青島某既有建筑鑒定與加固設計

丁新海DING Xin-hai；王延昭WANG Yan-zhao；井彥青JING Yan-qing

（①青島騰遠設計事務所有限公司，青島266000；②中鐵建工集團山東有限公司，青島266000；③青島市北城市建設投資有限公司，青島266000）

1 項目概況

青島某建筑建于1965 年，為近代歷史建筑。該項目位于青島市市北區歷史文化記憶示范片區，根據2018 年市政府批復的《青島市市北區歷史文化片區控制性詳細規劃》（青政字（2018）49 號），該街坊主導功能為商住。

青島市市北區歷史文化片區占14 平方公里，共涉房屋總建面40.18 萬平米（歷史建筑25.62 萬平米，非歷史建筑14.56 萬平米）。歷史街區現存風格迥異、建造考究的歷史保護建筑580 余處，其中各種文保建筑28 處（國保3處，省保10 處，市保3 處，區保12 處），集中了市北區95%以上歷史文化資源。該片區記錄了德占、日占、民國、新中國不同發展時期逐漸壯大的青島，留下了不同社會經濟背景下的建設印記。功能上，德占時期形成大港、小港的港口作業區；第一次日占末期，形成了館陶路臨港商貿區及周邊生活配套區；隨后市區逐漸東擴，其他歷史街區以居住功能為主，其中的典型優秀代表就是青島里院。

里院是青島頗具特色的地域性傳統民居建筑形式，相比北京的四合院、上海的弄堂、福建的土樓，它是由西式洋樓與四合院巧妙結合而來的。在上世紀二三十年代，里院曾作為青島中下層市民的民居形式而普遍存在著。它不僅是老青島人避風擋雨的居所，更是青島歷史的見證。

該建筑抗震設防分類為標準設防；該建筑為5 層磚混結構，墻體為黏土磚砂漿砌體，砂漿標號較低；墻厚1 層外墻為370mm，其他樓層內外墻均為240mm；樓蓋為預制板，屋蓋為木結構坡屋頂掛瓦；基礎形式為墻下剛性基礎，基礎持力層為巖石；整個結構未設置構造柱、圈梁。調整功能后恒荷載及活荷載較實際使用荷載略有減小。

圖1 現狀外立面圖

圖2 現狀組團俯視圖

2 檢測內容及結果

2.1 地基基礎

現場對該建筑變形進行控制觀測，建筑傾斜變形值較小，未發現地基不均勻沉降在上部結構的不良反應。由上部主體結構反應分析，該建筑地基基礎穩定。

2.2 材料強度

墻體承重材料老化明顯，采用貫入法檢測該建筑承重墻體砌筑砂漿強度，同時采用回彈法檢測該建筑墻體粘土磚強度，推算該批或構件強度換算值，最終結果，砌筑砂漿強度1～5 層均為M0.5，磚強度基本達到Mu5。

2.3 結構缺陷及使用狀況普查

現場未發現存在不合理使用荷載，原建筑為筒子樓，各戶獨自加建很普遍，拆違改造后，恒荷載及活荷載均略有降低。

現場勘查發現該建筑主要存在的缺陷包括：①現場普遍存在墻體受潮起皮現象；②未設置構造柱及圈梁；③混凝土構件存在混凝土剝落、鋼筋銹蝕現象；④木屋架端頭腐爛；⑤頂板預制板裂縫、地面順板縫。如圖3。

綜合評價，該建筑現狀基本良好，縱橫交接墻體咬合較好，缺少構造柱及圈梁，砂漿風化嚴重，強度較低，大部分缺陷均為耐久性方面的缺陷，加固維修后可以正常使用。

圖3 現狀結構缺陷圖

3 結構安全性評價的現狀及存在的問題

在進行項目安全性評價的過程中經常遇到下面兩個問題：其一，目標使用年限如何確定，目標使用年限決定了加固程度；其二，如何對既有建筑進行安全性評價。

3.1 目標（后續）使用年限的確定

《民用建筑可靠性鑒定標準》[1]（GB50292-2015）（簡稱可靠性鑒定標準）第3.1.3 條，鑒定的目標使用年限，應根據該民用建筑的使用史、當前的安全狀況和今后的維護制度，由建筑產權人和鑒定機構共同商定。對需要采取加固措施的建筑，其目標使用年限應按現行相關結構加固設計規范的規定確定。該本規范中未明確目標使用年限的具體確定方法，也未明確鑒定方法與目標使用年限的聯系。

