蘭州市某商住樓地下室改造對主體結(jié)構(gòu)安全性影響分析

楊全全

（甘肅省建筑科學(xué)研究院，甘肅 蘭州 730050）

0 引言

商住樓作為多用途建筑形式，當(dāng)商鋪部分采用剪力墻結(jié)構(gòu)時，因結(jié)構(gòu)布置不夠靈活，造成商鋪購買方或承租方裝修改造中為了滿足使用要求（比如改變建筑布局、改變管線走向及其他變更），往往通過對個別剪力墻或框架梁開設(shè)洞口、局部增設(shè)填充墻及集中荷載等方式進(jìn)行結(jié)構(gòu)局部改造。實際工程中，多數(shù)項目中結(jié)構(gòu)局部改造后未采取任何加固補(bǔ)強(qiáng)措施，同時關(guān)于結(jié)構(gòu)局部改造是否會對整體結(jié)構(gòu)造成影響等易引起樓上住戶與商戶、開發(fā)商與業(yè)主以及物業(yè)與商戶之間的糾紛［1］。針對上述問題，本文以某商住樓地下室改造為工程實例，分別建立改造前后的商住樓整體結(jié)構(gòu)計算模型，通過對比構(gòu)件承載力及各項參數(shù)，分析了地下室改造對該商住樓主體結(jié)構(gòu)安全性的影響。

1 工程概況

蘭州市某商住樓建造于 2004 年，采用全現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，地下 1 層、地上 12 層。地下 1 層為超市，地上 1、2 層為商鋪及會所等配套設(shè)施，3 層及以上為住宅樓；地下 1 層層高為 3.9 m，1～2 層層高均為 4.2 m，3～11 層層高均為 2.9 m，12 層層高為 2.7 m，室內(nèi)外高差為 0.3 m，結(jié)構(gòu)主體總高度為 37.5 m。該商住樓所處地區(qū) 8 度（0.2 g）設(shè)防，第三組；Ⅱ類場地，結(jié)構(gòu)阻尼比為 0.05；設(shè)計使用年限為50年，結(jié)構(gòu)安全等級為二級，抗震等級：框架二級，剪力墻一級，標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防（丙）類。該商住樓采用人工挖孔灌注樁基礎(chǔ)，基礎(chǔ)持力層為卵石層，樁端極限承載力為 3 000 kPa。混凝土設(shè)計強(qiáng)度等級：井樁 C25，基礎(chǔ)梁及 13.900 m 標(biāo)高以下結(jié)構(gòu)構(gòu)件 C35，13.900 m 標(biāo)高以上框架柱、梁、板及剪力墻 C30。鋼筋等級：框架柱主筋、框架梁縱筋及剪力墻鋼筋均采用 HRB335 級，現(xiàn)澆板受力鋼筋以及箍筋均采用 HPB235 級。鋼筋混凝土保護(hù)層厚度為：樁 50 mm，基礎(chǔ)梁 30 mm，柱 30 mm，梁 25 mm，板、墻 15 mm。內(nèi)、外填充墻體±0.000 以上采用 K K 型黏土空心砌塊（容重小于 8.0 kN/m3）及 M5 混合砂漿砌筑，±0.000 以下采用 MU10 黏土實心磚及 M5 水泥砂漿砌筑。

2017 年，因該商住樓地下室改造為健身房，分別在地下室底板局部新增填充墻體及游泳池、對多片鋼筋混凝土墻體開設(shè)洞口及擴(kuò)大原有洞口。

2 地下室改造情況檢測

2.1 地下室填充墻體變更情況核查

經(jīng)現(xiàn)場核查，該商住樓地下室原有 10×E～F 軸線填充墻被拆除，且分別在 E×15～17 軸線、E×1/7 ～10 軸線、B×2～1/7 軸線及 1/B×4～8 軸線新增 200 mm 后砌體填充墻，其中 1/B×4～8 軸線填充墻體置于地下室底板上，其余新增填充墻均置于對應(yīng)軸線基礎(chǔ)梁上方。

2.2 地下室底板新增游泳池檢查

經(jīng)現(xiàn)場檢查，該商住樓地下室 6～16×A～C 軸線及 16～18×B～E 軸線范圍內(nèi)新建了一個游泳池，修建在原結(jié)構(gòu)地下室底板上。該游泳池采用鋼筋混凝土澆筑，池壁高度 1.8 m，厚度 0.24 m，池底厚度 0.2 m，成人區(qū)（6～16×A～C 軸線范圍）水位高 1.0～1.4 m，兒童區(qū)（16～18×B～E 軸線范圍）水位高 0.8 m。

2.3 鋼筋混凝土墻體受損情況檢測

經(jīng)現(xiàn)場檢測，該商住樓地下室共有6片鋼筋混凝土墻體遭到破壞。其中對5片墻體（軸線號分別為：E×5～7、5×D～E、D×1/12～13、E×1/12～13、E×13～15）原有洞口進(jìn)行擴(kuò)大，對1片墻體（軸線號為：15×D～E）新開設(shè)洞口，開洞墻體布置及洞口詳細(xì)尺寸如圖 1～圖 6 所示。

圖1 商住樓地下室結(jié)構(gòu)平面及改造情況布置示意圖（單位：mm）

圖2 地下室 E×1/12～15 軸線剪力墻洞口擴(kuò)大（單位：mm）

經(jīng)現(xiàn)場核查，現(xiàn)場擴(kuò)大洞口的 5 片墻體原洞口邊緣均有暗柱，改造過程中對原有暗柱進(jìn)行破壞，減小了暗柱截面尺寸且將新洞口范圍內(nèi)的暗柱主筋及箍筋截斷，新開設(shè)洞口的 1 片墻體在洞口開設(shè)過程中將原墻體中的水平及豎向鋼筋截斷，且對鋼筋端頭未進(jìn)行連接處理。

