陳 理 恒

(上海市政工程設(shè)計研究總院集團(tuán)佛山斯美設(shè)計院有限公司，廣東 佛山 528200)

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既有砌體結(jié)構(gòu)加固及開挖地下室改造方案

陳 理 恒

(上海市政工程設(shè)計研究總院集團(tuán)佛山斯美設(shè)計院有限公司，廣東 佛山 528200)

以某既有砌體結(jié)構(gòu)為例，從基礎(chǔ)、墻體、梁板、抗震性能等方面，對該結(jié)構(gòu)進(jìn)行了檢測，并依據(jù)檢測結(jié)果，提出了結(jié)構(gòu)加固和開挖地下室的改造設(shè)計方案，保證了該砌體結(jié)構(gòu)的安全性。

砌體結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)檢測，地下室，結(jié)構(gòu)加固

0 引言

隨著城市建設(shè)的加快，城市規(guī)模不斷擴(kuò)大。建筑物的快速興建，使得原本有限的城市空間變得更加擁擠。在此情況下，擴(kuò)展地下空間成為增加土地使用率的有效手段。對于新建的建筑而言，可以通過正常的施工順序先建造地下室，再建設(shè)上部結(jié)構(gòu)。而對于既有建筑而言，特別是那些不適宜拆除的建筑，則必須對已建結(jié)構(gòu)進(jìn)行開挖地下室改造。

現(xiàn)有的大多數(shù)開挖地下室改造工程，主要針對框架結(jié)構(gòu)，對于砌體結(jié)構(gòu)涉及較少。本文以某砌體結(jié)構(gòu)為例，在對其檢測加固的基礎(chǔ)上，提出了開挖地下室改造的設(shè)計方案，以期為同類工程提供借鑒。

1 工程背景

1.1 工程簡介

某既有砌體結(jié)構(gòu)建造于1940年，長18.5 m，寬15.5 m，總建筑面積651 m2，共3層，部分水平構(gòu)件采用木結(jié)構(gòu)。其建筑風(fēng)格屬西班牙風(fēng)格，為3層、三開間、兩進(jìn)深布置，四坡屋頂，由于建設(shè)年代較早，出屋面保留有高聳煙囪。該棟建筑立面規(guī)整，整體較為質(zhì)樸，沒有過多花飾，系當(dāng)年上海花園洋房常見的樣式。房屋建成后多次易主修繕，但主題建筑格局、建筑功能和結(jié)構(gòu)形式?jīng)]有大的變化，保存完好。

1.2 結(jié)構(gòu)檢測

該房屋主體為3層磚木結(jié)構(gòu)，平面布置較為規(guī)則。結(jié)構(gòu)形式為橫墻承重體系，除2層及3層有局部鋼筋混凝土梁板外，其余大部分水平構(gòu)件為木結(jié)構(gòu)梁、木格柵及木地板。為了解房屋結(jié)構(gòu)安全現(xiàn)狀，并為開挖地下室改造設(shè)計提供結(jié)構(gòu)安全性依據(jù)，現(xiàn)對此砌體結(jié)構(gòu)進(jìn)行安全性檢測。總共分為基礎(chǔ)檢測、墻體檢測及梁板檢測。

1.2.1 基礎(chǔ)檢測

基礎(chǔ)檢測時，選取3個典型測區(qū)進(jìn)行開挖檢查。在對各個測區(qū)進(jìn)行檢測后發(fā)現(xiàn)，該房屋基礎(chǔ)形式為條形基礎(chǔ)，均有四級大放腳。所有基礎(chǔ)現(xiàn)狀較好，未發(fā)現(xiàn)有開裂、腐蝕等損壞現(xiàn)象，能夠滿足現(xiàn)有使用要求。

1.2.2 墻體檢測

房屋豎向承重構(gòu)件為磚墻。大部分墻體現(xiàn)狀良好，沒有傾斜、松散和破壞的現(xiàn)象。在每層選取3個測區(qū)，采用回彈法對各主要墻體的砂漿和磚分別進(jìn)行強(qiáng)度檢測。在對砂漿檢測結(jié)果進(jìn)行分析時，取砂漿碳化深度為3 mm，根據(jù)相關(guān)規(guī)范對回彈值進(jìn)行換算，得到各測區(qū)砂漿強(qiáng)度平均值為0.44 MPa，小于現(xiàn)行規(guī)范最小砂漿標(biāo)號M1的強(qiáng)度1 MPa。在對磚體強(qiáng)度進(jìn)行分析時，根據(jù)回彈結(jié)果和現(xiàn)行規(guī)范進(jìn)行換算，得到各測區(qū)磚強(qiáng)度在11.2 MPa～14.9 MPa之間變化，相應(yīng)于現(xiàn)行規(guī)范磚強(qiáng)度標(biāo)號的MU10和MU15。考慮此房屋已經(jīng)使用70余年，磚強(qiáng)度有所折減，因此磚的強(qiáng)度統(tǒng)一取為MU10。

