某多層磚混結構安全性鑒定及加固方案

周 鵬 廣 浩 和增表 陸 梅

(中國計量科學研究院，北京 100029)

0 引言

磚混結構是我國傳統建筑結構形式，隨著社會發展及科技進步，人們對建筑環境的要求也在不斷提高，有些年代久遠的磚混結構建筑在功能布局、環境條件等方面已難以滿足使用要求，亟待修繕改造。由于之前結構類規范標準較低，而且建筑在長期使用過程中的局部改造導致結構安全性能下降，繼續使用會存在結構安全隱患。改造前應對建筑進行安全性鑒定，并根據鑒定結論采取加固措施。加固措施應按照國家現行的相關標準規范，解決結構安全問題，避免造成人民的生命財產損失。

1 工程概況

北京市某老舊建筑，建成于1963年，主要功能為科研辦公室及實驗室。該建筑為地上4層磚混結構，總建筑面積為4 808.0 m2。承重墻均為370 mm厚實心磚，樓面、屋面為鋼筋混凝土預制板。結構基礎類型為條形基礎。首層結構平面布置如圖1，圖2所示。該建筑在長期使用過程中曾多次局部改造，設備安裝、管線穿墻穿板均對結構安全有影響，存在結構安全隱患，建成以來未對該樓進行過加固。

2 檢測內容及方法

2.1 結構體系檢查

經圖紙核查及現場檢查可知，該建筑平面布置呈L型，平面拐角連接處設有變形縫，建筑總長度約為66.5 m，總寬度約為24.5 m，首層層高為4.9 m，2層～4層層高4.5 m，室外地面距房屋檐口高度約為21.0 m，屬于橫墻較少的多層砌體房屋。變形縫西側區域房屋寬為14.1 m，房層總高度與最小投影寬度比值為1.35，變形縫東側區域房屋寬為16.1 m，房層總高度與最小投影寬度比值為1.18。房屋設置有圈梁，建筑外墻四角處墻體采用120 mm厚鋼筋混凝土進行了加固補強，樓面、屋面主要采用預制混凝土梁、板。

該建筑的縱橫墻布置均勻，立面無高差，結構傳力途徑明確。

2.2 外觀質量檢查

根據現場條件對該建筑的結構外觀狀況進行檢查，主要存在的外觀質量問題整理如下：

1)個別墻體滲水發霉、抹灰起鼓脫落，部分墻體存在裂縫。

2)室內窗臺、地面部分開裂、破損。

3)屋面防水破損。

2.3 材料強度檢測

1)采用測磚回彈儀檢測砌筑磚的強度，檢測操作按GB/T 50315—2011砌體工程現場檢測技術標準[1]中的相關規定進行。所抽檢1層磚的強度驗算結果滿足設計強度標號100號(現行規范相當于MU10)的要求，2層～4層磚的強度驗算結果滿足設計強度標號75號(現行規范相當于MU7.5)的要求。

2)采用砂漿回彈儀檢測砂漿的強度，檢測操作按GB/T 50315—2011砌體工程現場檢測技術標準中的相關規定進行。所抽檢1層～4層的砂漿抗壓強度推定值均滿足設計強度標號50號(現行規范相當于M5)的要求。

3)采用混凝土回彈儀抽查檢測梁構件的混凝土強度，檢測操作按JGJ/T 23—2011回彈法檢測混凝土抗壓強度技術規程[2]中的相關規定進行，所抽檢梁構件的混凝土強度滿足設計標號200號(現行規范相當于C18)的要求。

2.4 整體傾斜檢測

采用全站儀對建筑的整體傾斜情況進行檢測，檢測操作按JGJ 8—2016建筑變形測量規范[3]的相關規定進行。檢測結果表明該建筑整體傾斜值均滿足規定要求。

2.5 結構承載力驗算

1)綜合考慮原設計參數及該建筑改造后的使用需求，房間樓面活荷載取5 kN/m2；樓梯間取3.5 kN/m2，衛生間、走廊取2.5 kN/m2，屋面取2.0 kN/m2。

2)樓面、屋面恒載標準值：根據建筑構造做法，按GB 50009—2012建筑結構荷載規范[4]規定計算取值。

3)風荷載：基本風壓取0.45 kN/m2，地面粗糙度類別為C類。

4)地震作用：設防烈度8度(0.2g)，抗震設防類別為丙類，設計地震分組第二組。

5)抗震驗算體系影響系數取0.90，局部影響系數取1.0。

根據原結構圖紙和檢測結果，采用結構計算軟件PKPM 2010系列分析軟件建立分析模型，對結構進行計算。驗算結果整理如下：1層2%墻體的受壓承載力不滿足標準要求；各層墻體高厚比滿足現行規范要求；1層～3層綜合抗震承載能力指數小于0.90，4層綜合抗震承載能力指數大于1.0；混凝土梁的承載力滿足標準要求。

