某磚木混合結(jié)構(gòu)的上部承重結(jié)構(gòu)安全性鑒定分析

張士煉 崔偉龍 張海剛

(1.河北建研科技有限公司，河北 石家莊 050021； 2.河北建研工程技術(shù)有限公司，河北 石家莊 050021)

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某磚木混合結(jié)構(gòu)的上部承重結(jié)構(gòu)安全性鑒定分析

張士煉1崔偉龍1張海剛2

(1.河北建研科技有限公司，河北 石家莊 050021； 2.河北建研工程技術(shù)有限公司，河北 石家莊 050021)

結(jié)合工程實(shí)例，明確了磚木混合結(jié)構(gòu)房屋的上部承重結(jié)構(gòu)安全性鑒定的內(nèi)容，并闡述了該種結(jié)構(gòu)抗震措施的主要調(diào)查項(xiàng)目及墻垛承載力的計(jì)算方法，為同類工程的鑒定工作提供參考。

磚木混合結(jié)構(gòu)，安全性鑒定，抗震措施鑒定，承載力

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及人們安全意識(shí)的提高，人們對建筑結(jié)構(gòu)的安全要求越來越高，因此對老舊建筑的安全性鑒定也越來越多。一般鑒定單位對于常規(guī)的框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)及砌體結(jié)構(gòu)的鑒定能夠得心應(yīng)手，但對于一些建設(shè)年代較長、具有一定紀(jì)念意義的磚木混合承重結(jié)構(gòu)往往無從下手。這類建筑通常是由帶壁柱的磚墻、木柱、木屋架等構(gòu)成，現(xiàn)行規(guī)范對這種結(jié)構(gòu)沒有明確規(guī)定。本文通過規(guī)范理論與實(shí)例分析闡述了這類磚木混合結(jié)構(gòu)房屋的主體承重結(jié)構(gòu)安全性鑒定方法。

1 上部承重結(jié)構(gòu)安全性鑒定方法

根據(jù)《民用建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》[1]第6.3節(jié)，上部承重結(jié)構(gòu)的安全性鑒定，主要考慮各種構(gòu)件的安全性、結(jié)構(gòu)的整體性以及結(jié)構(gòu)側(cè)向位移三個(gè)方面。由于該種結(jié)構(gòu)的側(cè)向位移測繪與其他常見結(jié)構(gòu)區(qū)別不大，本文從構(gòu)件安全性、結(jié)構(gòu)的整體性方面對結(jié)構(gòu)的鑒定方法進(jìn)行闡述。

構(gòu)件的安全性鑒定項(xiàng)目主要有構(gòu)件的承載能力、構(gòu)造、不適于繼續(xù)承載的位移(或變形)、裂縫以及危險(xiǎn)性的腐朽和蟲蛀等；結(jié)構(gòu)的整體性鑒定項(xiàng)目主要有結(jié)構(gòu)布置、支撐系統(tǒng)布置及構(gòu)造、圈梁構(gòu)造、結(jié)構(gòu)件的聯(lián)系等。磚木混合結(jié)構(gòu)是一種特殊的結(jié)構(gòu)，應(yīng)分為磚砌體結(jié)構(gòu)和木結(jié)構(gòu)兩部分分別鑒定。

木結(jié)構(gòu)的構(gòu)造措施及危險(xiǎn)性的腐朽和蟲蛀現(xiàn)象，可根據(jù)《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》[2]第10.1條及《木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》[3]進(jìn)行檢查；根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)[2]第10.1.3條“木結(jié)構(gòu)房屋以抗震構(gòu)造鑒定為主，可不作抗震承載力驗(yàn)算”，因此該類木結(jié)構(gòu)不做抗震承載能力驗(yàn)算，但應(yīng)根據(jù)規(guī)范[1]對木構(gòu)件在正常使用荷載下承載能力進(jìn)行驗(yàn)算。

