某中學(xué)磚混結(jié)構(gòu)宿舍樓的結(jié)構(gòu)抗震鑒定分析

季曉康

(山東省建筑設(shè)計(jì)研究院，山東濟(jì)南 250001)

對建設(shè)年代久遠(yuǎn)的中小學(xué)校建筑，教育部下達(dá)過專項(xiàng)文件，應(yīng)該對它們進(jìn)行抗震鑒定，判明這些校舍工程的結(jié)構(gòu)安全性是否滿足有關(guān)鑒定標(biāo)準(zhǔn)和抗震設(shè)防的要求，給出檢測鑒定結(jié)論及需要抗震加固的初步意見。筆者參與了某中學(xué)磚混結(jié)構(gòu)宿舍樓的現(xiàn)場檢測、安全性鑒定和抗震鑒定工作，本文對此作一介紹，概括說明依據(jù)現(xiàn)行規(guī)范進(jìn)行抗震鑒定的一般步驟，為同類工程的檢測鑒定提供借鑒。

1 工程概況與結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀普查

受檢的中學(xué)學(xué)生宿舍樓建于1993年，為5層磚混結(jié)構(gòu)。檢測時(shí)業(yè)主未能提供原設(shè)計(jì)圖紙，經(jīng)現(xiàn)場普查，該宿舍樓平面長度38．4 m，寬度8．1 m，建筑面積1 767 m2;首層及頂層層高分別為3．3 m與3．0 m，中間層層高均為3．2 m，檐口高度16．3 m;基礎(chǔ)形式為剛性條形基礎(chǔ)，樓蓋采用現(xiàn)澆樓蓋，墻體為燒結(jié)普通粘土磚墻，結(jié)構(gòu)未設(shè)構(gòu)造柱，在一層樓面與頂層屋面位置設(shè)計(jì)有圈梁;墻體沒有空鼓，承重墻、自承重墻及其交接處也無明顯裂縫;混凝土構(gòu)件及磚墻均未發(fā)現(xiàn)明顯結(jié)構(gòu)損傷，主要構(gòu)件工作性能基本良好，如圖1所示為建筑物整體外觀表現(xiàn)。原設(shè)計(jì)考慮的建筑抗震設(shè)防分類為丙類，按現(xiàn)行規(guī)范GB 50223-2008［1］，該建筑應(yīng)為乙類。由 GB 50023-2009建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)［2］中1．0．3條第2款規(guī)定，對建筑抗震設(shè)防分類屬乙類建筑，應(yīng)按比本地區(qū)設(shè)防烈度提高1度的要求核查抗震措施;根據(jù)GB 50023-2009中1．0．4條第2款規(guī)定，該建筑后續(xù)使用年限應(yīng)為40年，采用B類建筑的抗震鑒定方法。

圖1 受檢房屋整體外觀表現(xiàn)

2 結(jié)構(gòu)檢測

2．1 結(jié)構(gòu)平面布置檢測

該建筑沒有原設(shè)計(jì)圖紙，現(xiàn)場檢測結(jié)果表明，該建筑物主體結(jié)構(gòu)為5層磚混結(jié)構(gòu)。依據(jù)現(xiàn)場檢測結(jié)果，繪制結(jié)構(gòu)檢測平面布置圖(如圖2所示)。

2．2 地基基礎(chǔ)檢測

現(xiàn)場局部開挖顯示，該工程基礎(chǔ)形式為天然條形基礎(chǔ)，基礎(chǔ)埋深約1．5 m。現(xiàn)場對該建筑進(jìn)行了垂直度測量，測點(diǎn)布置如圖3所示。選取建筑物的2個(gè)陽角部位①/?，?/?，取測點(diǎn)高度為16 m進(jìn)行傾斜測量，結(jié)果表明:1/?在X，Y軸方向傾斜量分別為7 mm和6 mm，?/?在X，Y軸傾斜量分別為9 mm和11 mm。可知目前上部結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)最大側(cè)向位移為11 mm(H/1 454)，小于GB 50292-1999民用建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)［3］對多層建筑規(guī)定的H/450，且上部結(jié)構(gòu)未發(fā)現(xiàn)因不均勻沉降而引起的裂縫，表明地基基礎(chǔ)未出現(xiàn)明顯的不均勻沉降跡象，能正常工作。