圖3 地下室 D×1/12～13 軸線剪力墻（單位：mm）

圖4 地下室 15×D～E 軸線軸線剪力墻新增洞口（單位：mm）

3 結(jié)構(gòu)復(fù)核計算及影響分析

采用 YJK-A 軟件分別創(chuàng)建該商住樓改造前后的結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行復(fù)核計算，并對兩個模型的計算結(jié)果進(jìn)行對比分析，從而確定地下室改造對主體結(jié)構(gòu)的影響程度。其中材料強(qiáng)度實測值取值，并考慮實際改造情況。

3.1 地下室墻體洞口改造對主體結(jié)構(gòu)影響分析

3.1.1 本層結(jié)構(gòu)計算控制參數(shù)對比及影響分析

通過對比該商住樓地下室 6 片墻體洞口改造前后本層層間位移角及剪重比計算控制參數(shù)的變化情況，分析墻體洞口改造對本層承載力的影響情況。具體對比情況如表 1 所示。

圖5 地下室 5×D～E 軸線剪力墻洞口擴(kuò)大（單位：mm）

圖6 地下室 E×5～7 軸線剪力墻洞口擴(kuò)大（單位：mm）

表1 本層結(jié)構(gòu)計算控制參數(shù)對比

從表 1 中各項控制參數(shù)的對比可以看出，該商住樓地下室 6 片墻體洞口改造后對本層結(jié)構(gòu)計算控制參數(shù)幾乎無影響。

3.1.2 本層結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力影響分析

經(jīng)計算復(fù)核，該商住樓地下室 6 片墻體洞口改造后，對本層其他結(jié)構(gòu)構(gòu)件未造成影響，但該 6 片墻體軸壓比有所增加，其中 E×5～7 軸線墻體軸壓比增加 0.01、5×D～E 軸線墻體軸壓比增加 0.04、D×1/12～13 軸線墻體軸壓比增加 0.01、E×1/12～13 軸線墻體軸壓比增加 0.03、E×13～15 軸線墻體軸壓比增加 0.01，15×D～E 軸線墻體軸壓比增加 0.12。

3.1.3 整體結(jié)構(gòu)計算控制參數(shù)對比及影響分析

通過對比該商住樓地下室 6 片混凝土墻體洞口改造前后整體結(jié)構(gòu)計算各項控制參數(shù)變化，分析混凝土墻體洞口改造對各項控制參數(shù)的影響程度，進(jìn)而分析出混凝土墻體洞口改造對整體結(jié)構(gòu)安全性的影響。具體對比情況如表 2 所示。

從表 2 中各項控制參數(shù)的對比可以看出，該商住樓地下室 6 片混凝土墻體洞口改造后對整體結(jié)構(gòu)各項計算控制參數(shù)存在微弱影響，且均在規(guī)范限值以內(nèi)，未對整體結(jié)構(gòu)的安全性造成影響。

3.2 地下室新增游泳池對主體結(jié)構(gòu)影響分析

根據(jù)圖紙及現(xiàn)場實際情況，新增游泳池按照外加自重荷載施加于地下室底板上，且不考慮底板及基礎(chǔ)梁底面回填土的支撐作用，采用 YJK 軟件分別建立兩個計算模型，即模型 1-考慮池體自重荷載、模型 2-考慮池體及水（水深按 1.4 m 計算）總自重，通過對比兩個模型中游泳池范圍內(nèi)基礎(chǔ)梁配筋量及樁端承載力，從而判斷新增游泳池對原結(jié)構(gòu)主體的影響程度，基礎(chǔ)梁配筋量對比情況如表 3 所示。

表2 整體結(jié)構(gòu)計算控制參數(shù)對比

表3 基礎(chǔ)梁配筋量對比表 mm2

經(jīng)計算復(fù)核，模型 2-考慮池體及水（水深按 1.4 m 計算）自重考慮（軸線號為 12×B）最大豎向承載力遠(yuǎn)大于原設(shè)計圖紙樁端極限承載力 3 000 kPa。

根據(jù)計算結(jié)果可知，分別考慮新增游泳池自重及游泳池加水使用時的總自重兩種荷載工況下均會對該樓的原結(jié)構(gòu)（基礎(chǔ)梁）承載能力產(chǎn)生顯著的影響，且造成該游泳池范圍內(nèi)樁端承載力不滿足原設(shè)計要求。

3.3 地下室填充墻體變更對主體結(jié)構(gòu)影響分析

經(jīng)計算，商住樓地下室填充墻體變更（部分拆除、部分新增）對原結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力及整體結(jié)構(gòu)安全性未造成影響［2-5］。

4 結(jié)論及建議

根據(jù)現(xiàn)場檢測及復(fù)核計算結(jié)果，經(jīng)綜合分析，結(jié)論如下。

1）該商住樓地下室 6 片墻體改造（擴(kuò)大洞口及新增洞口）后，對本層其余結(jié)構(gòu)構(gòu)件及整體結(jié)構(gòu)安全性未造成影響，但該 6 片墻體自身軸壓比有所增加，承載力降低。

2）該商住樓地下室新增游泳池造成該商住樓部分基礎(chǔ)梁和個別樁端承載力不足。

3）該商住樓地下室填充墻體變更未對原主體結(jié)構(gòu)造成影響。

通過建立某商住樓地下室改造前后的結(jié)構(gòu)計算模型，定量計算且分析出結(jié)構(gòu)局部改造對整體結(jié)構(gòu)的影響程度，對解決該類工程問題具有一定的借鑒意義。