侯 晉 杰

(山西省建筑科學(xué)研究院，山西 太原 030001)

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鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)安全性鑒定及加固案例分析

侯 晉 杰

(山西省建筑科學(xué)研究院，山西 太原 030001)

結(jié)合某鋼筋混凝土鋼架結(jié)構(gòu)安全性鑒定及加固的工程實例，簡要介紹了結(jié)構(gòu)檢測與鑒定加固的程序，闡述了結(jié)構(gòu)鑒定過程中的重點內(nèi)容，并探討了類似工程結(jié)構(gòu)加固的研究方向，為日后混凝土框架結(jié)構(gòu)鑒定及加固提供了依據(jù)。

混凝土框架結(jié)構(gòu)，安全性鑒定，結(jié)構(gòu)加固，承載力

1 工程簡介

1.1 工程概況

混凝土框架結(jié)構(gòu)作為高層建筑及大型場館的主要結(jié)構(gòu)體系，是鑒定加固比較具有代表性的結(jié)構(gòu)，本工程是山西省朔州市某體育場館，該體育館結(jié)構(gòu)東西總長46.5 m，南北寬28.0 m，建筑總面積1 326.82 m2，主體結(jié)構(gòu)形式為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，墻體采用加氣混凝土砌塊填充，主體高度12.0 m，結(jié)構(gòu)平面布置呈矩形，抗震設(shè)防烈度為7度設(shè)防；屋面采用網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，網(wǎng)架支撐下部為鋼筋混凝土框架柱，基礎(chǔ)采用柱下鋼筋混凝土獨立基礎(chǔ)。

本工程于2015年出現(xiàn)西北角地基基礎(chǔ)下沉，最終導(dǎo)致上部填充墻體開裂，門窗扭曲變形，柱頂網(wǎng)架支座脫離、基礎(chǔ)開裂、室內(nèi)外地面開裂下沉等現(xiàn)象，因此對體育館進(jìn)行結(jié)構(gòu)檢測及安全性鑒定，以評估現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的安全現(xiàn)狀和性能，并為后續(xù)加固改造工作提供依據(jù)和指導(dǎo)。

體育館平面示意圖見圖1。

1.2 鑒定依據(jù)及檢測儀器

鑒定主要依據(jù)有GB/T 50344—2004建筑結(jié)構(gòu)檢測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、GB 50292—1999民用建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)以及建筑原結(jié)構(gòu)設(shè)計圖紙資料等。

檢測儀器有全站儀、鋼筋位置測定儀、裂縫寬度觀測儀、混凝土回彈儀、超聲波測厚儀以及皮尺、鋼尺、游標(biāo)卡尺、照相機等常用檢測儀器。

2 結(jié)構(gòu)檢測及安全性鑒定

2.1 地基基礎(chǔ)

現(xiàn)場采用全站儀對建筑物的相對沉降變形現(xiàn)狀進(jìn)行觀測，以窗戶頂角為觀測點，圖2中數(shù)據(jù)為各測點的相對高差。

根據(jù)上述觀測結(jié)果，該結(jié)構(gòu)目前整體地基基礎(chǔ)最大整體傾斜為111，遠(yuǎn)超于《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》建筑物的地基變形允許值56 mm的規(guī)定，且局部最大相對沉降差達(dá)到56 mm，超過地基變形允許值14 mm的規(guī)定，不能滿足GB 50007—2011建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范的相關(guān)要求。

結(jié)合地基基礎(chǔ)現(xiàn)場開挖檢測結(jié)果可知，此次地基基礎(chǔ)開挖過程中發(fā)現(xiàn)該區(qū)域回填土較松軟，沒有充分夯實，受雨水浸濕從而導(dǎo)致基礎(chǔ)的不均勻沉降；受此影響該結(jié)構(gòu)西側(cè)個別網(wǎng)架支座已經(jīng)與柱頂脫開，且結(jié)構(gòu)東側(cè)二層框架填充墻體大面積出現(xiàn)裂縫?；A(chǔ)現(xiàn)場開挖見圖3。

2.2 上部網(wǎng)架結(jié)構(gòu)安全鑒定

建筑物上部網(wǎng)架結(jié)構(gòu)是上部承重結(jié)構(gòu)，梁柱鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的安全性鑒定，應(yīng)按承載能力、構(gòu)造以及不適于繼續(xù)承載的位移(變形)等三個檢查項目，分別評定每一受檢構(gòu)件的等級，并取其中最低一級作為該構(gòu)件的安全性等級。