圖2 結(jié)構(gòu)檢測平面布置圖

圖3 垂直度觀測測點(diǎn)布置

2．3 砌體強(qiáng)度檢測

砌體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度檢測，包括普通粘土磚的強(qiáng)度和砂漿的強(qiáng)度檢測。磚的強(qiáng)度采用ZC4型磚回彈儀以回彈法進(jìn)行檢測，根據(jù)平均回彈值、回彈標(biāo)準(zhǔn)值以及單塊磚的最小平均回彈值確定普通粘土磚的強(qiáng)度;砂漿的強(qiáng)度采用ZC5型回彈儀進(jìn)行回彈檢測，根據(jù)砌體工程現(xiàn)場檢查技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定［4］，從每測位12個(gè)回彈值中剔除最大最小值，求剩余10個(gè)回彈值的算術(shù)平均值，再根據(jù)每測區(qū)平均碳化深度求出各測位砂漿抗壓強(qiáng)度換算值，再由砂漿抗壓強(qiáng)度換算值確定砂漿等級。檢測表明，墻體抽檢砂漿評定強(qiáng)度分布在 0．0 MPa～2．1 MPa，砂漿強(qiáng)度推定值為 0．6 MPa，結(jié)構(gòu)墻體抽檢粘土磚評定強(qiáng)度分布在MU5．24～MU8．86。

2．4 混凝土強(qiáng)度檢測

針對圈梁、樓面的混凝土強(qiáng)度采用回彈法進(jìn)行檢測，回彈檢測采用HT25型混凝土回彈儀，按照J(rèn)GJ/T 23-2001回彈法檢測混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程［5］的規(guī)定進(jìn)行強(qiáng)度推定，詳細(xì)檢測結(jié)果見表1，檢測結(jié)果顯示，受檢房屋混凝土強(qiáng)度滿足抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)要求。

表1 回彈法檢測混凝土構(gòu)件強(qiáng)度的推定值 MPa

3 抗震鑒定與結(jié)構(gòu)安全性鑒定

3．1 地基基礎(chǔ)

經(jīng)現(xiàn)場勘查檢測，上部結(jié)構(gòu)未發(fā)現(xiàn)有明顯基礎(chǔ)不均勻沉降裂縫，房屋垂直度偏差較小，結(jié)構(gòu)整體工作性能良好，受檢房屋地基基礎(chǔ)無嚴(yán)重靜載缺陷，根據(jù)GB 50023-2009中4．2．2條規(guī)定，不進(jìn)行地基基礎(chǔ)的抗震鑒定。

3．2 上部結(jié)構(gòu)鑒定

鑒定過程中綜合受檢房屋各構(gòu)件的安全等級、結(jié)構(gòu)整體性等級與結(jié)構(gòu)側(cè)向位移情形，對受檢結(jié)構(gòu)的安全性能進(jìn)行等級評定。多層砌體結(jié)構(gòu)房屋可按結(jié)構(gòu)體系、房屋整體性連接、局部構(gòu)造及墻體抗震承載力，對整幢房屋的綜合抗震能力進(jìn)行兩級鑒定，其鑒定可參照如圖4所示框圖進(jìn)行。

圖4 多層砌體房屋兩級鑒定框圖

鑒定過程中綜合受檢房屋各構(gòu)件的安全等級、結(jié)構(gòu)整體性等級與結(jié)構(gòu)側(cè)向位移情形，對受檢結(jié)構(gòu)的安全性能進(jìn)行等級評定。

1)第一級鑒定。依據(jù)GB 50023-2009建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)，第一級鑒定以宏觀控制和構(gòu)造鑒定為主進(jìn)行綜合評價(jià)，依據(jù)對該房屋進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)查、變形測量和材料測試等房屋質(zhì)量檢測的結(jié)果對其進(jìn)行第一級鑒定。詳細(xì)構(gòu)造鑒定結(jié)論見表2。由上述檢測分析結(jié)果可知，第一級鑒定中，結(jié)構(gòu)體系、整體性連接構(gòu)造與材料強(qiáng)度均有不符合要求項(xiàng)目，依據(jù)GB 50023-2009建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，需進(jìn)行第二級抗震鑒定來進(jìn)一步判斷其是否滿足抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)的要求。

