某超期服役仿蘇建筑的安全性分析

張軍偉 杜曉康

(河南農(nóng)業(yè)大學(xué)基建處，河南 鄭州 450002)

1 工程概況

某三層內(nèi)廊式磚混結(jié)構(gòu)是建于20世紀(jì)50年代的仿蘇建筑，總建筑面積約2 430 m2。基礎(chǔ)采用三七灰土墊層磚砌大放腳條形基礎(chǔ)，墻體采用粘土實(shí)心磚，樓面梁均為現(xiàn)澆鋼筋混凝土梁，樓面采用鋼筋混凝土空心磚樓面(即預(yù)制倒“T”形鋼筋混凝土小梁，中間填空心磚，板面現(xiàn)澆混凝土)，樓梯為現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓梯，屋蓋為三角形木屋架上鋪檁條、掛瓦板。

2 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)結(jié)果

2.1 平面布置

對(duì)該建筑物的各層建筑結(jié)構(gòu)平面布置及軸線尺寸進(jìn)行了實(shí)地測(cè)量，均符合設(shè)計(jì)要求，見圖1。該樓長(zhǎng)約61.2 m，寬約13.2 m，單層層高3.3 m。橫墻厚度370 mm，縱墻厚度240 mm。

2.2 外觀調(diào)查

現(xiàn)場(chǎng)勘查時(shí)，該樓外表面局部表面風(fēng)化破損嚴(yán)重，砂漿脫落形成分布不均的空灰縫。內(nèi)部大量墻體粉刷層脫落，剔除粉刷層，內(nèi)墻磚基本完整，部分砂漿灰縫不飽滿。建筑基礎(chǔ)周邊土層均勻密實(shí)，未見明顯擾動(dòng)，經(jīng)開挖后可見，基礎(chǔ)基本完好，無破損，砂漿飽滿，砌筑整齊。一層樓梯梁鋼筋嚴(yán)重銹蝕，沿梁底存在縱向裂縫，最大裂縫寬度達(dá)到1.8 mm。屋蓋木材不規(guī)則或有較大變形，表面開裂，但無明顯腐蝕蟲蛀現(xiàn)象。此外，部分墻體可觀察到因溫度變化產(chǎn)生的裂縫。

2.3 側(cè)向變形

在該樓的角部布置8個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，用經(jīng)緯儀量測(cè)該樓主體縱橫兩個(gè)方向的傾斜程度，結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)側(cè)向變形檢測(cè)結(jié)果中8個(gè)測(cè)點(diǎn)均小于1/330。

2.4 材料強(qiáng)度

1)磚和砂漿。采取回彈法檢測(cè)粘土實(shí)心磚的抗壓強(qiáng)度，貫入法檢測(cè)砂漿的抗壓強(qiáng)度。每層選取3片墻體，基礎(chǔ)作為1個(gè)檢測(cè)單元，上部結(jié)構(gòu)作為1個(gè)檢測(cè)單元。檢測(cè)得到基礎(chǔ)中磚的抗壓強(qiáng)度等級(jí)評(píng)定為MU10，砂漿強(qiáng)度推定值為0.7 MPa；上部結(jié)構(gòu)中磚的抗壓強(qiáng)度等級(jí)小于MU10，最小值5.9 MPa，砂漿強(qiáng)度小于0.7 MPa，最小值0.5 MPa。

2)混凝土。隨機(jī)抽取10根梁鑿除粉刷層，用回彈法并鉆取芯樣修正檢測(cè)得到混凝土抗壓強(qiáng)度推定值11.5 MPa。

3)鋼筋。原設(shè)計(jì)采用Gt3號(hào)光面鋼筋，依據(jù)設(shè)計(jì)時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)，抗拉強(qiáng)度取為2 100 kg/cm2，相當(dāng)于我國(guó)規(guī)范的HPB235級(jí)鋼筋，其抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值可取為fy=210 N/mm2。現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)時(shí)鑿開混凝土保護(hù)層，清除表面銹蝕后用游標(biāo)卡尺實(shí)測(cè)鋼筋直徑，量測(cè)結(jié)果與原設(shè)計(jì)圖標(biāo)注基本相符。此外結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)觀察用鋼筋銹蝕測(cè)定儀檢查，鋼筋已有一定銹蝕，個(gè)別處的混凝土因鋼筋銹蝕脹裂或脫落。

