混凝土框架結構安全性及抗震性能評定探討

董保利，楊武，董存，何強，蘭博

（新疆建筑科學研究院，新疆 烏魯木齊 830058）

0 引言

隨著社會的進步與發展，我國的國家工程建設正在步入注重舊建筑維修改造的階段，實際工程中的維修改造工作逐步增加[1]。設防烈度提高、使用功能改變或遭受災害，都有可能導致建筑結構性能不滿足現行規范要求或無法滿足人們的需求[2-5]。所以工程鑒定的工作逐漸會增加，目前已有不少對砌體結構鑒定工作方面的研究[6-9]，但對于混凝土框架結構安全性、抗震性能的研究較少[1,3,5,10]。故本文欲從實際工程出發，以國家規范為準則，結合現場檢測數據，綜合考慮各項指標有序、合理地評價混凝土框架結構的安全性和抗震性能。

1 工程概況

某混凝土框架結構為一棟地上二層、地下一層框架結構建筑物，建于 2004 年 5 月。建筑結構整體呈矩形，總長度約為 29.4m，總高度約為 8.1m，總寬度約為13.8m，建筑面積為 1372m2。填充墻體為磚砌體及陶粒混凝土空心砌塊砌筑，樓、屋蓋均為現澆梁、板結構。對該工程安全性、抗震性能檢測鑒定。

2 現場檢測

依據 GB/T 50784—2013《混凝土結構現場檢測技術標準》[12]中的相關要求，選取具有代表性的構件，完成現場檢測工作。在現場檢測過程中，應充分了解建筑結構的完好狀況，綜合考慮個體指標和整體指標，合理劃分的檢測層次，依次、依序做好現場檢測工作。在檢測前，應對建筑結構進行了解，根據檢測內容和檢測目的，對所需檢測的建筑結構進行分析，合理安排檢測的次序，提高工作效率，力求使檢測工作有序、高效地進行。

2.1 地基基礎調查與檢測

該工程地基為天然地基粉土層，基礎為柱下鋼筋混凝土獨立基礎，未發現上部結構存在因地基基礎不均勻沉降引起的裂縫及影響結構安全的異常現象，建筑地基和基礎現狀無靜載缺陷，可認定該工程地基基礎基本完好。

2.2 結構材料強度檢測

采用回彈法對該工程上部結構現澆構件混凝土強度進行抽測，其結果見表 1。

表 1 現澆構件混凝土強度推定值

由表 1 可見，依據回彈法檢測數據，該工程混凝土強度滿足原設計要求。

2.3 現場情況檢測

該工程符合設計圖紙，未發見填充墻體裂縫或與框架柱脫開，現澆混凝土構件開裂，現澆混凝土構件表面剝落、露筋及外觀質量缺陷等異常現象。

根據現場檢測結果可見，該工程在使用過程中尚未出現結構構件損壞和嚴重變形，且在目前情況下未發現該結構有與原設計不符的情況。因而可初步判定該結構基本符合原設計圖紙。

3 建筑結構鑒定評級

梁、柱、墻、板平直牢固，無傾斜變形、裂縫、松動、腐朽、蛀蝕。依據《房屋完損等級評定標準》[11]，該工程結構可評為完好結構。

在建筑結構鑒定評級中，以結構構件的配筋量比值來表示結構構件是否滿足要求[1,3,5]。依據 GB 50010—2010《混凝土結構設計規范》[13]和 GB 50009—2012《建筑結構荷載規范》[14]，利用結構計算軟件對結構進行相關計算和驗算，分層次地鑒定其結構。在結構的鑒定評級中，分成兩個方面來進行：一是無地震作用時的結構安全性，一是有地震作用時的抗震性能。在結構構件的截面承載力對比時，以構件的正截面配筋作為鑒定主要參考依據。

3.1 結構安全性鑒定評級

該工程整體傾斜符合規范要求，建筑物周邊未發現因地基基礎不均勻沉降而引起的地面、墻體及現澆混凝土構件裂縫現象。故根據 GB 50292—2015《民用建筑可靠性鑒定標準》[15]，地基基礎安全性等級為 Au級。

依據 GB/T 50784—2013《混凝土結構現場檢測技術標準》選取一定量具有代表性的樣本，依據樣本情況對該工程上部結構安全性做出判斷。

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根據 GB 50292—2015《民用建筑可靠性鑒定標準》對該工程上部結構進行安全性鑒定評級。先將該工程分為一個鑒定單元，再將上部結構分為三個代表層，每個代表層的水平向主要承重構件集為梁集，豎向主要承重構件集為柱集。鑒定評級時，先從構件開始，鑒定每個構件，然后在依據各個構件情況評定構建集，之后再到代表層，最后評定子單元乃至鑒定單元。

現依據構件正截面配筋情況對該工程上部結構安全性做出評定，具體結果見表 2。

表 2 上部結構安全性鑒定評級

經現場檢測，該工程結構構件未發現構造問題，不適于承載的位移或變形、裂縫或損傷等影響結構構件安全性的因素；該工程未發現有不適于承載的位移和影響整體牢固性的因素。因而可將該工程上部結構無地震作用時的安全性評定為 Bu級。