2)第二級鑒定。二級鑒定為對受檢房屋抗震承載能力的驗(yàn)算，按照B級鑒定要求，按現(xiàn)行結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范對受檢結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震分析，墻體抗震承載力應(yīng)滿足如下規(guī)定:V≤fvEA/γRa，其中，V為墻體剪力設(shè)計(jì)值，fvE為氣體沿階梯形截面的抗震抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。依據(jù)實(shí)際結(jié)構(gòu)布置情況與實(shí)測材料強(qiáng)度，采用深圳市廣廈軟件有限公司與廣東省建筑設(shè)計(jì)研究院聯(lián)合開發(fā)的廣廈建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模分析，根據(jù)GB 50023-2009規(guī)定，砂漿強(qiáng)度按M0．4考慮。結(jié)果顯示，受檢房屋1層～3層樓層綜合抗震承載能力指標(biāo)不滿足要求，臨近挑陽臺的外縱墻及端部樓梯間墻體抗震承載能力不足，4層～5層抗震承載能力滿足要求。如圖5所示為1層墻體抗震承載力驗(yàn)算結(jié)果。

表2 房屋抗震構(gòu)造措施鑒定

圖5 1層墻體抗震驗(yàn)算結(jié)果

3)結(jié)構(gòu)安全性鑒定。上部結(jié)構(gòu)未發(fā)現(xiàn)有明顯基礎(chǔ)不均勻沉降裂縫，根據(jù)GB 50292-1999第6．2．4條規(guī)定，本工程地基基礎(chǔ)安全性等級為Bu級;上部承重結(jié)構(gòu)中，墻體構(gòu)件綜合考慮承載能力、整體連接構(gòu)造、墻體變形與裂縫情形，墻體承載能力檢驗(yàn)項(xiàng)du級構(gòu)件含量超出50%，墻體構(gòu)件安全性等級為Du級;混凝土構(gòu)件情況良好，依據(jù)其承載能力、連接構(gòu)造及裂縫變形情況，整體安全性等級評定為Bu級;綜合評定，上部承重結(jié)構(gòu)子單元安全等級為Du級。綜合地基基礎(chǔ)與上部承重結(jié)構(gòu)子單元安全等級狀況，依據(jù)GB 50292-1999第8．1．2條規(guī)定，受檢房屋結(jié)構(gòu)安全等級為Dsu級。

4 結(jié)論與建議

綜合以上檢測與鑒定分析，可以得出結(jié)論如下:1)受檢建筑物未發(fā)現(xiàn)明顯結(jié)構(gòu)性損傷。2)所檢砂漿強(qiáng)度不滿足GB 50023-2009建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)要求的砂漿最低強(qiáng)度等級，粘土磚強(qiáng)度滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定要求。3)本工程結(jié)構(gòu)體系、整體連接構(gòu)造與局部易倒塌部件均有不滿足《抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》的相關(guān)要求的情況。4)通過抗震承載力驗(yàn)算，受檢房屋不滿足GB 50011-2001的要求。5)本工程結(jié)構(gòu)安全等級為Dsu，抗震鑒定結(jié)果為部分抗震措施不滿足規(guī)范要求，結(jié)構(gòu)抗震承載力驗(yàn)算不滿足現(xiàn)行抗震設(shè)計(jì)規(guī)范要求，需要進(jìn)行抗震加固。

受檢房屋結(jié)構(gòu)主要問題在于砂漿強(qiáng)度偏低，結(jié)構(gòu)體系高寬比不符合抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)要求，構(gòu)造柱布置不滿足整體性連接要求，根據(jù)結(jié)構(gòu)布置實(shí)際狀況，建議采取如下抗震加固措施:1)1層～

4層的外縱墻采用單面鋼筋網(wǎng)砂漿面層加固法進(jìn)行加固，選用鋼絲網(wǎng)為φ4@250，雙面鋼絲網(wǎng)用φ6“s”形穿墻筋拉結(jié)，以提高墻體的抗剪能力和延性，增強(qiáng)房屋的抗震性能。砂漿采用聚合物水泥砂漿，強(qiáng)度等級M10，厚度40 mm。2)縱橫墻交接處設(shè)組合柱予以加強(qiáng)，組合柱四角各配1φ12鋼筋，設(shè)置穿墻箍筋φ6@250，構(gòu)造柱范圍內(nèi)水泥砂漿厚度為50 mm，構(gòu)造柱縱筋應(yīng)穿過樓板保證上下貫通，同時(shí)應(yīng)與墻面增強(qiáng)的鋼絲網(wǎng)可靠焊接。

［1］GB 50223-2008，建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)［S］．

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

［3］GB 50292-1999，民用建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)［S］．

［4］GB/T 50315-2000，砌體工程現(xiàn)場檢查技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)［S］．

［5］JGJ/T 23-2001，回彈法檢測混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程［S］．