淺析某框架結構房屋抗震鑒定及加固

張 智

(福建吉特建筑工程檢測有限公司，福建 福州 350012)

在我國，混凝土框架結構是一種廣泛使用的結構形式。由于設計標準的更新、現場施工管理水平的不夠或者使用年限的增長，部分早期建造的建筑物存在一定程度的外表和內部結構缺陷，承載能力和抗震性能都無法滿足要求，甚至威脅到它們的正常使用。對于此類存在不同程度缺陷但并未達到設計年限的建筑，比較合理的做法是采用適當的加固補強措施，使其能在滿足基本的安全性和適用性的前提下繼續發揮使用功能。

1 工程概況

該建筑主體為三層鋼筋混凝土框架結構，總建筑面積約為3 400 m2，建筑高度約為14 m，基礎為筏板基礎。該建筑主要承重體系為：混凝土柱、混凝土梁、混凝土板，墻體基本連續，門窗洞口基本對齊，1層高為5.0 m,2層及3層層高均為4.5 m，結構傳力路線清晰，可形成空間穩定結構，結構傳遞路徑基本明確。建筑竣工時間為1995年，初始設計使用功能為生產車間，現場檢測時，該建筑處于空置狀態，業主擬將其改造為醫院病房樓。由于初始設計資料不全，鑒定工作以現場檢測數據為依據，實測建筑平面見圖1。

2 結構安全性評級及抗震性能鑒定

2.1 鑒定程序

本次現場檢測依據委托單提供信息對該建筑結構體系和平面布置進行詳細調查，對地基基礎現狀進行查勘，再對上部承重結構進行檢測：外觀質量調查(外觀缺陷、損傷)、材料強度性能檢測(混凝土梁、混凝土柱抗壓強度檢測)、構件尺寸檢測(柱、梁)以及圍護結構檢測。

根據現行國家標準GB 50292—2015民用建筑可靠性鑒定標準的相關規定，鑒定分為地基基礎、上部承重結構、圍護系統承重部分三個子單元進行檢測，對子單元所包含的主要受力構件進行調查，根據調查及檢測情況依次評定構件、子單元的安全性等級，最后評定鑒定單元的安全性等級；根據現行國家標準GB 50023—2009建筑抗震鑒定標準的相關規定，結合現狀調查、勘測結果，從結構體系、材料強度、構造措施和承載力驗算等方面對結構進行抗震鑒定。

2.2 檢測結果

2.2.1 地基基礎勘察

經現場查勘，建筑物周圍地坪、散水發現有輕微的開裂、下沉等異常情況。上部結構未發現有明顯的因不均勻沉降所導致的裂縫、變形等異常現象。

2.2.2 上部承重結構檢測

1)建筑外觀質量檢查。

通過對建筑主要構件及一般構件外觀質量進行全面檢測，發現所測混凝土柱平直牢固，無明顯傾斜變形、開裂及破損等異常現象；所測混凝土梁基本牢固，未見明顯下撓變形、開裂及破損等異?，F象；所測混凝土板平直牢固，無明顯下撓變形、開裂及破損等異?，F象。部分填充磚墻存在開裂現象，且以斜裂縫為主，部分內、外抹灰有輕微空鼓脫落現象。

2)結構側向位移。

根據現場實際條件布置6個測點量測結構頂點的側向位移，量測數據表明，所測測點側向位移方向無明顯一致性，最大側向位移H/326，未超過規定的多層框架結構側向位移H/200的限值要求[1]。

3)混凝土抗壓強度檢測。

根據建筑實際情況，采用回彈法對構件混凝土抗壓強度抽樣檢測。根據現場采集的數據分析計算，得出構件現齡期混凝土抗壓強度推定值分別為22.9 MPa，22.8 MPa，22.5 MPa，21.9 MPa，22.6 MPa，22.5 MPa，22.7 MPa，22.3 MPa，22.0 MPa和22.8 MPa[1,3]。

4)構件尺寸檢測。

由于原始設計資料不全，無法得知構件初始設計尺寸，經現場檢測，所有框架柱尺寸均在700 mm×400 mm附近，且偏差值在+10 mm和-5mm之內；所有主梁尺寸均在900 mm×300 mm附近，且偏差值在+10 mm和-5 mm之內；所有次梁尺寸均在600 mm×300 mm附近，且偏差值在+10 mm和-5 mm之內。

5)混凝土配筋檢測。

用鋼筋位置檢測儀對鋼筋的具體位置及保護層厚度進行檢測，經檢測分析，鋼筋間距及保護層厚度基本滿足構造要求。隨后采用了部分剔鑿的方法獲取鋼筋的規格尺寸，作為后續承載力驗算的依據。

