿足標準要求；部分柱長細比、框架梁寬厚比、高厚比不滿足現行規范要求，節點、連接方式不當，構造存在明顯缺陷；部分框架梁撓度、柱頂水平位移超出標準要求，根據上述分析，1 層、2 層、3 層大部分構件的安全性等級評定為 du 級。

該建筑物第 2 層次的安全性鑒定分為地基基礎、上部承重結構和圍護結構承重部分 3 個方面。建筑物周邊場地、地面未發現開裂現象，上部結構構件未發現由不均勻沉降引起的變形、裂縫及破損現象，地基基礎的安全性等級評定為 Au 級；由于大部分構件的安全性等級評定為 du 級，故上部承重結構按承載功能等級評定為 Du 級，結構存在薄弱環節，部分傳力路線設計不當，部分構造措施不滿足標準要求，無支撐系統，故上部承重結構按結構整體牢固性評定為 Cu 級，依據表2 中測量結果，上部承重結構按不適于承載的側向位移評定為 Cu 級，根據上述分析，上部承重結構安全性等級評定為 Du 級；經現場調查與檢測，圍護結構與主體連接可靠，未發現明顯的變形，評定圍護結構承重部分安全性等級為 Au 級。

根據以上分析，綜合評定該建筑物安全性等級為 Dsu 級，即安全性嚴重不符合標準對 Asu 級的規定，嚴重影響整體承載，必須立即采取措施。

4 抗震鑒定

依據 GB 50223-2008《建筑工程抗震設防分類標準》，該建筑的抗震設防分類為丙類（即標準設防類），故按照本地區抗震設防烈度確定其抗震構造措施和地震作用。該建筑始建于 2017 年，依據 GB 50023-2009《建筑抗震鑒定標準》，該建筑后續使用宜采用 50 年，故該建筑物采用 GB 50011-2010《建筑抗震設計規范》中相關規定進行抗震鑒定。建筑物所處場地地勢平坦，建筑物周邊場地無嚴重開裂變形情況。可見，該房屋地基基礎現狀無嚴重靜載缺陷，故可不進行地基基礎的抗震鑒定。

該建筑物抗震等級為三級，現場依據 GB 50011-2010《建筑抗震設計規范》對該建筑物進行抗震構造措施檢驗，結果表明大部分抗震措施不滿足規范要求，檢驗結果如表4 所示。

表4 抗震措施鑒定表

5 處理措施及對策

該建筑物大部分構件承載力不滿足要求，構造措施不符合規范要求，焊接質量較差，故加固難度大［4-5］。

1）柱加固可采用增大截面法。具體做法為：在圓管柱外側包覆鋼筋混凝土，加固采用的豎向鋼筋錨固入基礎內，樓層處鋼筋穿過鋼梁上下貫通，豎向鋼筋間通過直螺紋套筒連接，加固之后梁-柱連接節點直接埋入混凝土內，從而增加了整體穩定性，鋼柱經加固后變為型鋼-混凝土柱。

2）鋼梁加固可采用在梁底增設次梁的方法，具體做法為：在各框架梁底跨中位置緊貼梁底沿垂直方向增設一道鋼梁，鋼梁與框架柱間采用剛性連接。

3）節點連接處焊縫進行重新焊接，未擰緊螺栓重新擰緊或更換處理。

4）加固改造未完成前建筑物禁止投入使用。

6 結 語

該建筑物開建前未取得規劃許可證、施工許可證，設計圖紙未加蓋審圖章，現場檢測發現建筑物現狀與設計圖紙存在不符之處，施工過程中未委托有資質的施工單位進行施工，并且未委托監理單位，工程質量處于失控狀態，最終導致建筑物質量不滿足要求。因此，政府監督部門必須嚴格把關，從審批手續開始即要嚴格監督，建設單位、施工單位也必須切實負起社會責任，才能避免此類質量事故發生。