某銀行辦公樓加層改造前的檢測(cè)鑒定分析

秦 文

(山西省建筑科學(xué)研究院，山西太原 030001)

某銀行辦公樓加層改造前的檢測(cè)鑒定分析

秦 文

(山西省建筑科學(xué)研究院，山西太原 030001)

對(duì)某銀行辦公樓加層改造前的結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀進(jìn)行了整體的檢測(cè)鑒定分析，在檢測(cè)結(jié)果的基礎(chǔ)上應(yīng)用PKPM軟件對(duì)現(xiàn)有結(jié)構(gòu)進(jìn)行了理論分析并得出結(jié)論，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，為該辦公樓的后續(xù)加層改造提供借鑒依據(jù)。

檢測(cè)鑒定，PKPM，加層改造，理論分析

1 工程概況

某銀行辦公樓位于山西省晉城市內(nèi)。該辦公樓為9層框架結(jié)構(gòu)房屋，地下1層，地上9層(局部10層)，辦公樓坐西面東，平面布置呈“凸”字形;辦公樓建筑總高度36．17 m，長(zhǎng)48．8 m，寬15．3 m，凸出部分為門廳與電梯間，其凸出部分長(zhǎng)9．3 m，寬7．5 m，建筑面積8 638 m2(見圖1～圖4)。

圖1 地下室平面布置圖

圖2 1層～8層平面布置圖

圖3 9層平面布置圖

該辦公大樓始建于1996年6月，1998年該辦公大樓主體結(jié)構(gòu)竣工，2000年投入使用。其室內(nèi)外高差0．9 m，地下室層高3．75 m，1層層高為5．0 m，2層 ～8 層層高均為3．3 m，9層層高為4．2 m。

根據(jù)使用性質(zhì)該辦公樓建筑結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為二級(jí)，抗震設(shè)防烈度為6度，抗震設(shè)防等級(jí)為三級(jí)。

2 結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研及查看相關(guān)設(shè)計(jì)施工資料可知，該辦公樓基礎(chǔ)形式為鋼筋混凝土梁筏基礎(chǔ)，基底滿鋪100厚C15素混凝土墊層，墊層下設(shè)900厚三七灰土;該樓層情況：2層以下為現(xiàn)澆混凝土樓蓋，3層～9層樓蓋采用裝配整體式樓蓋，屋蓋采用現(xiàn)澆混凝土屋蓋;混凝土材料：地下室、筏基、肋梁C25，柱、梁C30，1層～10層混凝土墻、梁、板、柱及樓梯強(qiáng)度等級(jí)均采用C30;砌體材料：標(biāo)高－0．15以上，內(nèi)外填充墻均采用加氣混凝土砌塊砌筑，標(biāo)高－0．15以下，砌體及電梯機(jī)房墻體為 MU10磚、M5水泥砂漿砌筑。由設(shè)計(jì)變更及現(xiàn)場(chǎng)觀察還發(fā)現(xiàn)該辦公樓9層②～⑥/?～?軸間屋蓋變更為網(wǎng)架結(jié)構(gòu)屋蓋。

該辦公樓原建場(chǎng)地平坦，微向東傾斜。建筑地基土自上而下依次為：①素填土，結(jié)構(gòu)松散，厚度1．75 m～2．42 m;②粉質(zhì)粘土，土質(zhì)均勻，呈堅(jiān)硬～可塑狀，屬中～高壓縮性土，厚度2．22 m～4．58 m，地基土承載力特征值fak=150 kPa;③粉質(zhì)粘土，結(jié)構(gòu)致密，較硬，呈堅(jiān)硬～可塑狀，為中壓縮性土，厚度2．17 m～6．81 m，地基土承載力特征值fak=200 kPa;④砂礫石，厚度3．28 m～8．9 m，承載力特征值fak=250 kPa;⑤粉質(zhì)粘土和粘土，致密、較硬，呈堅(jiān)硬～可塑狀，為低中壓縮性土，厚度1．39 m～2．3 m，地基土承載力特征值fak=250 kPa。場(chǎng)地地下水水位埋深12．7 m～16．7 m，場(chǎng)地標(biāo)準(zhǔn)凍結(jié)深度為0．6 m。辦公大樓地基主要持力層在③層～④層，其地基土承載力特征值不小于200 kPa，且該場(chǎng)地地下水水位很低，對(duì)建筑物地基基礎(chǔ)無(wú)影響。

