摘要: 通過對原有結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)布置檢查、材料強度檢測、傾斜和不均勻測量、損傷調(diào)查、抗震驗算和構(gòu)造分析，評估老廠房的抗震性能，并提出抗震加固建議。結(jié)果表明，盡管原結(jié)構(gòu)使用時間較長，經(jīng)過抗震加固后插層改建仍是可行的。

關(guān)鍵詞: 抗震鑒定;鋼筋混凝土建筑;密肋升板結(jié)構(gòu);結(jié)構(gòu)檢測

引言

上海某廠房始建于1975年，建筑面積約為2200m2，結(jié)構(gòu)采用雙向密肋板柱結(jié)構(gòu)形式，采用升板技術(shù)施工，局部為梁板結(jié)構(gòu)，至今已使用30余年?，F(xiàn)新業(yè)主計劃對其進行插層改建和重新裝修，建成現(xiàn)代化的辦公樓。根據(jù)上海市的有關(guān)規(guī)定，既有建筑進行加層、改造、改變使用功能、增加使用荷載必須委托有專項資質(zhì)的單位對建筑物進行抗震鑒定，并提交有關(guān)部門審查備案。據(jù)此，業(yè)主委托上海某檢測單位對其進行抗震鑒定。

1. 工程概況

該廠房原建于1975年，建筑面積約為2200m2，結(jié)構(gòu)采用雙向密肋板柱結(jié)構(gòu)形式，采用升板技術(shù)施工，局部為梁板結(jié)構(gòu)。該廠房在上世紀80年代進行過局部加層改建，在原有A單元屋面層增加一層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。委托單位現(xiàn)擬對該廠房進行插層綜合改造，改建為靜安區(qū)統(tǒng)戰(zhàn)部辦公樓。根據(jù)上海市的有關(guān)規(guī)定，上海市靜安區(qū)人民政府機關(guān)事務(wù)管理所委托上海市建筑科學(xué)研究院(集團)有限公司對該廠房進行結(jié)構(gòu)檢測和抗震鑒定，提供抗震鑒定報告并提出相關(guān)建議，抗震鑒定報告送抗震辦審查備案。

2. 抗震鑒定的主要內(nèi)容

根據(jù)國家和上海市的有關(guān)標準規(guī)范[1] [2] [3]，抗震鑒定的主要內(nèi)容包括:歷次改建情況調(diào)查;建筑結(jié)構(gòu)布置調(diào)查;材料強度檢測;房屋傾斜、不均勻沉降測量;結(jié)構(gòu)損傷調(diào)查;結(jié)合原設(shè)計圖紙、改建方案、檢測結(jié)果，按照有關(guān)規(guī)范評估改建后房屋結(jié)構(gòu)安全性和抗震性能;提出有關(guān)抗震加固和整改的建議和措施。

3. 現(xiàn)場檢測結(jié)果

結(jié)構(gòu)柱:采用破損法和游標卡尺、鋼筋探測儀抽檢了14根結(jié)構(gòu)柱的截面尺寸和配筋，結(jié)果表明:結(jié)構(gòu)柱主筋采用的是螺紋鋼，有25、28兩種規(guī)格，箍筋采用的是8圓鋼，結(jié)構(gòu)柱的截面尺寸約為400×500，單面配筋為325或328，部分結(jié)構(gòu)柱保護層厚度偏厚。

混凝土密肋梁的截面尺寸和配筋: 采用破損法和游標卡尺、鋼筋探測儀抽檢了單體A三、四層和單體B三、四、屋面層的密肋梁，被抽檢的密肋梁主筋規(guī)格一般為16、18和20的螺紋鋼，梁的箍筋均為6@200。部分密肋梁保護層厚度偏厚。

混凝土強度檢測: 回彈法抽樣檢測并經(jīng)取芯法修正的單體A、B結(jié)構(gòu)柱混凝土強度在28.1~44.9MPa之間，強度平均值為39.8MPa，混凝土強度達到原設(shè)計300#(C28)的要求;單體A、B柱帽混凝土強度在37.5~42.5MPa之間，強度平均值為40.2MPa，混凝土強度達到原設(shè)計300#(C28)的要求;單體A、B密肋梁板混凝土強度在28.9~38.4MPa之間，強度平均值為35.9MPa，混凝土強度達到原設(shè)計300#(C28)的要求。單體A加層柱混凝土強度平均值為42.7MPa，混凝土強度推定值為C40;加層梁混凝土強度平均值為25.3MPa，混凝土強度推定值為C25?；炷撂蓟疃瘸齻€別構(gòu)件小于6.0mm外，其余構(gòu)件均大于6mm。

房屋結(jié)構(gòu)柱傾斜和不均勻沉降檢測:采用ZH#8226;ET-1型經(jīng)緯儀測量了房屋底層角柱棱線的垂直度偏差(測量結(jié)果包含原有施工誤差，累計總體變形和測量誤差)，據(jù)此分析房屋目前的傾斜情況。檢測結(jié)果表明:房屋單體A、B均向西向南方向傾斜，向南平均傾斜率為3.1‰和2.7‰，向西平均傾斜率分別為6.2‰和5.9‰，向西傾斜率大于規(guī)范限值。采用NA2型水準儀測量房屋的差異沉降，測點位于二層柱底。在所有16個測點中，不均勻沉降有明顯規(guī)律，與房屋傾斜規(guī)律一致，向西向南方向傾斜。