現(xiàn)場檢測采用目測、拍照、記錄、描述等方式對該網(wǎng)架結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測，重點檢測支座部位、鋼材表面及端邊、焊縫外觀質(zhì)量等；在施工時部分C型鋼檁條焊接處存在漏焊、燒穿及網(wǎng)架支座脫離等現(xiàn)象，如圖4，圖5所示。

該建筑物存在部分網(wǎng)架下沉現(xiàn)象，網(wǎng)架支座和柱子已經(jīng)分離，最大間距超過120 mm，嚴(yán)重影響網(wǎng)架的承載安全，依據(jù)《民用建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》，該結(jié)構(gòu)的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的安全性按不適于繼續(xù)承載的變形構(gòu)造，評定為du級。

2.3 主體結(jié)構(gòu)安全鑒定

該建筑現(xiàn)有結(jié)構(gòu)構(gòu)件存在裂縫，主要表現(xiàn)在主體結(jié)構(gòu)填充墻開裂、散水開裂、門窗變形導(dǎo)致玻璃開裂、室內(nèi)地面下沉等現(xiàn)象，典型裂縫如圖6，圖7所示。

現(xiàn)場采用回彈法對該結(jié)構(gòu)柱類、梁類構(gòu)件混凝土抗壓強度進(jìn)行檢測，根據(jù)原結(jié)構(gòu)設(shè)計圖紙，對該結(jié)構(gòu)梁類、柱類構(gòu)件的實際尺寸進(jìn)行復(fù)核，截面尺寸檢測方法為鋼尺測量、記錄。每個構(gòu)件選三處截面進(jìn)行測量，并進(jìn)行平均值統(tǒng)計。檢測結(jié)果為抽檢的梁類、柱類混凝土構(gòu)件實際截面尺寸與設(shè)計圖紙基本相符。

采用鋼筋掃描儀對該結(jié)構(gòu)梁、柱類構(gòu)件配筋狀況(鋼筋位置與鋼筋數(shù)量)進(jìn)行了抽檢。經(jīng)檢測，本次抽檢構(gòu)件配筋情況與原設(shè)計圖紙基本相符。根據(jù)原設(shè)計要求，梁、柱類構(gòu)件主筋保護(hù)層厚度為30 mm，箍筋保護(hù)層厚度為25 mm，經(jīng)檢測，本次抽檢構(gòu)件混凝土保護(hù)層厚度情況與原設(shè)計基本相符。

3 結(jié)構(gòu)承載力計算分析

結(jié)合上述檢測分析結(jié)果、原設(shè)計圖紙等相關(guān)資料，按照實際的荷載條件及材料性能，對該結(jié)構(gòu)承載力進(jìn)行驗算分析。根據(jù)現(xiàn)場檢測結(jié)果，采用MIDAS Gen結(jié)構(gòu)計算分析軟件對該結(jié)構(gòu)承載力進(jìn)行驗算校核，網(wǎng)架桿件、混凝土構(gòu)件截面尺寸及配筋均以檢測結(jié)果為準(zhǔn)。計算模型和驗算結(jié)果如圖8所示。

根據(jù)現(xiàn)場實際情況，將支座已與柱脫開的網(wǎng)架，在承載力驗算時解開此支座約束，并輸入E/1-7軸檁條相對沉降位；由圖8可知，部分桿件軸向應(yīng)力驗算不滿足現(xiàn)行規(guī)范要求。

4 鑒定結(jié)論及加固處理建議

根據(jù)GB 50292—1999民用建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)表3.2.5的規(guī)定將該建筑整體結(jié)構(gòu)安全性等級綜合評為Dsu級，即結(jié)構(gòu)存在明顯的安全隱患，必須立即采取措施。

1)該結(jié)構(gòu)地基基礎(chǔ)已經(jīng)發(fā)生了嚴(yán)重的不均勻沉降，引起的網(wǎng)架及框架結(jié)構(gòu)應(yīng)力重分布已經(jīng)危及到地基基礎(chǔ)及上部結(jié)構(gòu)安全，可采取對建筑物地面回填土層注漿加固，將不穩(wěn)定的土層填充密實，使地基承載力提高，起到穩(wěn)固地基的作用，待地基穩(wěn)定之后再對基礎(chǔ)、上部開裂墻體及網(wǎng)架結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理加固。

