楊全全

（甘肅省建筑科學(xué)研究院，甘肅 蘭州 730050）

0 引言

商住樓作為多用途建筑形式，當(dāng)商鋪部分采用剪力墻結(jié)構(gòu)時(shí)，因結(jié)構(gòu)布置不夠靈活，造成商鋪購(gòu)買方或承租方裝修改造中為了滿足使用要求（比如改變建筑布局、改變管線走向及其他變更），往往通過(guò)對(duì)個(gè)別剪力墻或框架梁開(kāi)設(shè)洞口、局部增設(shè)填充墻及集中荷載等方式進(jìn)行結(jié)構(gòu)局部改造。實(shí)際工程中，多數(shù)項(xiàng)目中結(jié)構(gòu)局部改造后未采取任何加固補(bǔ)強(qiáng)措施，同時(shí)關(guān)于結(jié)構(gòu)局部改造是否會(huì)對(duì)整體結(jié)構(gòu)造成影響等易引起樓上住戶與商戶、開(kāi)發(fā)商與業(yè)主以及物業(yè)與商戶之間的糾紛［1］。針對(duì)上述問(wèn)題，本文以某商住樓地下室改造為工程實(shí)例，分別建立改造前后的商住樓整體結(jié)構(gòu)計(jì)算模型，通過(guò)對(duì)比構(gòu)件承載力及各項(xiàng)參數(shù)，分析了地下室改造對(duì)該商住樓主體結(jié)構(gòu)安全性的影響。

1 工程概況

蘭州市某商住樓建造于 2004 年，采用全現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，地下 1 層、地上 12 層。地下 1 層為超市，地上 1、2 層為商鋪及會(huì)所等配套設(shè)施，3 層及以上為住宅樓；地下 1 層層高為 3.9 m，1～2 層層高均為 4.2 m，3～11 層層高均為 2.9 m，12 層層高為 2.7 m，室內(nèi)外高差為 0.3 m，結(jié)構(gòu)主體總高度為 37.5 m。該商住樓所處地區(qū) 8 度（0.2 g）設(shè)防，第三組；Ⅱ類場(chǎng)地，結(jié)構(gòu)阻尼比為 0.05；設(shè)計(jì)使用年限為50年，結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為二級(jí)，抗震等級(jí)：框架二級(jí)，剪力墻一級(jí)，標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防（丙）類。該商住樓采用人工挖孔灌注樁基礎(chǔ)，基礎(chǔ)持力層為卵石層，樁端極限承載力為 3 000 kPa?；炷猎O(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)：井樁 C25，基礎(chǔ)梁及 13.900 m 標(biāo)高以下結(jié)構(gòu)構(gòu)件 C35，13.900 m 標(biāo)高以上框架柱、梁、板及剪力墻 C30。鋼筋等級(jí)：框架柱主筋、框架梁縱筋及剪力墻鋼筋均采用 HRB335 級(jí)，現(xiàn)澆板受力鋼筋以及箍筋均采用 HPB235 級(jí)。鋼筋混凝土保護(hù)層厚度為：樁 50 mm，基礎(chǔ)梁 30 mm，柱 30 mm，梁 25 mm，板、墻 15 mm。內(nèi)、外填充墻體±0.000 以上采用 K K 型黏土空心砌塊（容重小于 8.0 kN/m3）及 M5 混合砂漿砌筑，±0.000 以下采用 MU10 黏土實(shí)心磚及 M5 水泥砂漿砌筑。

2017 年，因該商住樓地下室改造為健身房，分別在地下室底板局部新增填充墻體及游泳池、對(duì)多片鋼筋混凝土墻體開(kāi)設(shè)洞口及擴(kuò)大原有洞口。

2 地下室改造情況檢測(cè)

2.1 地下室填充墻體變更情況核查

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)核查，該商住樓地下室原有 10×E～F 軸線填充墻被拆除，且分別在 E×15～17 軸線、E×1/7 ～10 軸線、B×2～1/7 軸線及 1/B×4～8 軸線新增 200 mm 后砌體填充墻，其中 1/B×4～8 軸線填充墻體置于地下室底板上，其余新增填充墻均置于對(duì)應(yīng)軸線基礎(chǔ)梁上方。

