某既有教學樓主體結構檢測鑒定及加固處理建議

閔宗軍

（北京市建設工程質量第一檢測所有限責任公司，北京 100039）

0 引言

隨著社會的發展，為了使既有結構延長使用年限、改變建筑使用用途，既有結構改造項目越來越多；在改造過程中，為了滿足建筑使用功能及現行規范等要求，需要對部分受力構件進行開洞或拆除，故在改造前需對既有建筑進行全面結構檢測、鑒定，為后期改造提供設計依據。本文以一個工程實例分析既有改造項目的檢測與鑒定。

1 工程概況

某建筑物約建于 1999 年，建筑面積為 10 167 m2，原設計使用功能為教學樓，無地下室、地上 3 層，結構由抗震縫分為東西兩部分，東區結構形式為砌體—混凝土混合結構、西區為磚混結構，設計資料齊全。設計使用用途為教學樓，實際使用用途為辦公樓。現委托單位委托筆者公司對該結構現狀進行檢測并進行鑒定，其鑒定使用用途按照原設計教學樓鑒定、鑒定恒荷載按照建筑物現有狀態。東區、西區上部結構布置情況如圖 1、圖 2 所示。

圖1 東區結構標準層結構布置情況

圖2 西區結構標準層結構布置情況

2 檢測內容

由于該項目設計資料保存完整，委托單位及加固設計單位未對其檢測內容提出特殊要求，主要檢測項目包括：主體結構體系及構件布置；外觀質量；混凝土抗壓強度；砌筑磚抗壓、抗折強度；砌筑砂漿抗壓強度；構件截面尺寸；現澆構件配筋布置；建筑物外輪廓線頂點位移。

2.1 主體結構體系及構件布置情況

根據委托單位提供的設計圖紙及現場核查：該建筑物由 60 mm 的抗震縫把該建筑物結構分為東區和西區兩部分。東區結構形式是砌體結構與框架結構組成的混合結構，兩種結構體系無抗震縫，砌體結構設置構造柱、圈梁；西區結構形式是磚混結構，均設置構造柱、圈梁。經現場檢測，該建筑物東區和西區的墻體磚均采用蒸壓灰砂磚，與圖紙設計不符（設計圖紙中墻體磚為多孔黏土磚）。

2.2 建筑外觀質量普查

未發現該建筑由基礎不均勻沉降所產生的上部主體結構主要承重構件位移、變形、裂縫等損傷現象。

2.3 混凝土抗壓強度

采用回彈法（鉆芯修正）將該建筑物 1～3 層混凝土梁、板和柱劃分為 2 個檢驗批。依據規范［1］抽檢梁 20 根、板 15 塊、柱 32 根。經檢測，2 個檢驗批混凝土抗壓強度推定值檢測結果如表 1 所示。

表1 檢驗批混凝土抗壓強度推定值

2.4 砌筑磚抗壓強度、抗折強度

根據建設單位提供的結構設計圖紙，其砌體磚為MU10多孔黏土磚。對其墻體經剔鑿檢測，墻體磚采用蒸壓灰砂磚，與建設單位提供的設計圖紙不符。由于目前無蒸壓灰砂磚的強度等級的檢測方法，考慮采用磚回彈儀檢測判斷其勻質性，同時現場取樣進行抗折、抗壓實驗，綜合判斷蒸壓灰砂磚的強度，具體情況如下。

1）采用回彈法檢測，1～3 層每層各抽取 10 面墻體。經檢測，被測的 30 面墻體其蒸壓灰砂磚回彈值較均勻。

2）由于現場檢測條件限制，僅對 1 層墻體 N/4～5 軸、Y/15～17 軸砌筑磚進行現場取樣。試驗結果為3面墻體試樣抗折強度范圍為 3.3～3.8 MPa、試樣抗壓強度范圍為 12.5～21.7 MPa；根據 GB 11945－1999《蒸壓灰砂磚》［2］，1 層 3 面墻體 N/4～5 軸、Y/15～17 軸砌筑磚抗壓強度推定值為 10.0 MPa。

2.5 砌筑墻體砂漿抗壓強度

采用回彈法檢測，將該建筑物 1～3 層砌筑砂漿劃分為 3 個檢驗批。依據 GB/T 50315－2011《砌體工程現場檢測技術標準》［3］抽檢 18 面墻體。經檢測，3 個檢驗批砌筑抗壓強度推定值檢測結果如表 2 所示。

表2 檢驗批砌筑抗壓強度推定值

2.6 現澆構件配筋情況

由于本工程設計圖紙齊全，僅對混凝土梁、柱、板構件配筋情況進行符合性檢測，經檢測，抽取梁 19 根、柱 30 根、板 15 塊的配筋情況滿足設計圖紙要求。

2.7 現澆構件截面尺寸情況

由于本工程設計圖紙齊全，僅對混凝土梁、柱、板構件截面尺寸情況進行符合性檢測，經檢測，抽取梁 15 根、柱 29 根的截面尺寸情況滿足設計圖紙要求。

2.8 建筑物外輪廓線頂點位移

因現場客觀條件所限，本次建筑物外輪廓線頂點位移均為裝修層所測得。該建筑物外輪廓線頂點位移如表 3 所示。

表3 建筑物外輪廓線頂點位移

3 房屋主體結構計算復核

該建筑物上部主體結構采用中國建筑科學研究院“PKPM（V4.2 版）”進行建模計算；其中材料強度指標為：混凝土柱及梁、板均取值為 C25。1 層、2 層、3 層砌筑磚均取值為 10 MPa；1 層、2 層、3 層砂漿分別取值為 7.5 MPa、6.2 MPa、7.5 MPa。