綜上所述，根據 GB 50292—2015《民用建筑可靠性鑒定標準》規定：“一般情況下，應根據地基基礎和上部承重結構的評定結果，按其中較低等級確定”，該工程地基基礎安全性等級為 Au級，上部結構安全性等級為 Bu級，所以該工程安全性等級評定為 Bsu級。

3.2 結構抗震性能鑒定

依據 GB 50023—2009《建筑抗震鑒定標準》[16]，該工程后續使用年限宜為 50 年，按 C 類建筑、丙類設防要求抗震鑒定方法進行抗震性能鑒定。

依據 GB 50011—2010《建筑抗震設計規范》[17]、現場情況以及其他相關規范[13,14]和驗算結果對該工程抗震性能進行評價。該工程原抗震設防烈度為 7 度，設計基本地震加速度值為 0.15g，地震分組為第二組；現抗震設防烈度為 8 度，設計基本地震加速度值為 0.2g，地震分組為第三組。

3.2.1 抗震措施鑒定

由表 3 可見，該工程在現抗震設防下進行抗震措施鑒定時，尚可滿足現行規范[17]對建筑結構在抗震構造措施方面的要求。

3.2.2 抗震驗算分析

依據抗震設防烈度 8 度，設計基本地震加速度值為 0.2g，地震分組為第三組情況，對該工程進行抗震驗算。

在結構驗算中發現該結構有較多主要結構構件已無法滿足要求，且地上一層存在結構構件截面主筋超筋現象，表明該結構在現抗震設防的情況下，已無法滿足要求，應立即處理。

表 3 上部結構抗震措施評價

在對各指標的統計中發現，該工程結構最大層間位移角不滿足規范要求，具體見表 4。

表 4 抗震驗算指標匯總

所以在該結構抗震性能鑒定中，在抗震設防烈度 8度，設計基本地震加速度值為 0.2g，地震分組為第三組情況時，該結構較多主要承重構件無法滿足承載能力要求，影響結構的整理承載能力；且該結構的整體指標也有不滿足項。說明在現抗震設防情況下，該結構抗震性能無法滿足要求，需對其進行加固處理。

4 鑒定結論

（1）該工程結構符合設計圖紙要求，而且在之前地使用過程中未發現結構構件及其連接存在異常，可認定為完好結構。

（2）在安全性的鑒定評級中，該工程結構評定為Bu 級，即安全性略低，尚不顯著影響承載，可能有極少數構件應采取措施。

（3）在抗震性能鑒定中，結構構造基本滿足要求，但在抗震驗算中發現結構存在較多安全隱患，其抗震性能已無法滿足現行規范[17]要求，應根據實際情況立即對該工程結構進行加固。

綜上所述，該工程在目前情況下，未遭受地震作用時，尚可滿足安全性的要求，不影響正常使用；在考慮地震作用時，該工程結構具有較大的安全隱患。故該工程結構在不改變使用功能、不遭受地震作用和其它意外荷載沖擊的情況下，尚不會出現影響結構安全的異常情況，但考慮到地震作用的影響，出于安全考慮，應防患于未然，仍應立即進行抗震加固，使該結構滿足現行規范要求[17]，確保其具有足夠的抗震能力。

5 結語

（1）建筑結構安全性評定時，不考慮地震作用，可反映當前結構在正常使用時的安全狀況，可評定其在正常條件下的性能；而抗震性能的鑒定則可以反映在下一個服役周期內，結構是否能在地震來臨時保證人們的生命財產安全，所以當抗震性能不滿足要求時，應按照國家規范對結構進行抗震加固。

（2）對結構進行安全性、抗震性能評定是為了對結構的現狀有一個整體的了解與把握，僅需根據現場數據和分析判斷，對建筑結構做出較明確的定性判斷結果，故可在檢測鑒定過程采取抽樣調查的方法，以樣本代替整體，反映建筑結構的情況。在對結構進行安全性、抗震性能評定時，宜挑選具有代表性的構件和構建集、代表層，以樣本代表整體進行評估，這樣既可以減小工作量，又可以縮短評定周期。

（3）對建筑結構的檢測鑒定工作，既要考慮每個構件的狀況，又要考慮各類構件所組成的建筑結構作為一個整體時的宏觀指標，這樣才能充分反應建筑結構的各類性能。綜合考慮多方面因素的共同影響，才能分析得出較為全面的鑒定結論。

（4）在鑒定分析時，要分層次、分主次的分析，先分析結構，后鑒定。先將結構按照：鑒定單元→子單元→代表層（區）→構件集→構件進行分解，分析其結構，再反向對其結構進行鑒定。在鑒定分析時，要抓住主要矛盾，重點尋找關鍵影響因素。

（5）抗震設防烈度的改變對建筑結構有較大的影響，在遇到這樣的建筑結構鑒定工作時，應充分了解情況，對建筑結構做出準確的判斷，提出合理建議，確保建筑結構在新的抗震設防烈度的情況下仍能保證人們的生命、財產安全。