施工質(zhì)量和損傷情況調(diào)查:房屋總體施工質(zhì)量較好，混凝土澆搗密實，構(gòu)件表面光潔，平整度較好，絕大部分構(gòu)件不存在明顯孔洞、蜂窩、麻面、夾渣、露筋、鋼筋銹蝕等結(jié)構(gòu)缺陷。結(jié)構(gòu)目前存在的損傷主要房屋外圍墻體與密肋升板連接處及單體A后加層屋面存在滲水現(xiàn)象。

4. 抗震驗算

依據(jù)國家和上海市的現(xiàn)行抗震設(shè)計規(guī)范和荷載規(guī)范[1] [2] [3]，采用中國建筑科學(xué)研究院編制的建筑結(jié)構(gòu)空間有限元分析與設(shè)計軟件PMCAD及SATWE-8進行。對廠房原結(jié)構(gòu)進行整體抗震驗算，密肋板柱結(jié)構(gòu)按等代框架計算內(nèi)力和位移，樓面實加恒載根據(jù)等代框架實際布置進行相應(yīng)換算、調(diào)整。根據(jù)相關(guān)規(guī)定，房屋為丙類建筑，7度抗震烈度設(shè)防，抗震等級為二級，此外根據(jù)檢測結(jié)果，原結(jié)構(gòu)梁、柱、板截面尺寸、配筋按原設(shè)計取值。結(jié)合初步改建方案、原設(shè)計圖紙和實測數(shù)據(jù)所進行的初步分析表明，由于受當時設(shè)計水準的影響，房屋的結(jié)構(gòu)體系、抗震構(gòu)造措施、抗震變形及抗震承載力均不能滿足現(xiàn)行抗震規(guī)范的相關(guān)要求。主要表現(xiàn)為:

1)房屋兩單體主體結(jié)構(gòu)均采用密肋板柱結(jié)構(gòu)，未設(shè)抗震墻或其它抗側(cè)力構(gòu)件，房屋整體抗震性能較差;

2)房屋的周邊和樓、電梯洞口周邊未設(shè)置有梁框架;

3)房屋附屬樓梯間、電梯間及附屬用房均為砌體結(jié)構(gòu)體系，僅與主體結(jié)構(gòu)的外圍護墻體連接;

4)房屋單體A和單體B之間的防震縫寬度僅為30mm，小于規(guī)范限值;

5)所有結(jié)構(gòu)柱箍筋均無加密區(qū)、縱筋間距大于規(guī)范限值;

6)地震力作用下房屋單體A最大層間位移角X方向為1/232，Y方向為1/201;單體B最大層間位移角X方向為1/199，Y方向為1/226，均大于板柱-抗震墻規(guī)范限值1/800;

7)單體A和B各層柱承載力普遍不能滿足計算要求。

5. 抗震加固建議

針對房屋單體A和B原結(jié)構(gòu)存在的不足，需進行相應(yīng)的抗震加固。在進行了多個方案的計算和比較后，采取如下措施對房屋單體A和B結(jié)構(gòu)進行抗震加固。具體加固方案如下所述:

1)將原有主體結(jié)構(gòu)外圍護墻體全部拆除后，在原有外圍護墻體局部區(qū)域新增短肢鋼筋混凝土抗震墻，墻厚為250mm，抗震墻之間新增鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)梁，將原有密肋升板邊肋擴大截面后與新增結(jié)構(gòu)梁形成整體;

2)將單體A和單體B的附屬樓梯間、電梯間和附屬用房從砌體結(jié)構(gòu)體系改造成框架結(jié)構(gòu)體系并與主體結(jié)構(gòu)形成整體;

3)將單體A和單體B之間的防震縫寬度擴大至100mm;

4)對單體A和單體B所有結(jié)構(gòu)柱擴大截面加固，四邊各擴大100mm，加大截面的縱向鋼筋植入原有后澆柱帽中，植入深度應(yīng)滿足現(xiàn)行規(guī)范要求;

5)新增鋼筋混凝土抗震墻區(qū)域的基底應(yīng)力較大，采用擴大原基礎(chǔ)梁結(jié)合增設(shè)錨桿靜壓樁的方法進行加固。

6. 結(jié)論

基于檢測、計算和分析結(jié)果，對于該廠房的抗震性能有如下結(jié)論:結(jié)構(gòu)體系和抗震構(gòu)造與現(xiàn)行抗震設(shè)計規(guī)范的規(guī)定不符，存在抗震缺陷;混凝土構(gòu)件質(zhì)量較好;基礎(chǔ)沒有影響使用的傾斜和不均勻沉降。因此在對廠房結(jié)構(gòu)進行全面的抗震加固后，同時對不滿足要求的構(gòu)件采取相應(yīng)的加固措施進行補強，廠房原結(jié)構(gòu)能夠繼續(xù)使用，插層改建也是可行的。

參考文獻:

[1]上海市工程建設(shè)規(guī)范，《房屋質(zhì)量檢測規(guī)程》DGJ08-79-99.

[2]上海市工程建設(shè)規(guī)范，《建筑抗震設(shè)計規(guī)程》DGJ08-9-2003.

[3]國家標準，《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GB50011-2001.

作者簡介:

劉輝，男，江西，79.11.24，同濟大學(xué)，上海市建筑科學(xué)研究院科技發(fā)展總公司，混凝土加固，助理工程師。