3 計(jì)算分析結(jié)果

3.1 墻體豎向荷載作用下承載力驗(yàn)算

根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，對(duì)墻體豎向荷載作用下的承載力進(jìn)行驗(yàn)算，取磚的抗壓強(qiáng)度為5.6 MPa，砂漿強(qiáng)度取實(shí)測(cè)值，樓面可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值為2.0 kN/m2，水房和衛(wèi)生間可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值為2.5 kN/m2，走廊和樓梯可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值為3.5 kN/m2。結(jié)果表明，一層所有承重橫墻及部分門洞口縱墻承載力不能滿足要求，二、三層墻體的承載力基本滿足要求，但磚和砂漿有風(fēng)化脫落的現(xiàn)象。

3.2 混凝土構(gòu)件承載力驗(yàn)算

根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，對(duì)梁的承載力進(jìn)行驗(yàn)算，取混凝土強(qiáng)度為實(shí)際檢測(cè)強(qiáng)度。結(jié)果表明，由于梁的混凝土強(qiáng)度偏低，且低于現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的最低強(qiáng)度等級(jí)，部分梁的抗彎和抗剪承載力不滿足要求。

3.3 墻體抗震驗(yàn)算

依據(jù)實(shí)測(cè)的磚和砂漿強(qiáng)度，按照GB 50011—2010建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范的規(guī)定(抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.15g)，對(duì)該樓進(jìn)行墻體抗震驗(yàn)算。結(jié)果表明，一層所有縱橫墻以及二層部分縱橫墻在水平地震作用下的承載力不能滿足要求。

3.4 抗震構(gòu)造

該樓頂部采用木屋架結(jié)構(gòu)，屬于樓蓋剛度較差的多層砌體房屋，應(yīng)在外墻四周、樓梯間四角和內(nèi)外墻交接處等位置設(shè)置鋼筋混凝土構(gòu)造柱，在屋蓋處及每層樓蓋處設(shè)置鋼筋混凝土圈梁。由于該樓建設(shè)年代尚未有抗震設(shè)計(jì)的要求，墻體中未設(shè)置構(gòu)造柱和圈梁，因此該樓不能滿足抗震構(gòu)造要求。

4 鑒定結(jié)論

1)開挖的部分基礎(chǔ)基本完好，尺寸與原設(shè)計(jì)圖紙所標(biāo)注尺寸基本相符，經(jīng)驗(yàn)算該樓地基基礎(chǔ)承載力基本滿足要求。實(shí)測(cè)建筑物傾斜度較小，沒有發(fā)現(xiàn)明顯的不均勻沉降引起的裂縫。說明該地基基礎(chǔ)安全性基本滿足要求，可繼續(xù)使用。

2)該樓磚、砂漿和混凝土的強(qiáng)度低于現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的最低強(qiáng)度等級(jí)，經(jīng)驗(yàn)算一層所有承重橫墻及部分門洞口縱墻承載力不能滿足要求，其中大部分的承載力低于按現(xiàn)行規(guī)范計(jì)算的設(shè)計(jì)承載力的90%。部分梁的抗彎和抗剪承載力也不滿足要求。說明承重墻體和部分梁的安全性不滿足要求，須進(jìn)行加固處理。

3)該樓不滿足現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的抗震構(gòu)造要求，經(jīng)驗(yàn)算一層所有縱橫墻以及二層部分縱橫墻在水平地震作用下的承載力不能滿足要求，須進(jìn)行整體抗震加固。

5 加固建議

該樓的加固和維護(hù)工作集中于上部結(jié)構(gòu)，基本不觸動(dòng)地基基礎(chǔ)部分，加固和維護(hù)后基本可恢復(fù)原使用功能。

墻體可采用鋼筋網(wǎng)水泥砂漿(或細(xì)石混凝土)面層加固，內(nèi)墻雙面加固，外墻可單面加固。增設(shè)構(gòu)造柱和圈梁可結(jié)合墻體加固進(jìn)行。

對(duì)承載力基本滿足要求的板及樓梯等鋼筋混凝土構(gòu)件，修補(bǔ)裂縫、表面做鋼絲網(wǎng)(或玻璃纖維網(wǎng))水泥砂漿面層，以提高構(gòu)建的耐久性。

樓面梁可采用擴(kuò)大梁截面(補(bǔ)設(shè)鋼筋)的方法加固，以提高其安全性和耐久性。

原有木屋架可更換為鋼筋混凝土屋面板，以提高該樓的防火性能。