2)經(jīng)現(xiàn)場檢測，該結(jié)構(gòu)室外散水及部分室內(nèi)地面均已出現(xiàn)不同程度的沉降裂縫或塌陷，建議對上述散水及地面進(jìn)行拆除重做，并要求事先對松散回填土進(jìn)行夯實或采用灰土進(jìn)行換填。

3)針對開裂填充墻體，建議在地基基礎(chǔ)沉降趨于穩(wěn)定后，通過壓力注漿、環(huán)氧樹脂灌縫法以及通過表面用界面劑處理，焊接金屬網(wǎng)等方法進(jìn)行加固修復(fù)，以恢復(fù)結(jié)構(gòu)的整體性能；對于梁、柱等構(gòu)件的裂縫，可根據(jù)裂縫大小及現(xiàn)場施工的環(huán)境等，采取如增大截面法、支點法、粘鋼法，碳纖維布法等加固方法提高構(gòu)件承載力，從而滿足建筑物安全性要求；對于柱頂網(wǎng)架支座脫離現(xiàn)象采取有效的連接方式進(jìn)行連接，構(gòu)件漏焊部分進(jìn)行補焊，并對相關(guān)構(gòu)件進(jìn)行全數(shù)檢查。

4)建筑物加固工作專業(yè)性較強，且難度較大，結(jié)構(gòu)及地基基礎(chǔ)加固設(shè)計，應(yīng)由具備相關(guān)經(jīng)驗和資質(zhì)的專業(yè)設(shè)計單位進(jìn)行專業(yè)設(shè)計，加固施工要求專業(yè)加固施工單位進(jìn)行專業(yè)施工，并在加固施工期間以及竣工后對結(jié)構(gòu)沉降進(jìn)行監(jiān)測，直到結(jié)構(gòu)沉降穩(wěn)定為止。

5 結(jié)語

本文結(jié)合工程實例，介紹了鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)檢測的方法、內(nèi)容及具體步驟，明確了安全性鑒定的主要內(nèi)容，分析了地基不均勻沉降、結(jié)構(gòu)裂縫等現(xiàn)象的根本原因，并結(jié)合MIDAS Gen結(jié)構(gòu)計算分析軟件對分析結(jié)果進(jìn)行了嚴(yán)格的驗證，針對本工程出現(xiàn)的安全性隱患提供了簡要的加固方法，對類似混凝土框架結(jié)構(gòu)安全性檢測、鑒定及加固具有一定的指導(dǎo)意義。

[1] 魏 然.建筑梁板加固的設(shè)計與施工淺析[J].黑龍江科技信息，2016(20)：108-110.

[2] 朱金權(quán),朱士峰,蘇漢壽,等.對建筑物鑒定與加固的實踐體會[J].福建建筑，2012(1):61-62.

[3] 楊 蕊,潘 林,夏錦紅.某高層建筑的結(jié)構(gòu)改造與加固設(shè)計[J].四川建筑科學(xué)研究，2010(2):96-97.

[4] 王 霆.現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)檢測與加固施工技術(shù)分析[J].綠色環(huán)保建材，2016(8)：155-156.

[5] 黃志勇.淺析建筑結(jié)構(gòu)檢測及其常見安全問題[J].中華民居(下旬刊)，2013(6):19-20.

[6] 牟春林,蔣紅梅.建筑工程結(jié)構(gòu)檢測的主要方法及質(zhì)量控制策略[J].山西建筑，2015,41(7):40-41.

[7] 馬銳玲.關(guān)于建筑結(jié)構(gòu)的檢測與加固措施研究[J].企業(yè)科技與發(fā)展，2015(15):88-89.

[8] 蔣鳳昌,朱慈勉,薛劍勝,等.受腐蝕多層鋼筋混凝土框架改造加固設(shè)計案例分析[J].建筑結(jié)構(gòu)，2007(3):149-150.

The safety appraisal and reinforcement case analysis of reinforced concrete frame structure

Hou Jinjie

(Shanxi Academy of Building Research, Taiyuan 030001, China)

Combining with the steel reinforced concrete structure safety appraisal and reinforcement engineering example, the paper briefly introduces structural detection and appraisal reinforcement procedures, describes major structural appraisal contents, and explores similar engineering structure reinforcement research trend, which has provided some guidance for concrete frame structure appraisal and reinforcement in future.

concrete frame structure, safety appraisal, structural reinforcement, bearing capacity

1009-6825(2016)30-0053-02

2016-08-15

侯晉杰(1980- )，男，高級工程師

TU746.3

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