3 檢測(cè)結(jié)果

3．1 結(jié)構(gòu)布置

經(jīng)檢測(cè)該辦公樓結(jié)構(gòu)平面布置，梁、柱截面尺寸等均與原設(shè)計(jì)相符。通過(guò)整體外觀檢查，該樓框架梁、柱及其節(jié)點(diǎn)的混凝土未出現(xiàn)開裂或局部剝落，鋼筋無(wú)露筋、銹蝕等現(xiàn)象;填充墻無(wú)明顯開裂或與框架梁柱脫開等現(xiàn)象;主體結(jié)構(gòu)構(gòu)件無(wú)明顯變形、傾斜或歪扭現(xiàn)象。目前使用情況正常。

3．2 混凝土構(gòu)件鋼筋配置及保護(hù)層檢測(cè)

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)抽檢，梁、板、柱的鋼筋配置情況與原設(shè)計(jì)相符;相應(yīng)的配筋與構(gòu)造符合相關(guān)規(guī)范的要求;混凝土保護(hù)層厚度基本符合驗(yàn)收規(guī)范的要求。

3．3 混凝土構(gòu)件強(qiáng)度檢測(cè)

現(xiàn)役混凝土構(gòu)件強(qiáng)度是一項(xiàng)重要的檢測(cè)項(xiàng)目。為較為準(zhǔn)確地確定混凝土強(qiáng)度，采用鉆芯法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度。按照GB/T 50344建筑結(jié)構(gòu)檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及CECS 03鉆芯法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程的規(guī)定，劃分不同的檢驗(yàn)批，共抽取梁47個(gè)、柱55個(gè)取樣進(jìn)行強(qiáng)度檢測(cè)。

所取的混凝土芯樣在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行鋸切加工，自然干燥3 d后，進(jìn)行抗壓試驗(yàn)。芯樣試件的混凝土抗壓強(qiáng)度值按下式計(jì)算：

fcu，cor=Fc/A。

其中，fcu，cor為芯樣試件的混凝土抗壓強(qiáng)度值，MPa;Fc為芯樣試件的抗壓試驗(yàn)測(cè)得的最大壓力，N;A為芯樣試件抗壓截面面積，mm2。

強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果表明：地下1層～3層的框架柱混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30，4層～6層的框架柱混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C25，7層～9層的框架柱混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C15，4層～9層的框架柱混凝土強(qiáng)度等級(jí)不符合原設(shè)計(jì)要求C30;地下1層～6層的框架梁混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30，7層～9層的框架梁混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C20，7層～9層的框架梁混凝土強(qiáng)度等級(jí)不符合原設(shè)計(jì)要求C30。

4 結(jié)構(gòu)分析計(jì)算

根據(jù)結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀和現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)結(jié)果，采用PKPM軟件進(jìn)行了結(jié)構(gòu)承載力的復(fù)核(見圖5)，計(jì)算分析仍遵循構(gòu)件力學(xué)性能的簡(jiǎn)化計(jì)算理論，但此時(shí)混凝土的強(qiáng)度等級(jí)均以實(shí)際檢測(cè)的結(jié)果取值為準(zhǔn)。

圖4 10層平面布置圖

圖5 辦公樓模型圖

4．1 結(jié)構(gòu)自身特性

對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)力特性分析，阻尼比取0．05，取15階振型進(jìn)行分析以保證X，Y，Z三個(gè)方向上結(jié)構(gòu)振型的參與質(zhì)量達(dá)到90%以上。前5階振型的計(jì)算結(jié)果見表1。

表1 前5階振型計(jì)算結(jié)果

從振型分析結(jié)果可知，結(jié)構(gòu)前三階振型為主振型，其周期相差較小，第一、二階振型以整體結(jié)構(gòu)的X，Y向平動(dòng)為主，第三階振型以整體結(jié)構(gòu)的X向平動(dòng)及扭轉(zhuǎn)振動(dòng)為主，其余高階振型基本上以頂層局部凸出屋面部分的振動(dòng)為主。結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)為主的第一自振周期與平動(dòng)為主的第一自振周期之比遠(yuǎn)小于A級(jí)高度高層建筑的限值0．9。在雙向地震作用下，X，Y向的最大層間位移角分別為1/2 037，1/1 318，均小于規(guī)范的限值1/550。X，Y向樓層最小剪重比分別為1．78%，1．62%，滿足規(guī)范要求的0．80%。經(jīng)分析可知，該辦公樓整體性能良好，滿足抗震規(guī)范對(duì)結(jié)構(gòu)的周期、位移等參數(shù)的要求。

