混凝土框架結構房屋質量檢測及抗震鑒定

王炳洪 曹 輝

既有建筑的抗震鑒定分為兩級。第一級鑒定以宏觀控制和構造鑒定為主進行綜合評價,第二級鑒定以抗震驗算為主對結構構造影響進行綜合評價。通常既有建筑均已投入使用數年,而且使用過程中其使用功能、結構布置等會有所變化,所以在鑒定之前會對建筑的結構狀況做一全面檢測[1-6]。

1 工程概況

1.1 房屋建筑概況

某鋼筋混凝土框架結構建筑建于20世紀90年代(丙類建筑)。平面形狀為不規則多邊形,長27.7 m,寬23.40 m;共 2層,底層層高為5.0 m,2層層高為3.6 m,總高度為11.6 m,建筑面積約1 050 m2,室內外地面高差為0.55 m;框架填充墻外墻為黏土空心磚,內墻為粉煤灰砌塊。現因改變結構用途,建筑結構使用功能及荷載等均有所改變,需了解房屋的結構及構件的現狀,以確保改變用途后該建筑能夠滿足結構使用安全要求。

1.2 房屋結構概況

該房屋采用框架結構形式,基礎為條形基礎,房屋無結構設計圖紙。經現場測繪可知:房屋樓面、屋面均采用鋼筋混凝土現澆板,板厚120 mm,找平層均為45 mm;框架柱尺寸為400 mm×400 mm;框架梁主要尺寸有300 mm×500 mm,300 mm×650 mm,300 mm×600 mm等;房屋質量和剛度沿高度分布比較均勻,立面高度無變化,為平面不規則建筑。

2 房屋結構檢測

2.1 現場檢查

從現場檢查結果看,房屋的損傷和缺陷主要包括室內、屋面滲漏,填充墻貫通斜裂縫,梁墻交接裂縫,室內粉刷層破損等。

2.2 材料強度檢測

采用回彈法對房屋混凝土強度進行檢測。按照國家標準GB/T 50344-2004建筑結構檢測技術標準,分別對房屋基礎,鋼筋混凝土梁、板、柱進行回彈檢測,檢測混凝土強度等級評定為C35。

2.3 傾斜檢測

利用水準儀及經緯儀對房屋進行沉降及傾斜檢測。最大傾斜率為2.0‰,測點傾斜率未超過GB 50007-2002建筑地基基礎設計規范中規定的限值4‰。

3 抗震鑒定

3.1 抗震措施鑒定

依據國家標準GB 50011-2001建筑抗震設計規范(2008版)的要求,對加層后的結構進行抗震構造鑒定,如表1所示。

表1 抗震構造鑒定

3.2 上部結構承載力驗算

采用PK-PM軟件進行結構計算分析,計算時假定房屋現有損傷全部按等強度原則修復完畢,按結構改建后建模驗算;混凝土材料強度等級取為C35,鋼筋強度根據鋼筋等級按GB 50010-2002混凝土結構設計規范設計強度取值;保護層厚度梁按30 mm取值,柱按40 mm取值;根據現場實測結果,按空間框架體系對房屋結構進行豎向荷載、風荷載和地震荷載組合下的承載力驗算。

經計算:底層X向和Y向的最大層間位移角分別為1/350和1/405,不滿足現行規范要求;2層X向和Y向的最大層間位移角分別為1/750和1/821,滿足現行規范要求;第一振型以平動為主,第三振型以扭轉為主,兩個自振周期的比值為0.85＜0.9,結構具有較好的抗扭轉特性;底層鋼筋混凝土柱的軸壓比滿足規范要求,大部分配筋不滿足要求,2層柱部分配筋不滿足要求;鋼筋混凝土框架梁大部分不滿足要求;樓板基本滿足要求。

3.3 基礎及地基

采取局部開挖的方法檢查基礎形式,局部開鑿的方法檢查基礎梁的配筋,基礎構造尺寸、配筋、混凝土強度等滿足相關標準要求。根據GB/T 50023-2009建筑抗震鑒定標準規定,7度時地基基礎現狀無嚴重靜荷載缺陷的丙類建筑可不進行地基基礎的抗震鑒定。經現場檢測,被檢測房屋基礎現狀無嚴重靜荷載缺陷,符合上述條件,故不進行地基基礎的抗震鑒定。

3.4 鑒定結果

根據抗震措施的鑒定,該房屋部分框架梁箍筋的配置不滿足GB 50011-2001建筑抗震設計規范(2008版)的要求;根據加層改建后抗震承載力驗算,該房屋部分框架柱、框架梁的配筋不滿足要求,應對該房屋采取加固或其他相應措施。

4 抗震加固

1)底層柱采用加大截面加固法,2層柱為外包角鋼加固,通過強度折減后對所需增加的鋼筋進行計算,加大截面及外包角鋼典型柱截面構造如圖1,圖2所示。

2)框架梁及屋面梁配筋不足的,采用碳纖維加固,每根梁均應進行充分的卸載,計算時不考慮二次受力影響。根據整體計算分析結果得到結構構件所需配筋,參考原結構設計的結構構件配筋,求得構件所需增加的配筋量ΔAS。根據文獻[7]的有關規定分別對縱向鋼筋及箍筋進行計算,其典型加固構造見圖3。

3)裂縫處理:梁、柱、板裂縫,采用壓力灌漿的方法進行修復處理,開鑿檢測造成的損傷,結合加固施工進行修復。

5 結語

總之,既有建筑物的質量檢測及抗震鑒定工作,需結合現有的檢測及鑒定相關規范規程、鑒定人員的資料收集及現場調查、結構計算等,有針對性地全面分析和評定,做出滿足相關規范要求的抗震加固設計。而且加固施工需由專業施工隊伍進行施工,在施工中應嚴格控制施工質量,從而提高建筑物的整體抗震能力。

[1] GB/T 50344-2004,建筑結構檢測技術標準[S].

[2] GB 50023-2009,建筑抗震鑒定標準[S].

[3] GB 50011-2001,建筑抗震設計規范(2008版)[S].

[4] 張敬書,潘寶玉.現行抗震加固方法及發展趨勢[J].工程抗震與加固改造,2005,27(1):56-62.

[5] JGJ 116-2009,建筑抗震加固技術規程[S].

[6] GB 50010-2002,混凝土結構設計規范[S].

[7] CECS 146∶2003,碳纖維片材加固修復混凝土結構技術規程[S].