某航測科技檔案樓主體結構安全鑒定分析

駱瑞萍，高 琦

（1.湖北省建筑科學研究設計院股份有限公司，湖北 武漢 430071；2.中國地質大學（武漢）工程學院，湖北 武漢 430074）

0 引言

城市化發展進程中，老舊建筑物越來越多，現階段考慮對老舊建筑物改造從而滿足新的使用需求逐漸增長，但在長期的人為使用和自然環境的作用下建筑材料性能和結構安全性會逐漸衰退，造成老舊建筑物存在諸多的安全隱患且隨著時間的推移逐漸突出；部分專業人員預計 2009 年以前國內已修建的建筑其中將會有約 30 %～50 % 的建筑物會出現安全性降低或者進入功能衰退期［1］。另一方面隨著發展越來越多的老舊建筑物會出現變更使用用途、對原有建筑的更新改造、重大災害后的修復以及周圍建筑施工的影響都需要對原有建筑物進行正確的工程結構鑒定才能對老舊建筑物實施正確的加固設計與改造方案的制定；因此在對老舊建筑改造前對其工程安全鑒定十分必要，并且無損檢測技術在建筑檢測方面的應用與發展能較好保證檢測結果的可靠性［2］。

本文以某航測科技檔案樓為依托，對該工程進行結構工程安全鑒定，并對變更使用用途后的結構安全進行總結分析并根據相關規范和文獻［3］提出合理的建議，為以后同類型的結構安全鑒定和相關的研究提供實際工程經驗。

1 工程概況與檢測內容

1.1 工程概況

航測科技檔案樓上部結構為 8 層框架結構，地基基礎為天然地基+柱下條形基礎，基礎埋深為 -3.15～ 0.00 m，樓板主要為預制空心板，局部為現澆，屋面板為預制板。建筑物平面長 53.4 m，寬 14.4 m，1～6 層于 1983 年 11 月完成設計，1984 年 6 月開工建設，7～8 層于 1984 年 10 月完成補充加層設計，1985 年 9 月竣工。依據 1983 年該航測科技檔案樓結構圖和 1984 年航測科技檔案樓加層結構圖進行現場檢測實施方案制定。該建筑建成后在使用過程中無振動、腐蝕、高溫等環境因素作用，未遭遇火災、爆炸等偶遇荷載作用。

1.2 檢測內容

1.2.1 建筑物整體傾斜檢測

航測科技檔案樓總高 30.95 m，該建筑采用柱下條形基礎。利用全站儀對該建筑進行沉降觀測；依據 JGJ 8－2016《建筑變形測量規范》［4］對主要部位進行量測，建筑整體傾斜觀測結果如圖 1 所示。GB 50007－2011《建筑地基基礎設計規范》［5］中規定：當建筑物在 24～60 m 時，建筑物傾斜允許值為 3 ‰；經現場檢測目前該建筑物最大傾斜率為 1.84 ‰，小于規范限值，滿足現行規范要求。

圖1 整體傾斜測量結果示意圖

1.2.2 裂縫檢測

根據 GB/T 50344－2019《建筑結構檢測技術標準》［6］及 GB 50292－2015《民用建筑可靠性鑒定標準》［7］的規定，結合現場勘察該建筑實際投入使用情況，抽取第 3、第 4、第 5 和第 6 層為代表層作為評定對象。現場對 4 層、5 層、6 層、7 層板檢查發現，預制板板底裂縫較少，主要是預制板拼接部位存在拼接裂縫。根據裂縫普查結果結合樓板實際使用荷載分布情況，選取一些有代表性的梁、板進行裂縫測量。本次檢測共抽取 20 根梁和 20 塊板，對抽取的構件上存在的裂縫進行檢查，測量、記錄每條裂縫的長度、走向，并用示意圖表示裂縫的分布特征。所抽檢 4～7 層梁中，4 層和 5 層梁少見裂縫，6 層和 7 層梁中僅部分梁表面存在細小裂縫，裂縫較為短小，主要分布在梁側面，裂縫在梁跨中和端部均有發育，無明顯分布規律，裂縫中間部位較寬，兩頭較窄，最大裂縫寬度均＜0.2 mm。僅在 7 層的梁表面檢測到有一條裂縫寬度為 0.38 mm，超過了 GB 50010－2010《混凝土結構設計規范》［8］的正常使用狀態的限定值；但該裂縫較為短小，且超過的值較小。所抽檢 4 層、5 層板底未粉刷，預制板底部未見明顯裂縫，6 層和 7 層板板底有粉刷層，所檢查裂縫均為表面觀察，6 層板除預制板板底拼縫外，未見橫向裂縫，7 層板僅在個別板上有少量橫縫，裝飾層表面裂縫最寬為 0.38 mm，該裂縫產生部位為加層的梁上柱旁。