4 房屋安全性鑒定

4.1 地基基礎安全性評級

因該建筑物已使用多年，經現場普查，未發現墻體不均勻沉降裂縫，主體結構無傾斜現象，故判斷房屋的地基已穩定，其安全性評定為 Au級。

4.2 房屋上部承重結構安全性評級

4.2.1 主要結構構件的安全性等級

1）主要結構構件承載力驗算。依據 GB 50292－2015《民用建筑可靠性鑒定標準》［4］相關條款，東區結構、西區結構構件承載力驗算結果如表 4～表 5 所示。

表4 東區結構構件承載力驗算結果評級表

表5 西區結構構件承載力驗算結果評級表

2）構件構造評級。經驗算，在現場條件允許的情況下，對構件連接構造進行目測檢查。經檢查，未發現構件連接部位松動、變形、開裂、位移等其他構造嚴重缺陷。該建筑物 1～3 層各墻體、梁、柱、及頂板的構造均評定為 au級。

3）構件變形、裂縫評級。在現場條件允許的情況下，對該建筑物墻體、梁、柱及頂板的變形及裂縫情況進行目測檢查。經檢查，未發現構件出現不適于繼續承載的變形及裂縫。各構件按變形及裂縫情況均評定為 au級。

4.2.2 上部承重結構安全性等級評定

選取 1 層、2 層、3 層為代表層。

東區結構：經鑒定，1 層墻體含 cu級、但含量不多于 15 %，頂板 du級、但含量多于 10 %；2 層頂板含 bu級、du級，且 bu級含量不多于 25 %、du級含量多于 10 %；3 層頂板含 du級，且 du級含量多于 10 %。其他均為 au級。因此 1 層、2 層、3 層主要構件的安全性等級分別評定為 Bu級、Au級、Au級、一般構件的安全性等級均評定為 Du級。綜上：代表層 1 層、2 層、3 層的安全性等級分別評定為 Cu級、Bu級、Bu級。

西區結構：經鑒定，1 層頂板含 cu級和 du級、但cu含量不多于 40 %、du含量多于 10 %；2 層頂板含 du級，且 du級含量多于 10 %；3 層頂板含 du級，且 du級含量多于 10 %。其他均為 au級。因此 1 層、2 層、3 層主要構件的安全性等級分別評定為 Au級、Au級、Au級、一般構件的安全性等級均評定為 Du級。綜上：代表層 1 層、2 層、3 層的安全性等級分別評定為 Bu級、Bu級、Bu級。

4.2.3 圍護系統的承重部分安全性等級評定

根據現場檢測情況，對建筑物維護系統進行排查，未發現該建筑物圍護系統的承重部分構件開裂、下垂、傾斜等受損現象。故圍護系統的承重部分安全性等級評定為 Au級。

故該建筑物東區結構安全性等級為 Csu級、西區結構安全性等級為 Bsu級。

4.3 上部結構的整體性及側向位移

對建筑物上部主體結構（1～3 層）整體結構體系進行核查，其結構布置合理，結構選型及傳力路線設計正確，可形成完整系統，符合現行設計規范要求；設置構造柱。綜上所述，該建筑物上部結構整體性等級評定為 Bu級。

根據現場檢測情況，未發現該建筑物由基礎不均勻沉降所產生的上部承重結構主要承重構件傾斜、下垂、開裂等現象。上部結構的側向位移等級評定為 Bu級。

5 房屋抗震鑒定

5.1 東區

東區的結構形式是由多種體系、多種材料組合而成的混合結構，故結構體系布置不合理，抗震性能較差，不符合 GB 50011－2010《建筑抗震設計規范》［5］的設計要求。

5.2 西區

依據現場檢測結果，承重窗間墻最小寬度及承重外墻盡端至門窗洞邊的最小距離、構造柱設置及鋼筋布置不滿足 GB 50023－2009《建筑抗震鑒定標準》［6］要求。故西區結構體系影響系數均取為 0.80、局部影響系數均取為 0.90。

經驗算，西區結構 1～3 層及突出部分均有部分墻體的抗震承載能力不滿足要求。

6 加固處理建議

根據檢測及鑒定結果，東區結構由于布置多種結構體系，建議對其結構體系進行改變，使結構傳力合理、明確；西區結構由于部分墻體承載力及樓板最小配筋率、承載力不滿足要求、建議對其采取增大截面法、粘貼纖維復合材料等有效加固處理措施。

7 結語

綜上，若在檢測過程中發現施工質量與設計不一致，需加大樣本量抽查。當遇到施工材料強度無相應檢測方法，不能僅參考現有檢測方法，需結合現場取樣、試驗進行綜合評定材料強度，從而對是否加固及加固量做出合理評價。故為了合理地對既有建筑物加固設計，無論從安全性、還是經濟性考慮，在加固設計前對其結構全面檢測鑒定是很有必要的。Q