2.6 抗震構造措施核查

根據GB 50223—2008建筑工程抗震設防分類標準[5]和GB 50023—2009建筑抗震鑒定標準[6]的相關條款可知，按丙類建筑、抗震設防烈度8度、后續使用年限30年進行抗震構造措施核查，核查主要結論如下：

1)該建筑屬于橫墻很少的房屋(開間不大于4.2 m的房間占該層總面積不到20%且開間大于4.8 m的房間占該層總面積的50%以上)，房屋總高度不滿足現行標準要求；

2)最大抗震橫墻間距不滿足現行標準要求；

3)承重窗間墻最小寬度不滿足現行標準要求；

4)連接構造中墻體平面內閉合，連接可靠；每層樓蓋處內外墻均設置圈梁，且圈梁水平間距不大于12 m。

3 鑒定結論

3.1 安全性鑒定評級

該建筑物上部墻體未出現因基礎不均勻沉降，且整體傾斜值均滿足規定要求,地基基礎的安全性評定為Au級。部分墻體預制板間連接存在裂縫，結構承載能力等級為Bu級，結構整體布置合理，連接方式正確，整體性等級為Au級，綜合評定上部承重結構的安全性等級為Bu級。

根據地基和基礎、上部承重結構的安全性等級，該建筑的結構安全性等級為Bsu級。即略低于國家現行標準，規范的安全性要求，仍能滿足結構安全性的下限水平要求，尚不明顯影響整體安全性能，建議對存在的外觀質量缺陷部位和受壓承載力不足的墻體進行處理。

3.2 抗震鑒定評級

各個樓層的綜合抗震承載力評級結果詳見表1。

表1 各樓層綜合抗震承載力等級

房屋建筑所在場地為建筑抗震有利地段且不存在靜載缺陷，地基基礎的抗震鑒定評定為Ae級。上部結構的抗震承載力等級為De1，房屋抗震宏觀控制的抗震構造等級為De2級，綜合評定上部承重結構的抗震能力等級為De級。

根據地基基礎、上部承重結構的抗震能力評級結果，依據DB 11/637—2015房屋結構綜合安全性鑒定標準,該建筑的抗震能力等級為Dse級。即嚴重不符合現行國家標準的抗震能力要求，嚴重影響整體抗震性能，建議進行抗震加固。

4 結構加固方案

該建筑為某科研院所實驗辦公樓，近期無拆遷規劃。為消除結構安全隱患，同時最大程度保留該樓修繕改造后繼續使用的要求，根據鑒定結論及建議，需要對房屋進行加固，主要是加固承重墻體和構造柱等主要受力構件，具體如下：

1)內部加固墻體，如圖1所示。1層～3層墻體抗震承載力不滿足可對墻體進行70 mm厚單面混凝土板墻加固，4層可采用40 mm單面鋼筋網水泥砂漿加固。為保證加固層與原有磚墻面可靠粘結，需將原墻面抹灰層全部清除，用水沖洗刷素水泥漿。水泥砂漿分兩次抹至設計厚度，分層壓實粘牢。水泥砂漿終凝后采用澆水養護，防止面層干縮開裂。實施完成后使截面面積加大，提高構件承載力。

2)承重橫墻間距大于11 m時在墻體增設構造柱，如圖1，圖2所示。使新增構造柱和余留的承重墻體共同受力，增強受壓承載力。

3)部分有裂縫預制樓板和樓梯間的臺板，采用粘碳纖維加固方式，如圖3，圖4所示。通過使用建筑結構膠的內聚力及粘結強度，使粘碳纖維和結構板有機地結合成一個整體，從而達到補強加固和提高承載力的目的。

加固施工過程中，應盡量減少破壞原有結構，要安排好施工順序，熟悉施工技術要點，認真做好施工計劃，還應加強監控，一旦出現問題及時調整解決，確保最終加固效果。

5 結語

通過調查該建筑原有設計圖紙、現場檢測及建模分析得出鑒定結論：結構安全性等級為Bsu級，抗震能力等級為Dse級。根據鑒定結論，應對存在的外觀質量缺陷部位和受壓承載力不足的墻體進行處理，并進行抗震加固。根據該樓實際狀況及周邊環境，綜合考慮降低實施難度以減少工程量、降低造價，可采取內部加固墻體，增設構造柱，樓板、樓梯臺板采用粘碳纖維等方式進行加固，加固后可在不增加現有承重墻體荷載的前提下，滿足安全性要求，以便后續根據該建筑的使用需求進行修繕改造。