1.2.3 梁板檢測

主體結(jié)構(gòu)2層有一根鋼筋混凝土大梁，其余部分的水平承重構(gòu)件均為木結(jié)構(gòu)梁及格柵。木次梁及格柵直接擱置于鋼筋混凝土主梁之上，并設(shè)有53 mm厚的木墊條，以減少應(yīng)力集中。所有的樓層板均采用20 mm的木板進(jìn)行鋪設(shè)。從現(xiàn)場檢測情況來看，鋼筋混凝土梁建造年代較晚，保存完好，承載能力能夠滿足繼續(xù)使用的要求。各個木次梁及木樓板保存較好，沒有腐蝕破壞的現(xiàn)象。

1.2.4 抗震鑒定

根據(jù)《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定，此結(jié)構(gòu)屬于A類建筑，后續(xù)使用年限為30年，需要進(jìn)行兩級抗震鑒定。

在第一級鑒定中，此結(jié)構(gòu)房屋橫墻最大間距為8.3 m，大于《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的最大值4 m，不滿足要求。此結(jié)構(gòu)共有3層，位于7度設(shè)防區(qū)，根據(jù)《標(biāo)準(zhǔn)》要求，其砂漿強(qiáng)度不宜低于1 MPa，而回彈實(shí)測砂漿強(qiáng)度為0.44 MPa，不滿足要求。且此結(jié)構(gòu)未設(shè)置圈梁，不滿足《標(biāo)準(zhǔn)》對設(shè)置圈梁的要求。

綜上，此砌體結(jié)構(gòu)在第一級鑒定中有多項(xiàng)鑒定不滿足《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》的要求，可不進(jìn)行第二級抗震鑒定，直接評定為綜合抗震能力不滿足抗震鑒定要求。

1.3 檢測結(jié)果評定

通過對此砌體結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測，得出此結(jié)構(gòu)保存較好的結(jié)論。但由于此結(jié)構(gòu)主體為砌體結(jié)構(gòu)，且砂漿強(qiáng)度和磚強(qiáng)度很低，因此不能形成有效的整體結(jié)構(gòu)體系來抵抗水平荷載的作用，更不能滿足現(xiàn)行《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》對于建筑結(jié)構(gòu)的抗震要求。因此，在進(jìn)行開挖地下室改造之前，必須對其進(jìn)行結(jié)構(gòu)加固，以確保結(jié)構(gòu)在改造的過程中能夠經(jīng)受各種施工荷載的作用，并在改造后能夠滿足現(xiàn)行規(guī)范的抗震要求。

2 開挖地下室改造

在城市用地日趨緊張的情況下，既有建筑增層開挖技術(shù)得到了快速的發(fā)展，我國已召開了十一屆有關(guān)建筑物增層加固改造的學(xué)術(shù)會議。對于不同的上部結(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)形式，提出了相應(yīng)的增層改造方案，但對于既有建筑開挖地下室涉及較少。本文以某已建砌體結(jié)構(gòu)為例，提出了該工程開挖地下室的設(shè)計方案，方案主要分為結(jié)構(gòu)加固與開挖地下室改造兩部分。

2.1 結(jié)構(gòu)加固

此砌體結(jié)構(gòu)不滿足抗震的要求，且材料強(qiáng)度很低，在進(jìn)行改造前必須進(jìn)行加固才能承受各種荷載的作用。加固的主要原則是在盡量保留原有建筑布局的情況下，對主要受力構(gòu)件進(jìn)行加固。加固的具體內(nèi)容如下：

