某框架結構鑒定與局部加固

左恩勝

1 工程概況

上海市某幢三層現澆鋼筋混凝土框架結構房屋建于1921年,1998年該房屋的二層改作停車庫使用,2005年發現二層樓板有開裂受損情況,為確保該房屋的結構安全和正常使用,對其進行結構安全性鑒定。其后該房屋的底層、二層局部作停車場使用,其余部分裝修后作辦公室使用。2008年對底層部分柱和二層局部樓面進行了結構加固。

2 現場調查檢測情況

2.1 房屋概況

該房屋東西長約46.0 m,南北寬約28.5 m,房屋頂標高為13.41 m。房屋主要結構構件尺寸如下:

底層柱:550 mm×550 mm,450 mm×450 mm;

二層柱:550 mm×550 mm,450 mm×450 mm;

三層柱:550 mm×550 mm,450 mm×450 mm～250 mm×250 mm;

二層框架梁:縱向305 mm×584 mm,橫向279 mm×533 mm;

二層連系梁:279 mm×533 mm;

二層現澆板厚:133 mm。

2.2 房屋開裂損壞調查

調查到的開裂損壞情況如下:

1)房屋北側第一跨與后建披屋間拉開。

2)二層車庫樓板面多處有裂縫,部分裂縫發生在梁板交接處(板支座),部分裂縫呈無規則狀。

3)外部的車道與房屋之間有明顯的拉裂現象。

4)現場檢測未發現由房屋地基基礎引起的任何損壞。

2.3 鉆芯法檢測混凝土強度

鉆芯法檢測混凝土質量和強度具有直觀、可靠和精度高的特點,但對混凝土有一定損傷,根據現場的實際情況,在底層柱上鉆取了1個芯樣,二層樓板鉆取了3個芯樣,底層柱的芯樣在鉆取過程中已破碎,無法成型。鉆芯法檢測結果表明:二層樓板芯樣混凝土抗壓強度換算值為21.1 MPa;底層柱的混凝土質量差。

2.4 樓板厚度檢測

采用取芯法直接檢測二層樓板厚度,樓板厚度為133 mm。其上有較厚的素混凝土后澆面層,面層厚薄不等,從南向北由80 mm減薄到55 mm,所以二層車庫樓面標高呈南高北低狀。

2.5 構件中鋼筋配置情況檢測

采用瑞士PROFORMETER 5鋼筋探測儀和開鑿方法對該房屋部分構件的鋼筋直徑、數量和布置情況進行了抽檢。結構受力鋼筋為方竹節鋼,相當于Ⅰ級鋼筋,設計強度為215 N/mm2。

2.6 混凝土碳化深度測定

采用酚酞酒精溶液測試混凝土的碳化情況,結果表明,目前混凝土的碳化深度超過6 mm。

3 房屋結構安全性分析

3.1 抗震設防及荷載取值

該房屋為7度抗震設防,結構驗算荷載取值及材料強度取值情況如下:

屋面活荷載取值為0.5 kN/m2。

二層車庫活荷載取4 kN/m2,其余各層使用荷載按荷載規范取值。

基本風壓:0.55 kN/m2,B類地面粗糙度。

雪荷載:0.2 kN/m2。

混凝土強度等級:梁、板為C20;柱為C15。

結構受力鋼筋為方竹節鋼,相當于Ⅰ級鋼筋,設計強度為215 N/mm2。

3.2 驗算結果及處理

1)工況一:二層作車庫使用,其余不變。

三層柱截面尺寸太小,其構造不滿足規范要求;房屋結構構件強度不滿足規范要求,應進行結構加固。

2)工況二:二層改作辦公用房,其余不變。

三層柱截面尺寸太小,其構造不滿足規范要求。但是考慮到房屋已使用80多年的實際情況,在二層改作辦公用房,其余部位保持現狀情況下,該房屋可觀察使用,暫不作加固。如發現房屋有異常情況時,應采取加固措施。

4 房屋結構鑒定結論

1)在過去80多年的使用中,房屋存在一些人為和自然的損壞。

2)房屋有些裂縫是歷次改建時,不同時期的構件變形不協調所致。有些裂縫是由于汽車荷重作用所致,如:二層樓面素混凝土面層開裂;外車道與房屋之間拉開等。

3)二層作車庫使用,其結構安全性不能滿足規范要求,應進行結構加固。

4)二層改作辦公用房(活荷載控制在2.0 kN/m2),可考慮觀察使用。

5)二層可作車庫或辦公用房,三層柱截面尺寸太小,其構造不滿足規范要求,應作加固處理。

6)高陽商務中心一號樓后部經上述加固處理后,房屋結構是安全的。

5 結構加固方案

加固部位主要是二層?軸～?軸之間的樓板以及其下部的框架柱。需要加固范圍內的柱,由于受到已裝修部分的影響,部分柱無法加固,可以加固的柱根據周邊條件的不同分為四類,具體見圖1。GZ1,GZ2采用外粘型鋼法進行加固;GZ3,GZ4采用增大截面法進行加固。柱截面加固詳圖見圖2。

樓板加固:將后澆筑的素混凝土層全部鑿掉,重新澆筑70 mm厚的鋼筋混凝土層,新澆板的通長配筋為單層雙向Φ 10@150,在車道范圍內的板,沿車道縱向在Φ 10@150的基礎上再配置Φ 8@150的鋼筋。為了增加結構的整體性,對板柱節點部分進行加固補強,具體做法見圖3。

6 結語

現有建筑物若改變用途,應該進行結構鑒定,根據鑒定的結果對建筑物進行加固,以確保結構的安全使用。加固設計應主要考慮建筑物的使用要求和可能的加固施工條件。

[1]GB 50367-2006,混凝土結構加固設計規范[S].

[2]余 瓊,李思明.柱加大截面與粘鋼法加固框架節點的比較分析[J].同濟大學學報,2003,31(10):8-12.

[3]呂西林.建筑結構加固設計[M].北京:科學出版社,2001.

[4]阮金奎.常見建筑結構加固方法選擇與優缺點[J].山西建筑,2008,34(10):73-74.