1.2.3 柱構件軸線偏差檢測

采用鋼卷尺和激光測距儀對混凝土構件的軸線偏差進行抽樣檢測，每層抽取 8 處進行檢測，共檢測 32 處，其抽樣檢測結果如圖 2 所示，根據 GB 50204－2015《混凝土結構工程施工質量驗收規范》［9］中 4.2.10 條規定：構件軸線位置允許偏差為 5 mm。所抽檢部分柱 構件軸線實測偏差不符合規范要求，但實測偏差超出規范允許值較小，不會對結構產生明顯不利影響。

圖2 抽樣柱的軸線偏差分布圖

1.2.4 梁、柱構件截面尺寸檢測

采用鋼卷尺對混凝土構件的截面尺寸進行抽樣檢測，柱構件抽取 30 根，梁構件抽取 16 根，共 46 根構件。檢測工作按照 GB 50204－2015《混凝土結構工程施工質量驗收規范》的有關規定執行。在所抽檢的柱構件中有 6 個不滿足規范要求，根據 GB 50010－2010《混凝土結構設計規范》中的相關條文：當尺寸偏差檢驗項目的合格率為 80 % 及以上時，可判為合格。

1.2.5 梁、柱構件縱向受力鋼筋數量及直徑檢測

對主體的梁、柱構件進行抽樣檢測。對其內部的縱向受力鋼筋的數量與直徑進行檢測；檢測方法依據 JGJ/T 152－2019《混凝土中鋼筋檢測技術標準》［10］；本次抽檢的柱構件 37 個、梁構件 18 個。根據 GB 50784－2013《混凝土結構現場檢測技術標準》［11］進行檢驗結果判定?，F場檢測結果表明：抽檢的所有構件中縱向受力鋼筋的數量均符合設計要求；鋼筋的直徑在第 6 層梁的檢測樣本中有一個樣本的偏差在 1.04 mm，其他位置偏差均＜0.4 mm；其縱向鋼筋的直徑也符合設計要求；其偏差統計結果如表 1 所示。

表1 抽檢構件鋼筋直徑檢測結果

1.2.6 梁、柱構件混凝土抗壓強度檢測

現場抽樣檢測梁、柱構件混凝土抗壓強度，在 3～7 層中抽檢柱構件 32 根，梁構件 12 根，共 44 根構件，該建筑 4～7 層框架梁和 3～6 層框架柱構件設計混凝土強度標號均為 C28。利用超聲回彈綜合法［12］進行混凝土抗壓強度檢測，在抽檢的主要柱、梁構件中混凝土的抗壓強度統計結果如表 2 所示；檢查混凝土的外觀情況，發現少部分混凝土柱構件表面浮漿較多、存在蜂窩麻面現象，局部疏松，骨料離析；少量梁構件存在露筋現象，箍筋銹蝕，影響其耐久性和安全性。

1.2.7 梁、板構件撓度檢測

現場采用全站儀對混凝土梁和預制板撓度進行抽樣，抽檢梁構件 10 根，板構件 10 塊，共 20 根構件。現場檢測結果表明：所抽檢 6 層梁和 7 層框架梁最大撓度為 12.0 mm，所抽檢 6 層板和 7 層板最大撓度為 10.5 mm，均小于規范［7］中規定的樓蓋構件撓度限值L0/200（L0<7 m），符合規范要求。

2 結構現場檢測結果分析

1）所抽檢部分梁、柱構件混凝土表面浮漿較多、存在蜂窩麻面現象，局部疏松，骨料離析，個別梁構件底部主筋表面銹蝕。少部分外墻出現較為嚴重的滲水現象。

2）所抽檢 5 層和 6 層部分砌體墻存在裂縫；所檢 5 層和 6 層部分區域水磨石樓面存在裂縫；所抽檢部分梁表面存在裂縫，裂縫普遍較窄，寬度未超過標準限值要求，僅 7 層中部一處梁表面裂縫寬度為 0.38 mm，超過規范要求。所抽檢樓板底部主要為拼接裂縫，僅在中部靠近南部外墻一側 7 層板底部發現一條較寬橫向裂縫，縫寬為 0.38 mm。

3）所抽檢部分柱構件軸線實測偏差不符合規范要求，但實測偏差超出規范允許值較小，不會對結構產生明顯不利影響。

4）所抽檢部分梁、柱構件軸線間距實測偏差不符合規范要求，但實測偏差超出規范允許值較小，主要為正偏差，不會對結構產生明顯不利影響。

5）在利用超聲回彈綜合法檢測混凝土梁、柱結構構件的抗壓強度時發現所抽檢的樣本中混凝土的抗壓強度較為離散，故在后續的結構復核計算中采用抗壓強度的推定值作為計算的依據，詳細結果如表 2 所示。

