砌體結構抗震檢測與案例分析

摘 要：砌體建筑物的現場檢測直接關系到結構的加固改造，為減少對建筑物的損傷，本文采取回彈法和貫入法分析某四層砌體結構宿舍樓的材料強度，采用兩級鑒定法鑒定砌體結構的抗震能力。先對研究對象的整體結構體系、現階段材料強度、整體構造連接和局部構造連接進行一級鑒定，得出該砌體結構現階段無法滿足規范要求，對該建筑進一步進行二級鑒定，結果顯示一層的橫向墻體綜合抗震能力不滿足規范抗震鑒定要求，需要對其進行加固。采用鋼筋網水泥砂漿面層加固法進行加固后，采用PKPM進行抗震加固驗算，結果表明砌體結構加固后指標滿足規范要求。

關鍵詞：砌體結構；無損檢測；兩級鑒定法；加固改造

中圖分類號：TU 36" " " " " " " " " " 文獻標志碼：A

我國砌體結構建筑存量眾多，已有研究表明遭遇破壞和倒塌的房屋建筑中砌體結構所占比例最大[1]。但是砌體結構易風化、腐蝕，砌體房屋具有很大的自重，容易造成地基發生不均勻沉降，抗震性能相對較差，同時由于設計規范調整，因此對現有砌體結構進行抗震檢測、鑒定和加固顯得尤為重要[2]。國家頒布的一系列標準和規程，使檢測技術不斷發展，可以對超聲回彈綜合法、雷達檢測法等無損檢測和鉆芯法、拔出法等損傷檢測技術進行規范化處理[3]。根據檢測鑒定結果采取相應的加固措施，可以有效延長建筑的使用壽命和提高安全等級。

1 工程概況

本文以某四層砌體結構宿舍樓為研究對象，該砌體結構教學樓為A類建筑，使用年限為40年，抗震設防分類為丙類，因為建筑年代較長，建筑使用功能發生改變，為評估該建筑的功能情況，需要對其進行檢測鑒定，該建筑的橫向長度為54.66m，橫向長度為14.8m，樓層中間廊道寬為2.4m，單層建筑面積為808.968㎡，建筑總面積為3235.872㎡，標準樓層高度為3.8m，此教學樓的內墻厚度為380mm，外墻厚度為240mm，結構平面布局規則，基礎類型為交叉條形基礎，樓面使用厚100mm的現澆混凝土板，墻體由普通燒結磚和水泥砂漿砌筑而成。建筑平面圖如圖1所示。

2 砌體結構強度檢測

2.1 混凝土梁抗壓強度檢測

根據建筑物現場具體情況每層隨機抽取3個梁構件，采用無損檢測方法中的回彈法對梁的混凝土抗壓強度進行檢測[4]。按照規范要求布置至少10個相同規模的回彈測區，在檢測梁構件布置的測區面積應該不大于20cm×20cm，測區布置位置應該距離構件邊緣0.2m～0.5m，毗鄰測區距離控制在2m以內，回彈儀勻速加壓測試時，應與混凝土表面相垂直。為了縮小測量誤差，每個測區需要在不同測點上總共回彈16次，然后分別去掉16個測值中最大和最小的3個，將其余10個數據的算數平均值作為該測區的測量結果，根據公式（1）結合檢測結果進行混凝土強度推定。

（1）

式中：fcu，e為混凝土強度推定值；fc cu為構件中最小的測區混凝土強度換算值。

該建筑檢測梁混凝土強度等級檢測分析結果和強度推定值見表1。

2.2 黏土磚抗壓強度檢測

對該建筑1～4層每層隨機抽取7片墻體，共28片墻體，采用回彈法對該建筑砌筑黏土磚抗壓強度進行檢測，檢測方式與混凝土梁抗壓強度檢測步驟相似，根據相關砌體技術規范要求，用公式（2）計算黏土磚強度回彈測試標準值。

（2）

式中：為檢測磚回彈標準值，精確到0.1；為第j塊樣磚的回彈值精確到0.1；Ni為第i個測點的回彈值。

該建筑黏土磚抗壓強度檢測結果見表2。

2.3 砌筑砂漿抗壓強度檢測

對該建筑前4層每層隨機抽取6片墻體，共24片墻體，采用非破損檢測法中的貫入法對該宿舍樓砌筑砂漿抗壓強度進行檢測，為了盡量減少對原建筑物的損壞和工作量，將檢測黏土磚抗壓強度的墻體作為檢測對象。當布置測點時，單個檢測面積應是小于等于25㎡的砌體構件或者構筑物。被檢測的灰縫應該飽滿，且灰縫厚度應大于等于7mm。每個構件在水平縫上均勻設置16個測點，但要避免在門窗洞口、豎縫和預埋件的邊緣布置測點，每條灰縫的測點不宜超過兩個，但每兩個測點的水平間距應該大于等于240mm。根據要求將測量的初始結果換算處理后，便能較為準確地推斷每個測位的砂漿強度換算值，該砌體結構教學樓的砌筑砂漿抗壓強度檢測結果見表3。