1)結(jié)構(gòu)墻體加固。

在對墻體進(jìn)行加固時，為提高墻體的整體性，在部分墻體內(nèi)側(cè)設(shè)置鋼筋混凝土墻板，磚墻與墻板之間采用直徑6 mm的螺紋鋼筋進(jìn)行拉結(jié)，同時在磚墻與混凝土墻板之間填入防水柔性填充物，以防止墻板上的堿液外滲。而對于不能采用混凝土墻板的磚墻則直接植入6 mm梅花狀布置的拉結(jié)筋進(jìn)行加固。在此基礎(chǔ)上，對于有缺失的磚塊，進(jìn)行充填墊實(shí)，并在裂縫處采用注漿的方式進(jìn)行加固。

2)木梁板加固。

原有的木梁已經(jīng)不能滿足現(xiàn)行規(guī)范對于抗震性能的要求，必須加以置換。在拆除木梁的過程中，設(shè)置臨時支撐以保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。隨后采用加設(shè)鋼筋混凝土柱以及鋼筋混凝土梁的方式，在結(jié)構(gòu)的內(nèi)部設(shè)置新的框架體系，以保證結(jié)構(gòu)的整體抗測力能力。最后將原有的木樓板置換為鋼筋混凝土組合樓板，以承受樓面荷載。

3)基礎(chǔ)加固。

開挖地下室改造主要是在基礎(chǔ)以下完成，因此基礎(chǔ)的加固對于后續(xù)改造至關(guān)重要。首先挖去原有基礎(chǔ)兩側(cè)的填土，將基礎(chǔ)全部暴露。隨后加固原有條形基礎(chǔ)兩側(cè)底部的墊層，并在原有基礎(chǔ)兩側(cè)底部各澆筑混凝土梁，使基礎(chǔ)與混凝土梁形成整體以利于后續(xù)施工。

2.2 開挖地下室改造方案

結(jié)構(gòu)加固后，便可以進(jìn)行開挖地下室改造，筆者根據(jù)現(xiàn)有結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及現(xiàn)場條件，提出相應(yīng)改造方案，具體步驟如下：

1)沿著原有條形基礎(chǔ)，在基礎(chǔ)兩側(cè)每隔一段距離向下打入預(yù)制樁至地下室標(biāo)高以下一定深度處，所有預(yù)制樁頂部均預(yù)留有與鋼筋連接的孔洞。

2)在原有墻體與條形基礎(chǔ)連接部位，用鋼筋穿過墻體，并將鋼筋穿入預(yù)制樁頂部預(yù)留的孔洞，隨后支模澆筑混凝土，將此部分的鋼筋、墻體和預(yù)制樁整體澆筑成為一個拖換梁，用于傳遞上部結(jié)構(gòu)的荷載。

3)同步開挖地下室，實(shí)時監(jiān)測房屋傾斜和局部沉降，每開挖一段深度進(jìn)行檢查，確保開挖過程安全進(jìn)行。

4)開挖完成后，將打入的預(yù)制樁作為地下室的柱，將澆筑的拖換梁作為主梁，通過設(shè)置次梁和板來達(dá)到封閉地下室的目的。

5)施工完成后，定期監(jiān)測結(jié)構(gòu)的傾斜和沉降，確保結(jié)構(gòu)安全后交付使用。

3 結(jié)語

本文以某已建砌體結(jié)構(gòu)為例，介紹了其監(jiān)測加固的過程，并提出了開挖地下室改造方案，施工結(jié)果表明，此方案具有很好的實(shí)用性，可為相關(guān)工程提供很好的借鑒。

[1] 黃興棣.建筑物鑒定加固與開挖地下室改造[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2008:20-50.

[2] GB 50023—2009，建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)[S].

[3] JGJ 116—2009，建筑抗震加固技術(shù)規(guī)程[S].

[4] 單華峰.既有建筑物地下室增層開挖樁基屈曲穩(wěn)定分析[J].巖土力學(xué),2015,36(2):507-512.

Reinforcement and transformation plan for excavation beneath the existing building

Chen Liheng

(FoshanSmediDesignInstituteCo.,Ltd,ShanghaiMunicipalEngineeringDesignInstituteGroup,Foshan528200,China)

Taking some existing masonry structure as the example, the paper tests the structure from the foundation, walls, beam plates, and seismic performance, and according to test results, points out the reconstruction design schemes for the structural consolidation and basement excavation, so as to ensure the safety of the masonry structure.

masonry structure, structural test, basement, structural consolidation

1009-6825(2016)05-0042-02

2015-12-09

陳理恒(1987- )，男，工程師

TU746.3

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