4．2 柱軸壓比超限

計(jì)算結(jié)果表明，部分樓層的框架柱軸壓比超出規(guī)范對(duì)抗震等級(jí)為三級(jí)的框架柱軸壓比限值0．85，具體超限位置為：4層框架柱 6/B(0．86)，9/B(0．87);7 層框架柱 6/B(1．07)，9/B(1．11)，11/B(0．91)。柱軸壓比超限的位置主要集中在該框架結(jié)構(gòu)的中部，均為混凝土強(qiáng)度等級(jí)不達(dá)標(biāo)的樓層。

4．3 地基基礎(chǔ)驗(yàn)算

根據(jù)勘察資料可知，該辦公樓地基土主要持力層在第③層～④層，其第③層為粉質(zhì)粘土層，該層地基土承載力特征值fak= 200 kPa;第④層為砂礫石層，該層地基土承載力特征值 fak= 250 kPa。

該辦公樓已經(jīng)使用10年多，其上部主體結(jié)構(gòu)構(gòu)件未發(fā)現(xiàn)明顯變形、傾斜或歪扭現(xiàn)象，地基基礎(chǔ)無(wú)明顯的不均勻沉降跡象，考慮長(zhǎng)期的壓密作用，該辦公樓的地基土承載力應(yīng)有一定程度的提高。參照相關(guān)資料，粉質(zhì)粘土層的承載能力會(huì)有1．1倍～1．2倍的提高，即承載力特征值fakfk=μfak=(1．1～1．2) ×200=220 kPa～240 kPa，考慮基礎(chǔ)的深度和寬度的修正，該辦公樓的地基土承載力比之更高。

利用PKPM計(jì)算分析不同荷載工況下的基底反力可知，基礎(chǔ)筏板板底的平均反力約為170 kPa，滿足原設(shè)計(jì)要求。

5 結(jié)語(yǔ)

綜合鑒定分析，該辦公樓整體結(jié)構(gòu)性能及抗震性能均良好，結(jié)構(gòu)的周期、位移滿足規(guī)范的要求;地基承載能力較高，滿足原設(shè)計(jì)要求;但部分樓層框架梁、柱混凝土強(qiáng)度等級(jí)較低不滿足原設(shè)計(jì)要求，這間接影響到部分框架柱的軸壓比超限;故在該辦公樓加層改造前應(yīng)進(jìn)行精確的電算復(fù)核，對(duì)不符合要求的結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)進(jìn)行加固處理。

［1］萬(wàn)紅宇，施 宇，柯吉鵬，等．公主墳商業(yè)大廈加固改造與加層設(shè)計(jì)［J］．建筑結(jié)構(gòu)，2010，40(5)：59-63．

［2］陳大川，胡海波．某商業(yè)樓重大火災(zāi)后檢測(cè)鑒定與加固修復(fù)設(shè)計(jì)［J］．建筑結(jié)構(gòu)，2010，40(12)：105-108．

［3］GB 50011-2010，建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范［S］．

［4］GB 50023-2009，建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)［S］．

［5］GB 50010-2010，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］．

［6］GB/T 50344-2004，建筑結(jié)構(gòu)檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)［S］．

［7］JGJ 3-2010，高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程［S］．

The detection and identification analysis on a bank office story-adding transformation before renovation

QIN Wen

(Shanxi Architecture and Science Research Institute，Taiyuan 030001，China)

The paper made overall detection and identification analysis on structure present situation of a bank office story-adding transformation before renovation，application of PKPM software theoretically analyzed and concluded to existing structure on the basis of test results，according to actual situation of field，provided reference for future story-adding transformation of this office．

detection and identification，PKPM，story-adding transformation，theoretical analysis

TU317

A

10.13719/j.cnki.cn14-1279/tu.2013.10.116

1009-6825(2013)10-0044-02

2013-01-15

秦 文(1986-)，男