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)[2]第10.1.1條注3的規(guī)定，木柱和磚柱混合承重的房屋，磚砌體部分可按照第9章的有關(guān)要求鑒定，因此砌體結(jié)構(gòu)的抗震構(gòu)造措施可根據(jù)第9章進(jìn)行檢查，其他構(gòu)造措施可依據(jù)《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》[4]進(jìn)行檢查。磚砌體部分的抗震承載力應(yīng)依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)[2]第3.0.5條進(jìn)行計(jì)算，正常使用荷載下的承載力應(yīng)依據(jù)規(guī)范[4]進(jìn)行計(jì)算。

以下舉例說明磚木混合結(jié)構(gòu)主體結(jié)構(gòu)安全性鑒定的方法。

2 實(shí)例分析

2.1 工程概況

某建筑物為單層圓木柱、磚壁柱混合承重結(jié)構(gòu)(木屋蓋)，縱向外墻及山墻為帶壁柱磚砌體，內(nèi)部承重柱及檁條均為圓木，三角形木屋架，方木椽條，屋面由水泥瓦、黃泥、葦箔等構(gòu)成。該建筑物約建于20世紀(jì)50年代，所處地區(qū)的抗震設(shè)防烈度為7度(0.1g)，現(xiàn)場照片如圖1，圖2所示，平面圖如圖3所示。

2.2 抗震措施鑒定

該結(jié)構(gòu)的抗震措施應(yīng)按A類建筑進(jìn)行抗震鑒定[2]。

表1 木構(gòu)件裂縫參數(shù)表 mm

1)木結(jié)構(gòu)的外觀質(zhì)量調(diào)查。該建筑物部分木構(gòu)件存在較大的裂縫，主要集中在圓木柱及屋架的上下弦桿，所檢構(gòu)件表面最大裂縫寬度及深度如表1所示；圓木柱柱腳與基礎(chǔ)接觸部位存在輕微腐朽現(xiàn)象；個(gè)別木屋架桿件及檁條存在腐朽、蟻蝕現(xiàn)象；個(gè)別桿件連接存在松動(dòng)現(xiàn)象；局部屋面存在破損現(xiàn)象；不滿足鑒定要求。缺陷照片如圖4，圖5所示。

2)磚墻體的外觀質(zhì)量調(diào)查。該建筑物部分磚砌平拱過梁存在不同程度的裂縫，局部外墻砂漿受雨水沖刷現(xiàn)象嚴(yán)重，不滿足鑒定要求。缺陷照片如圖6，圖7所示。

3)木結(jié)構(gòu)體系及連接構(gòu)造做法調(diào)查。該建筑物未設(shè)置柱間支撐及圓木柱柱頂縱向水平系桿，未設(shè)置屋架上下弦橫向支撐、豎向支撐及下弦縱向水平系桿，不滿足鑒定要求。

該建筑物圓木柱直接放于料石基礎(chǔ)上，無有效錨固措施，屋架與圓木柱連接節(jié)點(diǎn)未設(shè)置斜撐，椽條與檁條、檁條與屋架均未釘牢，不滿足鑒定要求。

4)磚墻體的整體連接措施調(diào)查。該建筑物砌體墻中均未設(shè)置混凝土圈梁和構(gòu)造柱，不滿足鑒定要求。

5)房屋的易損部位及其連接的構(gòu)造調(diào)查。屋頂女兒墻高度為500 mm，未采取有效錨固措施且砂漿強(qiáng)度低于M0.4，不滿足鑒定要求。

6)磚柱與磚墻體的材料強(qiáng)度。經(jīng)檢測，磚強(qiáng)度等級為MU7.5，滿足鑒定標(biāo)準(zhǔn)的最低要求；砂漿強(qiáng)度等級M0.5，滿足鑒定標(biāo)準(zhǔn)的最低要求。

2.3 承載力驗(yàn)算

該建筑物兩側(cè)外縱墻高度為4.8 m，小于6.6 m，縱墻厚度為370 mm，大于240 mm，且開洞面積不超過50%，結(jié)構(gòu)單元兩端均有山墻，根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》[5]第9.3.4條的規(guī)定，可不進(jìn)行縱向截面抗震驗(yàn)算。該建筑物的橫向抗震可按照平面排架進(jìn)行計(jì)算并記及空間工作。

