陳培福 （福建省建筑科學研究院，福建 福州 350025）

0 前言

對建筑進行局部改造及增層，需對原結構進行鑒定、設計、施工，并結合改造方案進行結構分析和校驗計算，為后續(xù)改造設計、加固施工提供依據(jù)。因此，為保障建筑在后續(xù)使用年限內的安全使用，需要獲取準確的檢測鑒定結論和合理可行的加固處理措施。

1 工程概況

某檢察院綜合樓建造于2008年，現(xiàn)狀為地下1層、地上8層的框架結構房屋，采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓、屋面板，基礎采用沖孔灌注樁，建筑面積約為5900m2，平面呈不規(guī)則梯形布置，平面圖詳見圖1。層高分別為：負一層2.70m，一層3.60m，二-七層均為3.20m，八層3.50m。

現(xiàn)為滿足辦公需要，業(yè)主單位對該樓進行重新裝修改造，在原電梯旁新增加一部電梯，原屋面層加建一層鋼筋混凝土框架結構，新增或拆除部分內外隔墻，改造后一層建筑平面示意圖詳見圖2。該工程地質調查報告、設計文件、改造與裝修設計圖紙、施工及竣工驗收資料均齊全。

圖1 原建筑一層建筑平面圖

圖2 改造后一層建筑平面圖

2 建筑結構檢查與檢測

2.1 結構平面布置檢查

該建筑的層數(shù)、層高、結構軸網尺寸、梁柱的平面布置都與設計圖紙一致。

2.2 地基基礎檢測

上部結構傾斜度觀測結果表明,該建筑在現(xiàn)階段還沒有產生明顯的整體傾斜,上部承重結構和圍護結構檢查還沒有發(fā)現(xiàn)明顯的沉降裂縫,結合基礎的承載力計算,現(xiàn)階段建筑地基基礎承載力基本上滿足上部結構受力要求。

2.3 外觀質量檢查

①建筑物整體外觀質量良好，在主結構中沒有明顯的沉降裂縫和傾斜。

②主體結構構件保持完好，未發(fā)現(xiàn)存在明顯的蜂窩、孔洞、露筋等施工質量缺陷，也未發(fā)現(xiàn)肉眼可見明顯裂縫。梯間處2L-(C)-(1-2)梁側面混凝土保護層脫落，箍筋暴露于室外且已嚴重銹蝕，詳見圖3。

圖3 2L-(C)-(1-2)靠梁側面現(xiàn)狀

③圍護結構沒有明顯的損壞現(xiàn)象，如因地基的不均勻沉降造成的整體傾斜、開裂和變形。

2.4 結構構件截面尺寸、混凝土強度、鋼筋配置檢測

①經現(xiàn)場抽查，該建筑除二～八層（A-B）軸間梁截面尺寸與設計值不符，其余結構構件截面尺寸與設計圖紙相符。

②采用回彈法對梁柱構件混凝土強度進行抽檢，結果標明，所檢梁柱構件混凝土強度滿足設計要求。

③采用混凝土鋼筋檢測儀掃描柱、梁構件鋼筋分布及鋼筋直徑，檢測結果標明除個別梁構件箍筋間距大于設計值，其余梁柱構件主筋根數(shù)及箍筋間距基本滿足設計及驗收規(guī)范要求。

3 結構承載力驗算

依據(jù)檢測結果、竣工資料、改造后方案和現(xiàn)行相關標準、規(guī)范，對該項目進行了結構計算與復核。計算模型考慮了新增的電梯井筒和新增一層，采用PKPM系列中的結構空間有限元分析設計軟件（SATWE）和PMSAP軟件進行計算分析。

3.1 計算模型及參數(shù)

基本風壓取為0.7kN/m2，地面粗糙度類別取為C類；抗震設防烈度為7度，設計基本地震加速度為0.15g，設計地震分組為第三組，結構抗震等級為二級；樓面恒荷載及梁間荷載按改造設計圖紙的具體位置及做法計算后取值，樓面活荷載按現(xiàn)行規(guī)范[1]取值,辦公樓面活荷載取為2.0kN/m2，衛(wèi)生間、陽臺、食堂樓面活荷載取為2.5kN/m2，上人屋面活荷載取為2.0kN/m2；電梯機房活荷載取為7.0kN/m2，新增電梯型號規(guī)格與原有電梯相同，活荷載取為7.0kN/m2?；炷量箟簭姸劝船F(xiàn)場實際檢測結果取值，鋼筋強度按原設計值取用，其余計算參數(shù)均按規(guī)范要求進行取值。

