老舊建筑安全分析研究與探討

李杭杭

摘要：隨著老舊房屋使用時間延長，老舊建筑結構構件存在局部破損開裂現象，只有對老舊建筑結構構件損傷成因精準分析后，才能對其進行準確維護與加固。老舊建筑檢測鑒定過程中，應對結構使用現狀及荷載變化情況進行詳細調查，裂縫檢測是一個極為重要且相對復雜的技術問題，直接影響房屋整體安全性評估及后續處理。老舊建筑結構通過現場實際情況調查、缺陷分析及綜合安全性鑒定評估，對建筑后續加固處理具有重要意義。文章通過工程實例，針對老舊建筑結構受力特點及使用現狀，系統分析研究其現狀的結構安全，為建筑加固改造設計工作提供借鑒。

關鍵詞：老舊建筑；裂縫分析；結構安全性鑒定

中圖分類號：TU241??????????????????????????? 文獻標志碼：A

0引言

經市場調查，大多數老舊砌體結構建筑已接近或超出使用年限，存在設計材料強度低、結構綜合整體性差、結構材料強度偏差大等缺點，同時老舊建筑結構構件存在開裂現象，準確判斷結構構件裂縫是否影響結構安全對房屋安全評估尤為重要。老舊建筑裂縫檢測與分析是工程技術人員不可避免的技術難題，建筑結構的破壞和倒塌大多數始于裂縫早期出現及后期發展的程度，但并不是所有裂縫都會危及房屋結構安全，裂縫成因比較復雜，準確分析判斷裂縫成因為評估房屋安全及后續處理提供直接依據。通過墻體裂縫分析、現狀結構構件材料強度、材料耐久使用情況，綜合評估房屋安全性及修繕意見，故而老舊建筑結構構件裂縫成因分析，評估房屋安全對老舊建筑后續修繕和保護人民生命財產具有重要意義。

1結構安全分析工作程序

1.1結構現狀調查

1.1.1? 地基基礎現狀調查

通過查閱有關圖紙資料，查閱圖紙設計荷載、現場實際使用荷載調查、地基基礎、上部結構、維護結構破損情況調查。

1.1.2 上部結構現狀調查

調查結構體系是否改變，結構連接部位是否出現破損，對承重墻體局部拆除破損情況調查，承重墻體有無明顯變形，結構間的連系構造、圈梁和構造柱體系。木屋架腐朽、蟲蛀及開裂現象。

墻體厚度、墻垛尺寸及開裂情況調查，應包括結構構件的剛性連接情況。

砌體結構材料和施工缺陷、縱橫墻連接處開裂情況，砌體機構砂漿的粉化、酥堿。

1.2裂縫檢測

老舊建筑裂縫檢測分析過程中，首先要判斷裂縫是否穩定，若裂縫穩定，只需做一次檢測，其他情況應持續周期性觀測，每次觀測應做好裂縫變化記錄。

首先需要根據圖紙及房屋改擴建歷史初步了解房屋基本結構形式、其易產生裂縫及其成因等相關信息，根據現場初步調查結構裂縫形式，判斷裂縫類型，對干縮裂縫、地基下沉裂縫、溫度裂縫、應力集中裂縫、凍漲裂縫等進行判斷分類。根據初步判斷結果分析重點檢測及調查內容。

當初步判斷是受力裂縫時，需重點調查結構設計圖紙及計算書，調查實際荷載情況、檢測構件實際強度等，進行負荷計算。當初步判斷是沉降裂縫時，需要對裂縫整體分布情況、變化趨勢并結合必要檢測，綜合評估裂縫形成原因。

裂縫檢測過程中繪制裂縫整體分布圖，對裂縫的大小、長度及具體位置進行詳細繪制。

結構裂縫測量儀器有：塞尺、裂縫卡、裂縫顯微鏡等。

1.3結構檢測

根據GB/T 50344-2019《建筑結構檢測技術標準》[1]，砌體結構建筑檢測主要內容：磚強度檢測、砂漿強度檢測、結構垂直度檢測、地基沉降檢測等。

1.3.1? 磚強度檢測

根據 GB/T 50315-2011《砌體工程現場檢測技術標準》[2]的規定并結合現場實際情況，每層分別隨機抽取6片承重墻采用回彈法對磚抗壓強度進行檢測，并判斷是否滿足相關規范要求。