2.2.3 結構驗算

依據現場采集的結構及材料數據資料，結合建筑實際使用狀態，采用盈建科計算軟件進行建模驗算[1,4]。

建筑結構安全等級為二級；建筑抗震設防類別為乙類；框架抗震等級為二級；抗震設防烈度為7度，設計基本地震加速度為0.10g；設計地震分組為第二組，場地類別為Ⅲ類。

經計算復核，該建筑首層部分框架柱受壓承載力不滿足要求，梁柱核心區抗剪能力不足。

2.3 結構安全性鑒定評級

2.3.1 地基基礎子單元評級

現場檢測發現建筑物周邊地面存在輕微開裂現象，上部結構未發現因基礎不均勻沉陷引起的明顯變形和裂縫，地基基礎安全性等級根據上部結構反應情況間接評為Bu級。

2.3.2 上部承重結構構件及子單元評級

根據現場查勘情況及檢測情況，依據GB 50292—2015民用建筑可靠性鑒定標準的相關規定對構件及結構系統進行安全性分析與評定，評定結果如表1，表2所示。

表1 構件安全性鑒定評級(上部承重結構)

表2 子單元安全性鑒定評級(上部承重結構)

2.3.3 圍護系統的承重部分構件及子單元評級

該建筑圍護結構承重部分主要為邊柱、邊梁、屋面以及門窗洞口過梁。圍護結構承重構件平直牢固，無傾斜、下撓、變形、裂縫、松動等異常現象。圍護系統承重結構基本完好，主要構件集為Bu，圍護系統承重部分承載功能為Cu級；圍護系統承重部分結構布置及構造合理，形成完整支撐系統，圍護系統承重部分結構整體性等級為Bu級；綜合評定圍護系統承重部分安全性鑒定評級為Cu級。

2.3.4 鑒定單元安全性評級

根據地基基礎、上部承重結構和圍護系統承重部分等的安全性等級，綜合評定鑒定單元的安全性等級為Csu級[1]。

2.4 結構抗震性能鑒定

本工程為醫院普通住院用房建筑，抗震設防類別為重點設防類，地處抗震設防烈度7度區(0.10g)，按8度抗震設防標準確定其抗震措施。

該房屋建成年份為1995年，已投入使用26年，依據GB 50023—2009建筑抗震鑒定標準第1.0.4以及第1.0.5條款，后續使用年限按40年考慮( B 類建筑)，應按GB 50011—2010建筑抗震設計規范各章規定抗震鑒定方法進行鑒定。

房屋高度、結構體系合理性、結構材料實際強度、建筑形體及其構造布置的規則性、局部易倒易損部位構件等均滿足GB 50011—2010建筑抗震設計規范的要求，但抗震承載力不滿足要求。綜合以上抗震分析，建筑抗震能力不滿足GB 50023—2009建筑抗震鑒定標準8度抗震設防標準的抗震要求。

3 加固方案

根據鑒定結論，該建筑的主要缺陷為框架柱截面承載力不滿足要求，部分框架柱軸壓比超限，且梁柱節點核心區抗剪能力不足，此外部分填充墻也存在開裂現象，需采用合適的加固方案，提升房屋的抗震性能和改善房屋的使用功能。

3.1 框架柱加固方案

結合房屋實際情況，為大幅提高混凝土柱的截面承載能力和抗震能力，可采用外粘型鋼加固法?？蚣苤略鍪芰卿摬捎肔75×5，框架柱中間部分采用型號為-40×4的綴板與角鋼焊接，綴板在框架柱的上下端設加密區，非加密區和加密區綴板間距分別為400 mm和200 mm。外粘角鋼沿柱高必須全部貫通，兩端均應有可靠的連接和錨固，如角鋼遇樓層梁無法通過時，可通過采用等代鋼筋穿過樓板與上下樓層加固角鋼焊接；框架柱根部與筏板交接處應可靠錨固，在四角位置加設錨固鋼筋，上端與角鋼焊接，下端植筋錨入筏板基礎內。

框架柱加固簡圖如圖2所示。

3.2 梁柱節點加固方案

3.3 填充墻修補方案

本建筑中磚墻為填充墻，由于年代較久遠，部分磚墻出現明顯的裂縫，雖對主體結構安全影響不是很大，但對建筑的使用功能有較大的影響，必須進行處理?？刹捎们宄砻娣鬯雍笞{，粘貼鋼絲網的方法進行處理。該處理方法施工簡便，修補效果好且經濟合理。填充墻修補方案如圖3所示。

4 結語

由于建成年代較早，某些初始的設計標準在今天看來已經不能滿足要求，再加上長期的自然環境侵蝕和不均勻變形的累積，使得建筑的承載能力和使用功能存在一定的缺陷，必須要采用恰當的加固方法對建筑物的缺陷進行處理。

1)框架柱的承載能力和抗震能力都需要較大的提高，由于工程允許使用結構膠粘劑，且原柱完好，適于采取加固措施，宜選用外粘型鋼加固法。經過外粘型鋼加固計算，其承載能力可以滿足規范要求。

2)梁柱節點核心區抗剪能力不足，可在梁區設置穿梁等待鋼筋與兩側受力角鋼焊接，顯著提高節點區域抗剪承載力。

3)填充墻上的裂縫對結構安全性影響不大，但對建筑的使用功能有不利的影響，最經濟合理的處理方式是在裂縫區域粘貼鋼絲網。