北京市某科研機構研究生公寓抗震鑒定與加固方案設計

楊書靈，張新先

國家林業和草原局林產工業規劃設計院，北京 100010

1 研究背景

近年來我國經濟快速發展，并于2019年出臺了舊城改造政策，老舊小區改造的步伐越來越快。《中華人民共和國城鄉規劃法》指出舊城區的改建，應保護歷史文化遺產和傳統風貌，合理確定拆遷和建設規模，有計劃地對危房集中、基礎設施落后等地段進行改建。

《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和2035年遠景目標綱要》指出加快推進城市更新，改造提升老舊小區、老舊廠區、老舊街區和城中村等存量片區、老舊廠區、老舊街區和城中村等存量片區功能，推進提升老舊樓宇改造，積極擴建新建停車場、充電樁。堅持以“房子是用來住的，不是用來炒的”為定位，加快建立多主體供給，多渠道保障，租購并舉，夯實城市政府主體責任，穩定地價、房價和預期。在相關政策的引導下，新建住宅項目的用地、立項審批控制日趨嚴格，政府工作的重心逐漸由新建項目轉向既有建筑的改擴建上，建筑行業市場近年來也正迎來較大的變革，改建改造項目已成為城市建設的重要角色。此類項目包括廠房的改造、公共建筑的改造、住宅（宿舍）的改造。按對主體結構的影響，可分為一般修繕和因消防要求、功能改變引起的改造。前者一般對結構無影響，后者需要根據抗震鑒定報告，復核計算改造前后結構的剛度和重力荷載代表值的變化情況，對原建筑進行局部或整體加固。

老舊小區（宿舍）類建筑多建于20世紀50年代到80年代期間，大部分為砌體結構，承重體系為縱墻承重、縱橫墻共同承重等。此類建筑至今距建設期已至少40年，有的甚至已接近或超過結構設計使用年限。《建筑抗震鑒定標準》（GB 50023—2009）規定：接近或超過設計年限，或需要繼續使用的建筑需要進行抗震鑒定。相關的規范距最初設計幾經變遷，現行標準規范對建筑的結構安全性要求顯著提高。因此，老舊小區（宿舍）改造的同時，加固設計和施工也經常同時進行。對于住宅或宿舍類建筑的加固項目，由于人員安置困難，內部暫時無法加固，這就要求設計人員在設計加固方案時，充分考慮建筑的使用功能和現狀的局限性，選擇合理的加固方案。

2 工程概況

文章以北京市某科研機構的研究生公寓為研究對象，該建筑建造于20世紀50年代，建筑面積為1756m2。該建筑原設計為三層磚混結構，后業主自行增加至四層，加層年代不詳。總長度為32m，總寬度為13.2m，檐口高度為13.2m，層高均為3.3m。1～2層外墻厚均為370mm，內墻厚均為240mm。1～2層樓面頂板為100mm混凝土現澆板，3層頂板為預制混凝土板，屋面為雙坡木屋蓋。承重模式為縱墻承重。標準層承重墻體布置圖如圖1所示。

圖1 標準層承重墻體布置圖（單位：mm）

原結構無構造柱和圈梁，唐山大地震后，該房屋曾進行過結構抗震加固。在外墻四角增設了構造柱，在1～3層各層外墻外側增設了圈梁，建筑現狀實景圖如圖2所示。

圖2 建筑現狀實景圖

建筑原始結構設計資料缺失，由鑒定機構對該建筑進行測繪及檢測，各層材料檢測強度推定值如下：磚墻部分，1～2層為MU20，3～4層為MU10；砂漿部分，1層為M5.2，2層為M0.9，3層為M1.5，4層為M1.4。

3 抗震鑒定

對該建筑從房屋高度和層數、抗震墻間距、墻體材料的實際強度、結構構件之間整體性連接構造的可靠性，以及墻體抗震承載力進行綜合分析，按后續使用年限30年、8度抗震設防的鑒定要求對該建筑的綜合抗震能力進行兩級鑒定，具體鑒定分析結果如下。

3.1 一級鑒定結論

（1）房屋高度和層數房屋實際高度為13.2m，小于19m，層數為4層，小于6層，滿足鑒定要求。

（2）結構體系抗震橫墻最大間距為14.4m，大于7m，不滿足鑒定要求。

（3）墻體材料實際砌筑用磚實測強度推定值為1～2層為MU20，3～4層為MU10，大于MU7.5，滿足鑒定要求；2層實測砂漿強度利推定值為M0.9，小于M1，不滿足鑒定要求。

（4）整體性連接構造3～4層內墻均無圈梁，不滿足鑒定要求。

（5）墻體局部尺寸，部分承重門間墻寬度小于1.0m，不滿足鑒定要求。

3.2 二級鑒定結論

根據墻體面積和實際磚、砂漿強度等級并考慮構造影響，二級鑒定采用樓層綜合抗震能力指數在縱橫兩個方向分層進行。計算結果表明，橫向樓層綜合抗震能力指數均小于0.9，磚墻實際的抗剪能力不滿足《建筑抗震鑒定標準》（GB 50023—2009）的要求。

該建筑的綜合安全性鑒定等級評定為Deu級，嚴重影響整體抗震性能。

4 抗震加固方案

建筑平面圖如圖3所示。對該建筑的結構進行分析，可以看出圖1中原結構磚墻分別形成了4個砌體筒體，這種布置形式有利于提高結構的抗震能力，雖然橫墻較少，但整體性較好。

圖3 建筑平面圖（單位：mm）

考慮到該建筑的特殊情況，加固設計時僅對外墻外側、走廊內側墻體、樓梯間墻體及3軸單側墻體進行板墻加固，各標準層加固平面圖如圖4所示。實際施工時，可根據學生宿舍的使用情況，確定合理的施工順序和施工方案。

圖4 各標準層加固平面圖（單位：mm）

加固后的樓層綜合抗震能力指數計算公式如下：

式中：βs為加固后樓層或墻段的綜合抗震能力指數；η為加固增強系數；β0為樓層或墻段原有的抗震能力指數；ψ1、ψ2分別為體系影響系數和局部影響系數。

經計算，加固后的樓層綜合抗震能力指數最小值為1.05，大于1.0，加固后的抗震承載力滿足規范要求。由于梁、板的安全性等級為A級，且該建筑的使用功能未改變，此次加固暫未考慮房間內梁、板的加固。另外，施工時需在補齊4層外圈梁，在3～4層建筑內部增設水平支撐，以增強結構的剛度。

5 結束語

由于宿舍類、住宅類項目存在人員和物品安置困難，內部加固難以實現的特點，在加固施工的同時，原建筑功能仍在使用，這就需要設計人員在設計時盡量選取外圍加固和不影響持續使用的方案。荷載控制盡量準確，必要時采用新技術、新材料。該項目充分考慮了建筑的使用功能和業主的需求，從抗震概念入手，合理地控制了荷載和加固范圍，采取了切實有效、經濟合理的抗震加固措施，最終提高了結構的綜合抗震能力。