1.3.2 砂漿強度檢測

根據 GB/T 50315-2011《砌體工程現場檢測技術標準》[2]的規定并結合現場實際情況，每層分別隨機抽取6片承重墻、每片墻上布置5個測區，采用回彈法對墻體砌筑砂漿抗壓強度進行檢測，在進行砂漿強度檢測的每個墻段測區內隨機選取3處灰縫進行砂漿碳化深度測量。評定砂漿強度時，已考慮實測碳化深度的影響。

1.3.3 結構垂直度檢測

根據現場實際情況，對該樓進行傾斜觀測，觀測上部承重結構頂點側向位移，判斷是否滿足 GB 50292-2015《民用建筑可靠性鑒定標準》[3]相關限值的要求。頂點位移是以該樓轉角部位為基準取得的，采用經緯儀進行觀測。

1.3.4 地基沉降觀測

根據 JGJ 8-2016《建筑變形測量規范》[4]的規定并結合現場實際情況，采用水準儀對該樓地基進行沉降觀測判斷局部傾斜滿足 GB 50070-2011《建筑地基基礎設計規范》[5]相關要求。

結構檢測儀器有：DS3型水準儀，經緯儀，磚回彈儀，砂漿回彈儀，激光測距儀。

1.4結構負荷計算

（1）結構分析軟件：采用中國建筑科學研究院開發的 PKPM 結構分析軟件（2010版）。

（2）計算模型：按現場實測建立。

（3）構件截面尺寸及強度：構件截面尺寸按照現場實測值進行取值，構件強度按照實測強度進行取值。

（4）荷載取值：按照實際情況及荷載規范要求。

1.5裂縫分析

（1）首先應對建筑裂縫進行分類，根據現場調查結構初步判斷裂縫形成原因及變化情況，排除非結構荷載裂縫、沉降裂縫。對沉降裂縫及荷載裂縫進行綜合分析，分析裂縫時通過初步判斷裂縫成因，補充相應檢測方法，準確判斷裂縫類別，對沉降裂縫通過局部探井開挖，檢測地基土、基礎情況；對荷載裂縫進行現場實際荷載調查，局部計算分析的方法。裂縫應先進行單片墻體分析再進行整體分析，但均應考慮房屋結構的整體性。

（2）應在結構構件裂縫宏觀觀測的基礎上，繪制典型或主要裂縫分布圖，結合設計文件、維修記錄等綜合分析裂縫產生的原因，以及對結構安全性、適用性、耐久性影響，初步確定裂縫的嚴重程度[7]。

1.6結構安全分析

安全分析以 GB 50292-2015《民用建筑可靠性鑒定標準》[2]的規定為基礎，結合該樓現場實際情況，核查并測取相關數據，作出安全性鑒定評級分別為 Asu 級、Bsu級、Csu級及Dsu級。

2工程實例

2.1工程概況

某住宅樓建造于1950年，該樓為三層磚木結構，平面布置呈“一”字型，一、二層樓蓋采用混凝土現澆板，三層采用木屋蓋，一～三層層高均為2.7 m，建筑總長度為50.08 m，總寬度為8.88 m，結構主體高度為8.1 m，建筑面積約為1336.0 m2，室內外高差為0.30 m。該樓基礎采用磚條形基礎，一～三層墻體采用磚和混合砂漿砌筑，外墻厚度均為370 mm，內墻厚度均為240 mm 。建筑四周散水局部破損，年久失修。該建筑整體地勢較低，采用無組織排水，雨季容易形成集水坑。