《建筑抗震鑒定標準》[2]（GB50023-2009）（簡稱抗震鑒定標準）第1.0.4 條及1.0.5 條按照后續使用年限將建筑劃分為A、B、C 三類，分別針對后續使用年限30 年、40 年、50年。上述分類是在平衡一個加固成本和社會資源充分利用的問題，分類也簡單的以89 抗震規范、01 抗震規范為時間節點，將既有建筑分為3 類。該本規范后續使用年限定義很清晰，缺點是劃分不夠精細。中國建筑科學研究院程紹革著的《建筑抗震鑒定技術手冊》[3]中第2.4.1 節將2001年版抗震規范后所建的建筑按照10 版抗震規范進行了細化，后續使用年限確定原則是可以按建筑建成投入使用后算起50 年。邱斌等在《建筑結構安全性鑒定中部分問題的分析》[4]一文中建議將既有建筑按A、B、C、D 分為4 檔，增加了后續使用年限20 年的情況。

綜上，項目的目標（后續）使用年限基本是按照抗震鑒定標準的規定確定的，建議后續規范修定中對（后續）使用年限進行細分，增加10 年、20 年后續使用年限的選項，目標（后續）使用年限確定的影響因素應該包括建筑的服役時間、目前所處的狀態、后續存在的價值等，應該具體問題具體分析，最終決定權應該屬于產權人和鑒定機構。

3.2 如何對既有建筑進行安全性鑒定

安全性評價應包含可靠性鑒定及抗震鑒定。

《可靠性鑒定標準》第5.1.2 條，結構構件作用效應的確定，作用的組合、作用的分項系數及組合值系數，應按《建筑結構荷載規范》[7]（GB50009-2012）的規定執行。

《抗震鑒定標準》第3.0.5 條，抗震驗算當本標準未給出具體方法時，可采用現行國家標準《建筑抗震設計規范》[8]（GB50011-2010）規定的方法。

綜上，目前我國對既有結構構件承載能力的驗算方法仍然沿用新建建筑設計規范的方法，荷載和抗力分項系數的取值也與新建建筑設計規范的取值相同。這種規定并不合理，因為既有建筑在某些方面的不確定性要少于擬建建筑，若都按照新建建筑取值，既有建筑的目標可靠度指標將高于新建建筑，給從業者和業主之間的溝通造成了障礙。

靜力荷載工況下相關參數的取值與后續使用年限的關聯度較小，荷載和抗力分項系數的確定方法、可變荷載的確定方法，同濟大學的顧祥林教授在《既有建筑結構構件的安全性分析》[9]一文中對相關內容進行了深入闡述。

地震作用的取值與后續使用年限的關聯度較大，中國建筑科學研究院工程抗震研究所毋劍平等在《不同設計使用年限下地震作用的確定方法》[10]一文中對后續使用年限為10、20、30、40、50 年對應的地震作用的調整系數做了闡述，其中30、40、50 年的地震作用調整系數與抗震鑒定規范一致，不同后續使用年限對應的地震作用調整系數如表1。

表1 不同后續使用年限對應的地震作用調整系數

根據王亞勇、戴國瑩合著的《建筑抗震設計規范疑問解答》[11]，不同地震烈度區對應不同設計使用年限的建筑抗震設防烈度如表2。

表2 不同設計使用年限的抗震設防烈度

抗震設防烈度7 度區，若設計使用年限為10 年，其抗震設防烈度為5.88 度。根據《建筑抗震設計規范》第1.0.2條，只有抗震設防烈度6 度及以上地區的建筑才必須進行抗震設計。若按使用年限10 年，很多歷史風貌建筑存在的結構體系混雜、平面和豎向嚴重不規則、設縫寬度不足等問題從規范層面上都得到了規避。

