某單層磚柱廠房結構安全性檢測鑒定

胡春杰,黃 浩

(安徽省建設工程測試研究院有限責任公司，安徽 合肥 230041)

0 引言

城市建筑在更新換代的過程中，除了建設新的建筑物，老舊建筑改造再利用如今也變得越來越普遍，尤其是具有一定特色和歷史意義的老舊建筑。老舊建筑基本都呈現出年久失修，安全隱患嚴重的狀態。在老舊建筑改造之前通過結構安全性檢測鑒定可以發現建筑存在的安全隱患，這樣我們可以通過對建筑進行加固維修來消除安全隱患，避免工程事故發生。單層磚柱廠房與一般砌體結構存在一定差異，本文通過某單層磚柱廠房的檢測鑒定分析，為后期改造設計及加固施工提供必要的依據。

1 工程概況

某單層磚柱廠房約建于20世紀70年代，該建筑為單層砌體結構，基礎為條形基礎(局部為獨立基礎)，基礎埋深約為1.1 m，建筑整體呈矩形布置，建筑總面積約為1 980 m2。建筑東西側山墻每隔5 m設置一個磚柱，南北縱墻每隔4 m設置一個磚柱，D軸為400 mm×400 mm混凝土柱，屋面2～3/A～G和15～16/A～G區域設有水平支撐，屋面為雙坡屋面，屋蓋采用預應力鋼筋混凝土屋架與槽型板組成的結構系統?，F場未收集到該建筑相關施工資料。建筑現狀圖見圖1～圖4，建筑平面圖見圖5。

該磚柱廠房后期一直作為倉庫使用，業主單位計劃將該片區改建成特色商業街區。為了解該磚柱廠房的結構安全性狀況，同時為后期改造加固設計提供相關技術資料，業主單位擬對該磚柱廠房進行結構安全性鑒定。

2 現場調查、檢測與分析

2.1 建筑物現狀調查

1)該磚柱廠房墻體采用240 mm厚燒結普通磚砌筑，燒結磚外觀良好，未發現明顯風化現象。

2)該磚柱廠房屋架為預制混凝土三角形桁架，屋架混凝土外觀良好，未發現明顯剝落現象；屋架結構布置圖如圖6所示。

3)屋面采用預制槽型屋面板，槽型屋面板中鋼絲直徑約為3.5 mm，厚度約為20 mm，槽型屋面板搭接在屋架的上弦桿處，板端部采用胡子筋和砂漿灌封連接，板中鋼筋焊接在屋架上弦桿的預埋鋼板處。經現場調查，部分槽型屋面板出現開裂、破損現象。槽型屋面板結構圖見圖7。

2.2 地基調查和基礎檢測

2.2.1 地基調查

根據現場巖土工程勘察報告，地基土構成層序自上而下依次為：

①層素填土：粉質黏土，可塑，工程性質差。

②層粉質黏土：可塑，中等壓縮性，工程性質一般，可做淺基礎持力層。

③-1層粉質黏土：硬塑，中低壓縮性，工程性質好，可做淺基礎持力層。

③-2層粉質黏土：硬塑，中低壓縮性，工程性質好。

⑤-1層強風化泥巖：工程性質較好。

場地②層、③-1層、③-2層土均為膨脹土，經室內多組自由膨脹率試驗，②層自由膨脹率δef=49.0%，③層自由膨脹率δef=52%，③層自由膨脹率δef=46%，均為弱脹縮性，具弱膨脹潛勢。膨脹土具有吸水膨脹軟化、失水收縮干裂的特點，在干濕循環作用下易引起變形與強度降低，且這種不良作用會重復發生和長期存在，對工程影響較大。

根據巖土工程勘察報告，建筑所在場區是穩定的，無滑坡、巖溶、土洞等不良地質作用。同時經現場調查，未發現建筑物因地基不均勻沉降而導致的傾斜和上部結構裂縫等現象，可認為地基承載狀態良好。

2.2.2 基礎檢測

現場分別抽取一處墻體和一處混凝土柱進行基礎開挖，并采用鋼卷尺對基礎截面尺寸、基礎埋深進行測量，基礎斷面圖分別見圖8,圖9，混凝土柱配筋圖見圖10。

2.3 抽樣檢測

2.3.1 磚抗壓強度

為了驗算承重墻的承載力，現場抽取部分具有代表性的墻體進行磚抗壓強度檢測，檢測方法采用回彈法。檢測之前先剔除所抽取墻體表面的粉刷層并清除表面浮灰，剔除時應確保磚面的完整性。詳細檢測結果見表1。

表1 磚抗壓強度檢測結果表

2.3.2 砌筑砂漿抗壓強度

為了驗算承重墻的承載力，現場抽取部分具有代表性的墻體進行砂漿強度檢測，檢測方法采用貫入法，檢測之前先剔除所抽取墻體表面的粉刷層并清除表面浮灰，剔除時應確保砂漿的完整性。詳細檢測結果見表2。

