某既有教學樓主體結(jié)構(gòu)檢測鑒定及加固處理建議

閔宗軍

（北京市建設工程質(zhì)量第一檢測所有限責任公司，北京 100039）

0 引言

隨著社會的發(fā)展，為了使既有結(jié)構(gòu)延長使用年限、改變建筑使用用途，既有結(jié)構(gòu)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(xiàn)行規(guī)范等要求，需要對部分受力構(gòu)件進行開洞或拆除，故在改造前需對既有建筑進行全面結(jié)構(gòu)檢測、鑒定，為后期改造提供設計依據(jù)。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(jié)構(gòu)由抗震縫分為東西兩部分，東區(qū)結(jié)構(gòu)形式為砌體—混凝土混合結(jié)構(gòu)、西區(qū)為磚混結(jié)構(gòu)，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(xiàn)委托單位委托筆者公司對該結(jié)構(gòu)現(xiàn)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(xiàn)有狀態(tài)。東區(qū)、西區(qū)上部結(jié)構(gòu)布置情況如圖 1、圖 2 所示。

圖1 東區(qū)結(jié)構(gòu)標準層結(jié)構(gòu)布置情況

圖2 西區(qū)結(jié)構(gòu)標準層結(jié)構(gòu)布置情況

2 檢測內(nèi)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(nèi)容提出特殊要求，主要檢測項目包括：主體結(jié)構(gòu)體系及構(gòu)件布置；外觀質(zhì)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(gòu)件截面尺寸；現(xiàn)澆構(gòu)件配筋布置；建筑物外輪廓線頂點位移。

2.1 主體結(jié)構(gòu)體系及構(gòu)件布置情況

根據(jù)委托單位提供的設計圖紙及現(xiàn)場核查：該建筑物由 60 mm 的抗震縫把該建筑物結(jié)構(gòu)分為東區(qū)和西區(qū)兩部分。東區(qū)結(jié)構(gòu)形式是砌體結(jié)構(gòu)與框架結(jié)構(gòu)組成的混合結(jié)構(gòu)，兩種結(jié)構(gòu)體系無抗震縫，砌體結(jié)構(gòu)設置構(gòu)造柱、圈梁；西區(qū)結(jié)構(gòu)形式是磚混結(jié)構(gòu)，均設置構(gòu)造柱、圈梁。經(jīng)現(xiàn)場檢測，該建筑物東區(qū)和西區(qū)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(zhì)量普查

未發(fā)現(xiàn)該建筑由基礎不均勻沉降所產(chǎn)生的上部主體結(jié)構(gòu)主要承重構(gòu)件位移、變形、裂縫等損傷現(xiàn)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(jù)規(guī)范［1］抽檢梁 20 根、板 15 塊、柱 32 根。經(jīng)檢測，2 個檢驗批混凝土抗壓強度推定值檢測結(jié)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(jù)建設單位提供的結(jié)構(gòu)設計圖紙，其砌體磚為MU10多孔黏土磚。對其墻體經(jīng)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(zhì)性，同時現(xiàn)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(jīng)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(xiàn)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(xiàn)場取樣。試驗結(jié)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(jù) 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(jù) GB/T 50315－2011《砌體工程現(xiàn)場檢測技術(shù)標準》［3］抽檢 18 面墻體。經(jīng)檢測，3 個檢驗批砌筑抗壓強度推定值檢測結(jié)果如表 2 所示。

表2 檢驗批砌筑抗壓強度推定值

2.6 現(xiàn)澆構(gòu)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(gòu)件配筋情況進行符合性檢測，經(jīng)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(xiàn)澆構(gòu)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(gòu)件截面尺寸情況進行符合性檢測，經(jīng)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(xiàn)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(jié)構(gòu)計算復核

該建筑物上部主體結(jié)構(gòu)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(jīng)現(xiàn)場普查，未發(fā)現(xiàn)墻體不均勻沉降裂縫，主體結(jié)構(gòu)無傾斜現(xiàn)象，故判斷房屋的地基已穩(wěn)定，其安全性評定為 Au級。

4.2 房屋上部承重結(jié)構(gòu)安全性評級

4.2.1 主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件的安全性等級

1）主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力驗算。依據(jù) GB 50292－2015《民用建筑可靠性鑒定標準》［4］相關條款，東區(qū)結(jié)構(gòu)、西區(qū)結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力驗算結(jié)果如表 4～表 5 所示。

表4 東區(qū)結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力驗算結(jié)果評級表

表5 西區(qū)結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力驗算結(jié)果評級表

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

3）構(gòu)件變形、裂縫評級。在現(xiàn)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(jīng)檢查，未發(fā)現(xiàn)構(gòu)件出現(xiàn)不適于繼續(xù)承載的變形及裂縫。各構(gòu)件按變形及裂縫情況均評定為 au級。

4.2.2 上部承重結(jié)構(gòu)安全性等級評定

選取 1 層、2 層、3 層為代表層。

東區(qū)結(jié)構(gòu)：經(jīng)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(gòu)件的安全性等級分別評定為 Bu級、Au級、Au級、一般構(gòu)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(qū)結(jié)構(gòu)：經(jīng)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(gòu)件的安全性等級分別評定為 Au級、Au級、Au級、一般構(gòu)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(tǒng)的承重部分安全性等級評定

根據(jù)現(xiàn)場檢測情況，對建筑物維護系統(tǒng)進行排查，未發(fā)現(xiàn)該建筑物圍護系統(tǒng)的承重部分構(gòu)件開裂、下垂、傾斜等受損現(xiàn)象。故圍護系統(tǒng)的承重部分安全性等級評定為 Au級。

故該建筑物東區(qū)結(jié)構(gòu)安全性等級為 Csu級、西區(qū)結(jié)構(gòu)安全性等級為 Bsu級。

4.3 上部結(jié)構(gòu)的整體性及側(cè)向位移

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

根據(jù)現(xiàn)場檢測情況，未發(fā)現(xiàn)該建筑物由基礎不均勻沉降所產(chǎn)生的上部承重結(jié)構(gòu)主要承重構(gòu)件傾斜、下垂、開裂等現(xiàn)象。上部結(jié)構(gòu)的側(cè)向位移等級評定為 Bu級。

5 房屋抗震鑒定

5.1 東區(qū)

東區(qū)的結(jié)構(gòu)形式是由多種體系、多種材料組合而成的混合結(jié)構(gòu)，故結(jié)構(gòu)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(guī)范》［5］的設計要求。

5.2 西區(qū)

依據(jù)現(xiàn)場檢測結(jié)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(gòu)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(qū)結(jié)構(gòu)體系影響系數(shù)均取為 0.80、局部影響系數(shù)均取為 0.90。

經(jīng)驗算，西區(qū)結(jié)構(gòu) 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(jù)檢測及鑒定結(jié)果，東區(qū)結(jié)構(gòu)由于布置多種結(jié)構(gòu)體系，建議對其結(jié)構(gòu)體系進行改變，使結(jié)構(gòu)傳力合理、明確；西區(qū)結(jié)構(gòu)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(jié)語

綜上，若在檢測過程中發(fā)現(xiàn)施工質(zhì)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(xiàn)有檢測方法，需結(jié)合現(xiàn)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(jīng)濟性考慮，在加固設計前對其結(jié)構(gòu)全面檢測鑒定是很有必要的。Q