該建筑已超出正常使用年限，部分墻體出現嚴重斜裂縫，木屋蓋挑檐局部輕微破損，木屋架局部腐朽，存在蟲蛀現象。頂板底部局部粉層脫落，墻體底部水刷石層脫落及泛堿現象。

2.2結構現狀調查

2.2.1? 基礎情況調查

為查明該樓基礎情況，在該樓外縱墻處布置探井進行開挖，經檢測，該樓基礎采用磚條形基礎，未設置地圈梁，基礎埋置深度約為0.54 m，不滿足規范凍土標準凍結深度1.0 m 的要求。通過探井觀察地基土，地基土有浸水現象。

2.2.2 地基相對沉降觀測

根據現場實際情況，采用水準儀對該建筑物基礎進行沉降觀測，檢測結果如圖1所示。從圖1看出，該樓的地基相對沉降量為0～47 mm，基礎局部傾斜率為0.00038～0.00618，基礎局部傾斜率不滿足 GB50007-2011《建筑地基基礎設計規范》[5]第5.3.4條中關于“砌體承重結構基礎的局部傾斜不大于0.002”的要求。

2.2.3 上部結構現狀調查

該建筑未設置圈梁及構造柱，平面成“一”字型布置規則對稱，豎向承重墻體連續，沿高度沒有變化。水平構件未發現裂縫，構件之間連接完好，對房屋結構尺寸進行全面檢查，均滿足原設計要求。承重墻體未進行隨意改造，樓層使用荷載符合原設計要求。承重墻體局部存在酥堿、粉化現象，木屋架局部腐朽。

2.3結構檢測

2.3.1? 砂漿強度檢測

根據《砌體工程現場檢測技術標準》（GB/T50315-2011）[2]的規定及現場實際情況，采用回彈法在該樓隨機抽取承重墻進行砂漿強度檢測，抽取樣本數量滿足要求，檢測結果見表1所列。

從表1看出，所抽檢的墻體砂漿強度推定值均不滿足 GB50011-2010（2016年版）《建筑抗震設計規范》[6]第3.9.2條關于“砌筑砂漿強度等級不應低于M5”的要求。抽檢砂漿碳化深度，在評定砂漿強度時，已考慮實測碳化深度的影響。

2.3.2 磚強度檢測

根據 GB/T50315-2011《砌體工程現場檢測技術標準》[2]的規定及現場實際情況，在該樓每層分別隨機抽取承重墻，采用回彈儀對磚強度進行檢測，檢測結果見表2所列。

從表2看出，所抽檢的一層～三層墻體磚推定強度等級為 MU7.5，均不滿足 GB50011-2010（2016年版）《建筑抗震設計規范》[6]第3.9.2條中關于“普通磚和多孔磚的強度等級不應低于 MU10”的要求。

2.3.3 傾斜觀測

對主體結構四角及突出部位進行沉降觀測，采用自上而下引垂線法進行垂直度觀測。從圖2中看出，該樓上部承重結構平面內的頂點側向位移在5～56 mm，不滿足 GB 50292-2015《民用建筑可靠性鑒定標準》[3]第7.3.10條“砌體結構（H≤10 m）平面內的頂點側向位移不大于 H/330（為33 mm）”的要求。

2.4裂縫檢測

經現場裂縫檢測，裂縫主要為斜向裂縫，現場對該住宅樓出現的裂縫進行了測繪，裂縫的分布具有如下特點：

（1）裂縫分布：在縱墻和橫墻上均有不同程度裂縫出現，主要體現在南北側縱墻上；

（2）裂縫形式：墻體裂縫形式以斜向裂縫為主；

（3）裂縫寬度：墻體裂縫寬度大部分在0.5～5.0 mm，最大裂縫寬度為6.5 mm。

2.5裂縫分析

2.5.1? 磚墻裂縫情況

該建筑結構墻體存在不同程度裂縫，從裂縫的形狀看，分為兩類裂縫：一類為豎向裂縫；一類為斜向裂縫。從裂縫的特點看，斜縫多于豎縫，下部多于上部，且多為楔形裂縫，磚墻裂縫一般寬度在0.5～6.5 mm，經分析絕大部分磚墻斜向裂縫與地基沉降有關，經核查，墻體開裂嚴重部分地基有浸水現象，經探查，地溝池壁嚴重裂縫，地溝內管道銹蝕嚴重，曾出現漏水情況。裂縫整體分布如圖3所示。