施工荷載[2]：根據(jù)規(guī)范[3]規(guī)定，“當房屋結構進行加固驗算時，對不上人屋面，應計入加固工程的施工荷載，當估算的荷載低于現(xiàn)行國家標準《建筑結構荷載規(guī)范》規(guī)定的我們均布活荷載或集中荷載時，應按該規(guī)范采用”加固施工中施工荷載超出均布活荷載的現(xiàn)行時有發(fā)生，嚴重時導致結構開裂，所以，應對施工荷載的大小和位置進行控制，首先放在框架柱和承重墻上，其次堆放于框架梁上，最后才是樓板中部，盡量分散堆放。

3.2 驗算結果

3.2.1 原設計復核結果

根據(jù)原有的結構設計圖紙和現(xiàn)行設計規(guī)范，對其承載能力進行了復核，結果標明柱、梁、板等構件的承載力滿足安全使用的要求。

3.2.2 擬改造承載力驗算

結構的水平位移、自振周期、層剛度比等結構整體性能指標的控制，均滿足規(guī)范要求。

①地基承載力

地基基礎承載力驗算結果標明，加層后的柱下樁基及承臺承載力均滿足設計要求。

②框架柱、梁承載力驗算

該樓擬增加一層鋼筋混凝土框架結構，加層梁板結構布置、截面尺寸及配筋同原屋面層梁板結構，加層柱結構布置、截面尺寸及配筋同原八層柱結構。

框架柱承載力計算結果標明：負一層、一層部分柱構件抗力與作用效比＜1，不滿足改造后正常安全使用性要求；梁構件承載力驗算結果標明：二層部分梁構件其抗力與作用效比＜1，承載力不滿足改造后安全使用性要求。

③樓板承載力驗算

采用PMSAP軟件中的殼元，對樓板進行有限元計算。隔墻采用厚度100mm的加氣混凝土砌塊，實測自重均值為7.5kN/m3，考慮面層及裝修的氣體隔墻自重取12.5kN/m3計算。隔墻的自重按樓面活荷載的附加值考慮，邊界條件按彈性計算。

計算結果標明：部分樓板縱向鋼筋的實際配筋小于計算值，承載能力不滿足規(guī)范要求。由于改變了該建筑內外隔墻的布置，并增設了部分內隔墻，加大了樓面荷載；新增的電梯井筒改變了樓板的受力性質，因此導致樓板上部負彎矩區(qū)受力鋼筋不滿足計算要求。

4 改造加固方案

①增設鋼筋混凝土電梯井筒

在原電梯旁增設現(xiàn)澆鋼筋混凝土井筒，新增一部電梯。

②柱梁構件加固

結合建筑后續(xù)使用年限及性價比考慮，按照后續(xù)使用年限30年進行加固計算[4]。通過對常用加固方案的必選，從安全、適用、經濟等角度綜合考慮分析，對承載力不滿足要求的框架柱采用外包角鋼加固[5]。

對承載力不滿足計算要求的框架梁，可以采用粘貼碳纖布加固、粘鋼板加固等措施處理[6]。

對個別加密區(qū)箍筋不滿足抗震構造措施的構件采用粘貼碳纖布處理[5]。

③采用鋼筋混凝土疊合層加固樓板

對承載能力不滿足要求的樓板[2]，結合建筑墊層的重新處理，首先剔除原45mm厚的建筑墊層，露出現(xiàn)有樓板混凝土原漿面，進行鑿毛、植筋和濕潤處理，鋪放上面層縱向鋼筋，并在梁（支座）上拉通布置，然后澆筑60mm厚C40細石混凝土。樓板加固無需支模，降低了施工成本和周期。

本文通過增設鋼筋混凝土電梯井,增加柱和梁構件的截面面積,鋼筋混凝土復合層加固樓板等常規(guī)的加固方案,先做整體,局部強化的做法,不僅加固了構件,而且提高了整體性能,降低成本。

5 結語

改變建筑使用條件或對原建筑進行改建、擴建、加建是檢測鑒定工作中經常遇到的案例，需考慮原建筑設計、施工及使用情況，進行現(xiàn)場檢查、檢測，并結合檢測資料和改造方案綜合分析、驗算，鑒定、加固設計和施工是相輔相成的整體。本文根據(jù)建筑改造后的結構布置及荷載現(xiàn)狀進行了結構鑒定分析，并提出了相應的加固方案，為同類工程提供參考。