2.2 地下室底板新增游泳池檢查

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查，該商住樓地下室 6～16×A～C 軸線及 16～18×B～E 軸線范圍內(nèi)新建了一個(gè)游泳池，修建在原結(jié)構(gòu)地下室底板上。該游泳池采用鋼筋混凝土澆筑，池壁高度 1.8 m，厚度 0.24 m，池底厚度 0.2 m，成人區(qū)（6～16×A～C 軸線范圍）水位高 1.0～1.4 m，兒童區(qū)（16～18×B～E 軸線范圍）水位高 0.8 m。

2.3 鋼筋混凝土墻體受損情況檢測(cè)

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，該商住樓地下室共有6片鋼筋混凝土墻體遭到破壞。其中對(duì)5片墻體（軸線號(hào)分別為：E×5～7、5×D～E、D×1/12～13、E×1/12～13、E×13～15）原有洞口進(jìn)行擴(kuò)大，對(duì)1片墻體（軸線號(hào)為：15×D～E）新開(kāi)設(shè)洞口，開(kāi)洞墻體布置及洞口詳細(xì)尺寸如圖 1～圖 6 所示。

圖1 商住樓地下室結(jié)構(gòu)平面及改造情況布置示意圖（單位：mm）

圖2 地下室 E×1/12～15 軸線剪力墻洞口擴(kuò)大（單位：mm）

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)核查，現(xiàn)場(chǎng)擴(kuò)大洞口的 5 片墻體原洞口邊緣均有暗柱，改造過(guò)程中對(duì)原有暗柱進(jìn)行破壞，減小了暗柱截面尺寸且將新洞口范圍內(nèi)的暗柱主筋及箍筋截?cái)?，新開(kāi)設(shè)洞口的 1 片墻體在洞口開(kāi)設(shè)過(guò)程中將原墻體中的水平及豎向鋼筋截?cái)?，且?duì)鋼筋端頭未進(jìn)行連接處理。

圖3 地下室 D×1/12～13 軸線剪力墻（單位：mm）

圖4 地下室 15×D～E 軸線軸線剪力墻新增洞口（單位：mm）

3 結(jié)構(gòu)復(fù)核計(jì)算及影響分析

采用 YJK-A 軟件分別創(chuàng)建該商住樓改造前后的結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行復(fù)核計(jì)算，并對(duì)兩個(gè)模型的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，從而確定地下室改造對(duì)主體結(jié)構(gòu)的影響程度。其中材料強(qiáng)度實(shí)測(cè)值取值，并考慮實(shí)際改造情況。

3.1 地下室墻體洞口改造對(duì)主體結(jié)構(gòu)影響分析

3.1.1 本層結(jié)構(gòu)計(jì)算控制參數(shù)對(duì)比及影響分析

通過(guò)對(duì)比該商住樓地下室 6 片墻體洞口改造前后本層層間位移角及剪重比計(jì)算控制參數(shù)的變化情況，分析墻體洞口改造對(duì)本層承載力的影響情況。具體對(duì)比情況如表 1 所示。

圖5 地下室 5×D～E 軸線剪力墻洞口擴(kuò)大（單位：mm）

圖6 地下室 E×5～7 軸線剪力墻洞口擴(kuò)大（單位：mm）

表1 本層結(jié)構(gòu)計(jì)算控制參數(shù)對(duì)比

從表 1 中各項(xiàng)控制參數(shù)的對(duì)比可以看出，該商住樓地下室 6 片墻體洞口改造后對(duì)本層結(jié)構(gòu)計(jì)算控制參數(shù)幾乎無(wú)影響。

3.1.2 本層結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力影響分析

經(jīng)計(jì)算復(fù)核，該商住樓地下室 6 片墻體洞口改造后，對(duì)本層其他結(jié)構(gòu)構(gòu)件未造成影響，但該 6 片墻體軸壓比有所增加，其中 E×5～7 軸線墻體軸壓比增加 0.01、5×D～E 軸線墻體軸壓比增加 0.04、D×1/12～13 軸線墻體軸壓比增加 0.01、E×1/12～13 軸線墻體軸壓比增加 0.03、E×13～15 軸線墻體軸壓比增加 0.01，15×D～E 軸線墻體軸壓比增加 0.12。