表2 砌筑砂漿抗壓強度檢測結果表

2.3.3 混凝土抗壓強度

為了驗算混凝土柱的承載力，現場抽取部分具有代表性的混凝土構件進行混凝土抗壓強度檢測，檢測方法采用回彈法。當現齡期超過1 000 d時，經回彈法檢測得到的現齡期混凝土強度推定值可參考GB 50292—2015民用建筑可靠性鑒定標準附錄K的要求進行修正[1]，根據該廠房建造的時間，修正系數取0.89。所抽檢構件現齡期混凝土強度推定值、修正后現齡期混凝土強度推定值見表3。

表3 混凝土強度檢測結果表

2.3.4 混凝土碳化深度檢測

為了核查混凝土碳化深度是否超過鋼筋保護層厚度，現場抽取部分混凝土構件進行碳化深度檢測，在所抽檢構件表面進行鑿孔并清除孔內灰塵，然后對孔內噴上質量濃度1%的酚酞酒精溶液進行碳化深度檢測。檢測結果見表4。

表4 構件碳化深度檢測結果表

2.3.5 墻體垂直度檢測

為檢測上部結構不適于承載的側向位移，現場采用全站儀對該建筑墻體垂直度進行檢測，檢測結果見表5。

表5 墻體垂直度檢測結果表

2.4 預制屋面板靜荷載試驗

2.4.1 試驗前準備

為了更直觀的了解該建筑預制屋面板承載能力，現場抽取一塊外觀質量較好的預制屋面板在原位進行靜荷載試驗，本次荷載試驗加載值為2.5 kN/m2(安全性檢驗荷載3.5 kN/m2扣除屋面板自重1.0 kN/m2)。為了降低相鄰預制板對試驗準確性的影響，現場剔除了試驗預制板與相鄰預制板之間的灌縫砂漿。試驗前對該屋面板進行仔細檢查，該屋面板混凝土成型較好，板底少量麻面，未見明顯裂縫。試驗所用的位移傳感器安裝布置見圖11，圖12。

2.4.2 試驗過程

試驗構件應分級加載，每級加載完成后，持荷10 min～15 min。在每級持荷時間內，仔細觀察是否出現板裂縫及其他破壞跡象，在持續時間結束時，觀察并記錄各項試驗數據，荷載分級及加卸載時間見表6，現場堆載圖見圖13,圖14。

表6 荷載加卸載分級和持續時間表

2.4.3 試驗結果分析

根據現場試驗數據，對各分級荷載下的實測撓度進行記錄，并繪制成荷載-撓度曲線圖，見圖15。依據GB/T 50784—2013混凝土結構現場檢測技術標準[2]，當受檢構件無明顯破壞跡象，實測撓度滿足下列條件之一時，可評定受檢構件安全性滿足要求。

1)實測撓度值小于相應的理論計算值。2)實測撓度與荷載基本保持線性關系。3)構件殘余撓度不大于最大撓度的20%。

根據圖15并結合現場調查：在各分級荷載作用下，實測撓度與荷載基本保持線性關系；在檢驗荷載下，屋面板無明顯破壞跡象；完全卸載后，屋面板基本無殘余變形，且試驗后板面未發現明顯裂縫。故所抽檢屋面板在安全性檢驗荷載(3.5 kN/m2)作用下，承載能力滿足要求。

2.5 結構承載能力驗算

2.5.1 驗算條件

根據現場檢測結果，采用中國建筑科學院PKPM軟件(2021)版結構設計軟件對該建筑進行承載力驗算。該建筑抗震設防烈度為7度，設計基本地震加速度為0.10g，設計地震分組為第一組，安全等級為二級；屋面恒載根據現場調查取值為1.85 kN/m2，活荷載按照GB 50009—2012建筑結構荷載規范規定取值[3]，砌體和混凝土材料強度依據現場檢測結果取值。

2.5.2 驗算結果

復核驗算結果表明該建筑承重墻抗壓承載力、高厚比滿足規范要求，混凝土柱承載力滿足規范要求，山墻抗震承載力不滿足規范要求，屋架承載力不滿足規范要求。

3 結論

依據GB 50292—2015民用建筑可靠性鑒定標準，鑒定單元的安全性等級，應根據其地基基礎、上部承重結構和圍護系統承重部分等的安全性等級，以及與整幢建筑有關的其他安全問題進行評定。一般情況下，應根據地基基礎和上部承重結構的評定結果按其中較低等級確定。通過調查、檢測和驗算分析，綜合評定該建筑結構安全性等級為Csu級，顯著影響整體承載，應采取處理措施。評定結果詳見表7。

表7 安全性鑒定評級結果表

4 處理建議

1)對出現開裂、破損的屋面板采取處理措施；對該建筑承載力不足的山墻及屋架等構件進行加固處理。

2)在后期改造過程中，應根據使用功能及荷載變化對該建筑進行加固維修[4-7]。

3)該建筑建于20世紀70年代，已使用約50 a，混凝土碳化深度基本超過鋼筋保護層厚度，應采取可靠處理措施，確保該建筑混凝土柱、屋架和屋面板等構件的耐久性能滿足繼續使用要求。