2.5.2 地基下沉墻體開裂原因分析

從該樓調查與檢測結果可以看出，造成地基下沉，地基磚墻開裂的主要原因是地基浸水，由于該樓地基軟弱，壓縮變形較大，加之處于Ⅱ級自重濕陷性黃土地段，遇水濕陷更加敏感，累計的不均勻變形較大。

室內外地溝未按設計采取防水措施，室外管網排水坡度、室外地坪排水坡度等皆不滿足規范要求，部分散水破損未及時修復，容易使雨水倒灌至基礎。這些因素是造成下沉的“內因”，漏水是在成地基下沉的“外因”。

2.6計算負荷

2.6.1? 結構驗算的基本參數

（1）結構分析軟件：采用中國建筑科學研究院開發的 PKPM 結構分析軟件。

（2）計算模型：按現場實測建立。

（3）構件截面尺寸及強度：構件截面尺寸按照現場實測值進行取值，構件強度按照實測強度進行取值。

（4）荷載取值：不上人屋面活荷載取0.5 kN/m2，住宅樓活荷載取2.0 kN/m2，樓梯間活荷載取2.0 kN/m2。

（5）地震參數：抗震設防烈度為8度，基本地震加速度為0.2 g，該建筑地震分組為第三組。

2.6.2 驗算結果

通過對該樓墻體的承載能力進行驗算，該樓部分墻段的抗力與效應之比小于1.0，根據承載力計算負荷結果：該樓一層砌體構件bu級含量為81.8%；二層砌體構件du級含量為77.0%。墻體承載力驗算結果見表2所列。

2.7鑒定評級

根據 GB50292-2015《民用建筑可靠性鑒定標準》[3] 規定，結合沉降觀測結果及上部結構中墻體裂縫情況，綜合分析：該樓地基基礎安全性等級評定為 Cu 級，該住宅樓上部結構承載功能的安全性為 Du 級。

將該樓作為一個鑒定單元，根據地基基礎及上部承重結構的鑒定評級結果，及GB50292-2015《民用建筑可靠性鑒定標準》[3]第9.1條的規定，該建筑安全鑒定為Dsu。

3結論與展望

文章通過對老舊建筑現狀調查分析，老舊磚木結構建筑砂漿實測強度低，結構承載能力較低，存在較大安全隱患。老舊建筑年久失修，部分結構構件長期處于干濕循環環境，材料強度變化較大。老舊建筑安全分析評估對保障人民生命財產安全具有重要意義，針對老舊建筑安全評定及改造措施選取應全方位、多方面整體準確的綜合評判。

參考文獻：

[1] 中華人民共和國住房和城鄉建設部.建筑結構檢測技術標準：GB/T 50344-2019[S].北京：中國建筑工業出版社，2019.

[2] 中華人民共和國住房和城鄉建設部.砌體工程現場檢測技術標準：GB/T 50315-2011[S].北京：中國環境科學出版社，2011.

[3] 中華人民共和國住房和城鄉建設部.民用建筑可靠性鑒定標準：GB 50292-2015[S].北京：中國建筑工業出版社，2015.

[4] 中華人民共和國住房和城鄉建設部.建筑變形測量規范：JGJ 8-2016[S].北京：中國建筑工業出版社，2016．

[5] 中華人民共和國住房和城鄉建設部.建筑地基基礎設計規范：GB 50070-2011[S].北京：中國建筑工業出版社，2011．

[6] 中華人民共和國住房和城鄉建設部.建筑抗震設計規范：GB50011-2010（2016年版）[S].北京：中國建筑工業出版社，2010.

[7] 中國工程建設標準化協會.房屋裂縫檢測與處理技術規程：CECS 293-2011[S].北京：中國計劃出版社，2011．