3.1.3 整體結(jié)構(gòu)計(jì)算控制參數(shù)對(duì)比及影響分析

通過(guò)對(duì)比該商住樓地下室 6 片混凝土墻體洞口改造前后整體結(jié)構(gòu)計(jì)算各項(xiàng)控制參數(shù)變化，分析混凝土墻體洞口改造對(duì)各項(xiàng)控制參數(shù)的影響程度，進(jìn)而分析出混凝土墻體洞口改造對(duì)整體結(jié)構(gòu)安全性的影響。具體對(duì)比情況如表 2 所示。

從表 2 中各項(xiàng)控制參數(shù)的對(duì)比可以看出，該商住樓地下室 6 片混凝土墻體洞口改造后對(duì)整體結(jié)構(gòu)各項(xiàng)計(jì)算控制參數(shù)存在微弱影響，且均在規(guī)范限值以內(nèi)，未對(duì)整體結(jié)構(gòu)的安全性造成影響。

3.2 地下室新增游泳池對(duì)主體結(jié)構(gòu)影響分析

根據(jù)圖紙及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，新增游泳池按照外加自重荷載施加于地下室底板上，且不考慮底板及基礎(chǔ)梁底面回填土的支撐作用，采用 YJK 軟件分別建立兩個(gè)計(jì)算模型，即模型 1-考慮池體自重荷載、模型 2-考慮池體及水（水深按 1.4 m 計(jì)算）總自重，通過(guò)對(duì)比兩個(gè)模型中游泳池范圍內(nèi)基礎(chǔ)梁配筋量及樁端承載力，從而判斷新增游泳池對(duì)原結(jié)構(gòu)主體的影響程度，基礎(chǔ)梁配筋量對(duì)比情況如表 3 所示。

表2 整體結(jié)構(gòu)計(jì)算控制參數(shù)對(duì)比

表3 基礎(chǔ)梁配筋量對(duì)比表 mm2

經(jīng)計(jì)算復(fù)核，模型 2-考慮池體及水（水深按 1.4 m 計(jì)算）自重考慮（軸線號(hào)為 12×B）最大豎向承載力遠(yuǎn)大于原設(shè)計(jì)圖紙樁端極限承載力 3 000 kPa。

根據(jù)計(jì)算結(jié)果可知，分別考慮新增游泳池自重及游泳池加水使用時(shí)的總自重兩種荷載工況下均會(huì)對(duì)該樓的原結(jié)構(gòu)（基礎(chǔ)梁）承載能力產(chǎn)生顯著的影響，且造成該游泳池范圍內(nèi)樁端承載力不滿足原設(shè)計(jì)要求。

3.3 地下室填充墻體變更對(duì)主體結(jié)構(gòu)影響分析

經(jīng)計(jì)算，商住樓地下室填充墻體變更（部分拆除、部分新增）對(duì)原結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力及整體結(jié)構(gòu)安全性未造成影響［2-5］。

4 結(jié)論及建議

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)及復(fù)核計(jì)算結(jié)果，經(jīng)綜合分析，結(jié)論如下。

1）該商住樓地下室 6 片墻體改造（擴(kuò)大洞口及新增洞口）后，對(duì)本層其余結(jié)構(gòu)構(gòu)件及整體結(jié)構(gòu)安全性未造成影響，但該 6 片墻體自身軸壓比有所增加，承載力降低。

2）該商住樓地下室新增游泳池造成該商住樓部分基礎(chǔ)梁和個(gè)別樁端承載力不足。

3）該商住樓地下室填充墻體變更未對(duì)原主體結(jié)構(gòu)造成影響。

通過(guò)建立某商住樓地下室改造前后的結(jié)構(gòu)計(jì)算模型，定量計(jì)算且分析出結(jié)構(gòu)局部改造對(duì)整體結(jié)構(gòu)的影響程度，對(duì)解決該類工程問(wèn)題具有一定的借鑒意義。