3 結構抗震鑒定

該建筑所在區域為抗震設防烈7度地區，屬于丙類建筑物，經過地質勘查發現建筑地基基礎沒有嚴重靜載缺陷，且該砌體建筑的上部結構沒有發現傾斜和不均勻沉降引起的裂縫，因此地基基礎的抗震能力是滿足規范要求的，不需要對其進行抗震鑒定。

3.1 上部砌體結構的第一級抗震鑒定

當砌體結構進行第一級抗震鑒定時，應對建筑物的高度和層數、承重墻的截面尺寸和間距、墻體材料的強度等級、砌筑質量和橫縱墻交接處、樓梯間和女兒墻等易引起局部破壞的部位進行重點檢查[5]。根據相關規范，該砌體建筑物抗震設防烈度為7度，設計地震分組為第二組，設計基本地震加速度值為0.10g，建筑設計場地為一般地段，該砌體結構教學樓的后續使用年限為40年，采用A類建筑的抗震鑒定方法，一級抗震鑒定核查結果見表4。

綜上所述，該砌體結構宿舍樓的砂漿強度為1.58MPa～

3.88MPa，部分強度小于標準規定的2.5MPa，承重墻的磚強度等級為MU7.0，低于標準規定，承重外墻盡端到門窗洞邊距離為1.0m，低于標準規定，無錨固女兒墻高度為0.85m，超過標準規定，這4項不滿足第一級抗震鑒定的要求，為了研究現階段抗震能力，需要對其進行第二級抗震鑒定。

3.2 上部砌體結構的第二級抗震鑒定

從3.1節的鑒定結果可知，該砌體結構沒有達到現行使用規范要求，需要對其進行第二級鑒定。第二級鑒定常用樓層綜合抗震能力指數法、樓層平均抗震能力指數法、墻段綜合抗震能力指數法這3種方法進行驗算[6]。根據第一級鑒定結果，采用綜合抗震能力指數法對擬分析對象進行二級抗震鑒定，根據兩次鑒定結果，進一步決定是否需要進行建筑加固或者拆除。

綜合抗震能力指數法主要針對建筑整體性連接不符合第一級抗震鑒定要求，同時建筑的圈梁布置、結構體系易引起局部倒塌的部件，采用公式（3）可以計算綜合抗震能力指數。

βci=ψ1ψ2βi （3）

式中：βci為橫向和縱向墻體綜合抗震能力指數；Ψ1為所分析建筑體系影響系數；Ψ2為所分析建筑局部影響系數。

該宿舍樓結構綜合抗震能力指數計算結果見表5。

根據《建筑抗震鑒定標準》（GB50023—2016）規定，當砌體建筑綜合抗震能力指數小于1.0時，建筑物抗震鑒定要求不達標，從上述鑒定結果可知一層的橫向墻體綜合抗震能力不滿足抗震鑒定要求，為了建筑能夠繼續正常安全使用，需要采取相應的加固措施。

4 結構加固

根據兩級檢測結果，該砌體結構宿舍樓的加固改造應對建筑的整體性、局部危險點、材料強度和連接性等方面采取相應措施，由于砂漿砌筑強度不滿足規范要求，承重墻的砌磚強度等級不達標，因此導致部分墻體受壓能力不足以及墻體的抗震額能力被削弱，針對該情況采用鋼筋網砂漿面層法進行加固[7]，針對部分承重墻體存在的開洞墻體未經加固處理的現象，用厚370mm的頁巖燒結磚封堵洞口，然后用鋼筋水泥砂漿面層進行加固。

鋼筋網水泥砂漿面層法加固厚度為40mm，面層水泥砂漿強度等級為M15。選用?8@200的焊接鋼筋網，墻體進行單面加固時選擇“L”形?6mm直徑鋼筋在磚縫打孔插入，孔深180mm，孔徑為錨筋的2.5倍，用M10水泥砂漿將縫隙填實。當對墻體進行雙面加固時，采用“S”形?6mm鋼筋呈梅花狀交錯布置，再進行集中配筋鉆孔對拉固定，減少鉆孔和對建筑物的損傷，需要注意鋼筋穿墻間距為600mm。

在對砌體建筑物加固后，利用PKPM對研究對象建模進行抗震加固驗算，結果如圖2所示。該砌體建筑經過加固后，抗震承載能力得到顯著改善，全部四層樓的綜合抗震能力指數都大于1，即已經達到了相關砌體建筑規范標準要求。

5 結論

砌體結構宿舍樓采用無損檢測方法中的回彈法和貫入法對混凝土梁、黏土磚、砌筑砂漿進行強度檢測，并進行砌體結構抗震的一級鑒定和二級鑒定，得出該建筑物安全性和抗震性均不能滿足規范要求，需要采取相應的加固措施。對建筑的整體性、局部危險點、材料強度和連接性等方面進行加固改造后，該建筑的抗震承載能力得到了明顯提高，四層樓的綜合抗震能力指數都達到了相關砌體建筑規范標準要求。

參考文獻

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[3]趙福龍，王輝，王小莉.某多層砌體結構房屋的裝配式抗震加固技術應用與研究[J].城市建筑，2020，17（17）：136-137.

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[7]王軍芳，張洪寧.關于“砌體結構或構件的鋼筋網水泥砂漿面層加固法”的探討[J].建筑結構，2022，52（增刊2）：1175-1181.