采用ANSYS有限元計(jì)算軟件對該榀排架進(jìn)行計(jì)算。由于現(xiàn)有計(jì)算軟件的限制，計(jì)算時(shí)需要進(jìn)行一些假定和簡化。假定：木構(gòu)件表面沒有裂縫，木柱柱腳有效錨固，連接節(jié)點(diǎn)完好，砌體無裂縫。簡化：磚垛基礎(chǔ)部位設(shè)為剛接，木柱柱腳及頂部、墻垛頂部設(shè)為鉸接，屋架腹桿兩端設(shè)為鉸接。計(jì)算簡圖如圖8所示。

計(jì)算參數(shù)設(shè)置：7度(0.1g)抗震設(shè)防，屋頂恒荷載取3.5 kN/m2，活載取0.50 kN/m2，基本雪壓取0.35 kN/m2，基本風(fēng)壓取0.40 kN/m2，磚強(qiáng)度等級MU7.5，砂漿強(qiáng)度等級M0.5，木柱的強(qiáng)度等級取TC11，屋架強(qiáng)度等級取TB11。砌體的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值及彈性模量如下[6，7]：

k1=0.78,a=0.5,f1=7.5 MPa,

f2=0.5 MPa,γf=1.8,k2=0.6+0.4f2=0.8,

δ=0.08f=0.85 MPa。

墻垛驗(yàn)算：考慮風(fēng)荷載控制的組合(不考慮地震荷載)：墻垛底部彎矩迎風(fēng)面M=23.204 kN·m，軸向壓力N=97.811 kN，y1=0.305 m，e=M/N=0.237 m>0.6·y1=0.183 m，不滿足規(guī)范[4]第5.1.5條的規(guī)定。

考慮地震組合時(shí)，墻垛底部彎矩設(shè)計(jì)值M=15.523 kN·m，軸向壓力N=97.810 kN，y1=0.305 m，e=M/N=0.158 m<0.9·y1=0.274 m，滿足規(guī)范[5]第9.3.8的規(guī)定。

其他構(gòu)件的承載力計(jì)算不再詳述。

2.4 結(jié)論及建議

針對該建筑物存在構(gòu)造缺陷、結(jié)構(gòu)損傷、承載力不足等現(xiàn)狀，該建筑物應(yīng)依據(jù)相關(guān)規(guī)范采取補(bǔ)強(qiáng)或更換等處理措施。

3 結(jié)語

老舊磚木混合承重結(jié)構(gòu)是一種的特殊結(jié)構(gòu)，本文結(jié)合相關(guān)規(guī)范通過工程實(shí)例，明確了上部承重結(jié)構(gòu)安全性鑒定的內(nèi)容，并詳述了該種結(jié)構(gòu)抗震措施的主要調(diào)查項(xiàng)目及墻垛承載力的計(jì)算方法，為相關(guān)工程的鑒定提供了參考。

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

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

[3] GB 50005—2003，木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[4] GB 50003—2011，砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

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

[6] 施楚賢.砌體結(jié)構(gòu)理論與設(shè)計(jì)[M].第2版.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2003:78-80.

[7] 劉桂秋，施楚賢，劉一彪.砌體及砌體材料彈性模量取值的研究[J].湖南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2004，35(4)：29-32.

The analysis of security appraisal for the upper load-bearing structure of some brick-wood structure

Zhang Shilian1Cui Weilong1Zhang Haigang2

(1.HebeiBuildingResearchTechnologyCo.,Ltd,Shijiazhuang050021,China; 2.HebeiBuildingResearchEngineeringTechnologyCo.,Ltd,Shijiazhuang050021,China)

The paper makes clear the content of security appraisal of the upper load-bearing structure for the brick-wood structure through a engineering example. It also details the key investigation items of seismic measures and the method of wall-pier’s capacity calculation for this structure, which has provided some reference for identification of similar engineering.

hybrid structure of brick and wood, security appraisal, seismic measures identified, bearing capacity

1009-6825(2016)26-0045-02

2016-07-02

張士煉(1983- )，男，工程師

TU317

A