綜上，在相同目標可靠指標的前提下，既有建筑的荷載分項系數、抗力分項系數的取值宜與擬建建筑不同；在進行地震作用驗算時，應根據目標使用年限的不同，對地震力進行折減。

4 結構安全性鑒定

安全性鑒定按照規范分2 個階段分別進行，第一階段進行可靠性鑒定，第二階段進行抗震鑒定。

4.1 可靠性鑒定

在保證相同目標可靠指標的前提下，本項目參考顧祥林教授的論文，荷載的分項系數及抗力的分項系數取值見表3。

表3 計算參數取值對比表

底部樓層砌體受壓的計算結果見圖4，受壓不足需要加固的墻體比例比按規范算法少了30%，砌體墻加固的程度也有較大的降低。

圖4 砌體墻受壓計算結果圖

樓面的荷載較前期使用荷載值有所降低，經現場勘查，預制空心板現狀良好，支座可靠，因此僅需處理預制板間的順向接縫即可。

中部樓梯間部位的混凝土構件存在混凝土剝落、鋼筋銹蝕的現象，需要進行加固處理。

屋蓋結構木梁及檁條腐爛或開裂、蟲蛀較嚴重的構件，需重新置換，僅局部存在缺陷的構件采用相應的加固處理方案。

4.2 抗震鑒定

經與業主溝通，最終確定將本工程的后續使用年限定位30 年。

本工程基礎持力層為巖石，基礎埋深在1m 左右，根據《建筑抗震設計規范》第4.1.6 條，場地類別可以確定為Ⅰ類場地，根據抗震鑒定標準第3.0.6 條，Ⅰ類場地上的丙類建筑，7～9 度時，構造要求可以降低一度。依據抗震鑒定標準第5.2.4 條，本工程對構造柱、圈梁設置沒有具體要求，可以判定整體性連接構造滿足要求。

該建筑年代久遠，材料強度等級較低，且局部存在易倒塌的部位，抗震第一級鑒定不滿足要求。經pkpm 計算分析，當局部受壓不滿足要求的墻體加固后，二級鑒定按照抗震規范公式進行構件抗震驗算，基本能滿足規范對A類建筑的要求（地震力乘以折減系數0.75）。

5 加固處理措施

多層砌體結構加固的重點是改善主要受力構件的承載力和延性，加強構件之間的整體連接，提高結構的整體性。

①通過現場勘查，對墻體存在局部缺陷的部位進行修補加固，如墻體的開裂、使用過程中的人為損傷等；對不需要加固且未發現缺陷的墻體采用鋼絲網水泥砂漿面層補強。②混凝土構件混凝土剝落、鋼筋銹蝕現象比較普遍，需要進行補強加固。③受壓不滿足要求的墻體、局部抗震驗算不滿足要求的墻體進行補強加固。④局部開洞部位墻體的補強加固。⑤端頭腐蝕的木梁腐蝕部位的補強加固。

6 結語

該工程目前已經基本竣工，結構狀況良好，可為同類結構加固改造提供一些參考：

①近代歷史風貌建筑加固應遵守《中國人民共和國文物保護法》規定的“不改變文物原狀”的原則；應遵守文物建筑修繕的“四保存”原則，保存原形制，保存原材料，保存原工藝；應遵守《威尼斯憲章》提出的四個原則：整體性原則、可識別原則、必要性原則、可逆性原則。②近代歷史建筑加固設計前，需對其進行詳細的檢測、計算和鑒定，根據建筑的現狀及存續價值，會同業主慎重確定合理的后續使用年限。③對既有建筑進行安全性評價時，在確保相同目標可靠指標的前提下，宜對規范規定的荷載分項系數、抗力分項系數及活荷載取值根據確定的后續使用年限進行調整。④近代歷史風貌建筑應進行抗震鑒定，抗震驗算宜按當地抗震設防烈度的要求采用，構造可按當地抗震設防烈度的要求適當放松。