表2 抽樣構件混凝土抗壓檢測結果 MPa

6）抽檢的樣本中柱、梁構件的截面、縱向受力鋼筋的數量以及其直徑均滿足設計要求。但少部分梁構件表面存在底面箍筋外漏的現象，還有的出現混凝土骨料離析的情況。

7）所抽檢 3～6 層檢驗批柱構件箍筋間距符合設計要求，部分柱構件箍筋間距偏差值超出規范要求，實測負偏差不會對結構產生不利影響；所抽檢 4～7 層檢驗批梁構件箍筋間距符合設計要求。

8）所抽檢 3～6 層柱構件縱向受力鋼筋保護層厚度均值推定區間為 31～33 mm，該批柱構件縱向受力鋼筋混凝土保護層厚度檢測值為 31 mm。所抽檢 4～7 層梁構件底部外側縱向受力鋼筋保護層厚度均值推定區間為 16～18 mm，該批梁構件底部外側縱向受力鋼筋混凝土保護層厚度檢測值為 16 mm，部分梁構件鋼筋保護層偏小，少量箍筋外露。

9）所抽檢 6 層梁和 7 層框架梁最大撓度為 12.0 mm，所抽檢 6 層板和 7 層板最大撓度為 10.5 mm，均小于GB 50010－2010《混凝土結構設計規范》中 3.4.3 條規定樓蓋構件撓度限值L0/200（L0<7 m），符合規范要求。

10）經現場檢測目前該建筑物整體最大傾斜率為1.84 ‰，小于規范限值，滿足現行規范要求。

11）利用梁、柱構件的推定值進行結構復核計算，計算結果顯示：框架柱、框架梁和預制板實際荷載超出設計荷載要求。

3 主體結構安全鑒定

經計算，所抽檢 3～6 層大部分混凝土梁、板、柱等主要構件承載力 R/γ0S＜0.90，該主要構件集內，du級構件數量多于 10 %，構件集內 cu級或 du級構件的含量多于 cu級的規定數，綜合認為，上部結構子單元按承載功能評級為 du級。

該航測科技檔案樓的混凝土結構符合現行相關規范的要求，梁、柱之間的節點連接工作正常，僅有少量的梁構件表面存在浮漿和個別箍筋外漏的情況，存在部分預制板之間接縫處縫隙過大的現象。構件構造安全性等級為 bu級。

混凝土柱、板構件變形滿足現行規范要求，構件構造安全性等級為 au級。

混凝土部分梁、板構件有少量的裂縫和損傷，構件裂縫或其他損傷安全性等級為 bu級。

根據現場實際勘察檢測結果，該建筑地基未出現不均勻沉降，建筑物處于穩定狀態。根據現場實際勘察檢測結果結合原有資料，且該建筑上部結構未出現明顯不均勻沉降裂縫，地基基礎安全性基本滿足要求。地基基礎子單元安全性符合 GB 50292－2015《民用建筑可靠性鑒定標準》中對 Au級的規定，不影響整體承載。該建筑地基基礎子單元安全性鑒定評級為 Au級。

上部結構主要混凝土框架柱構件，框架梁構件，預制板為主要構件，該主要構件集內，du級構件數量多于 10 %，構件集內 cu級或 du級構件的含量多于 Cu級的規定數，綜合認為，上部結構子單元按承載功能評級為 Du級。

綜上所述由于上部結構子單元安全性不符合 GB 50292 －2015《民用建筑可靠性鑒定標準》對 Au級的規定，嚴重影響整體承載，確定上部結構子單元安全性等級為 Du，故改變原建筑設計使用功能，會嚴重影響建筑整體承載能力，現評定中南電力設計院航測科技檔案樓建筑安全性等級為 Dsu，結構存在安全隱患，必須立即采取措施。

4 結語

結合實際情況對本工程提出以下加固建議。

1）本棟建筑預制板均為水平單向板，書架沿平行于預制板樣接縫垂直的軸線擺放，避免一整列書架壓在同一塊預制板上超出其承載能力。

2）該項目結構布置中柱距較密、梁板截面較大，因此該建筑剛度大，但實配鋼筋與復核以后的配筋相比有較大不足，應重點關注相應構件可能發生少筋脆性破壞。

3）根據樓面板的計算結果，按現有功能考慮，房屋的使用荷載超過允許值范圍，可采用碳纖維、貼鋼板等方式進行結構加固。

4）原設計中未考慮抗震構造措施，梁、柱端部均未設置加密區，建議后期加固時應予以重視。Q