易 鑫 李 剛 談忠坤

(1.湖南華城檢測技術有限公司,湖南 長沙 410017； 2.湖南中騰土木工程技術有限公司,湖南 長沙 410017)

1 工程概況

高速公路旁某小學教學樓建成于1966年，結構形式為3層砌體(局部5層)結構，主要用于教學。

該教學樓采用墻下鋼筋混凝土條形基礎，基地埋深約1.5 m。教學樓1層～4層層高為3.3 m，局部5層層高3 m,位于軸線5～8×B～F,如圖1所示。結構平面長度44.6 m，平面寬度11.4 m，教室開間及進深尺寸見圖1。承重墻體采用普通燒結磚砌筑，實心墻厚240 mm，4層和5層部分空斗墻厚240 mm。樓面及屋面板均采用預制板，板厚100 mm，不上人屋面。

2 現場檢測

2.1 基本情況調查

由于該工程年代久遠，設計圖紙及相關資料缺失?，F場采用全站儀、測距儀、鋼卷尺、鋼筋掃描儀、電錘等儀器設備對該工程結構布置進行檢測，主要檢測承重墻、梁、圈梁、構造柱的位置，繪制出該工程的結構布置圖，如圖1所示。

2.2 外觀質量檢查

對于砌體類構件，主要檢查墻體是否存在空鼓、有無嚴重酥堿和明顯歪閃，支承大梁、屋架的墻體是否有豎向裂縫，承重墻及兩墻交接處是否有明顯裂縫等。

現場實際檢測發(fā)現大部分混凝土梁存在蜂窩麻面現象，部分鋼筋混凝土柱中鋼筋銹蝕較嚴重；部分承重墻體出現裂縫，個別預制板出現寬度較大的板縫；樓梯間扶手和屋面欄桿鋼材出現較嚴重銹蝕，部分屋面欄桿有斷裂、損壞現象；挑板粉刷層出現分化和剝落顯現，屋面挑檐溝積水嚴重。

2.3 磚強度檢測

隨機抽取部分承重墻體，鑿開其粉刷層，采用磚回彈儀ZC4型對其砌筑的燒結磚進行回彈法檢測，回彈測點布置在外觀質量合格磚的條面上，每塊磚的條面布置5個回彈測點，回彈的數據按GB 50344—2019建筑結構檢測技術標準[1]附錄M中的處理方法進行計算；抗壓強度以每塊磚的抗壓強度換算值為代表值，按GB 50344—2019建筑結構檢測技術標準[1]第3.5條的規(guī)定確定推定區(qū)間。

檢測結果表明該建筑承重墻體普通燒結磚強度推定值達到MU5。

2.4 砂漿強度檢測

隨機抽取部分承重墻體，按照GB 50344—2019建筑結構檢測技術標準[1]第3.5.6條與第3.5.7條對推定區(qū)間的要求，鑿開其粉刷層，墻面上每個測位的面積大于0.3 m2，每個測位內均勻布置12個彈擊點，采用砂漿回彈儀在每個彈擊點上使用回彈儀連續(xù)彈擊3次，第1次、2次不讀數僅記讀，第3次回彈值精確至1個刻度。并采用酚酞試劑測試砂漿碳化深度，每個測位的平均碳化深度取該測位各次測量值的算術平均值，精確至0.5 mm，平均碳化深度大于3 mm時，取3 mm。

現場檢測結果表明該建筑承重墻體砂漿強度推定值達到M2.5。

2.5 混凝土強度檢測

對于該建筑中的混凝土主要承重構件，依據GB/T 50344—2019建筑結構檢測技術標準[1]3.3.10條A類檢測樣本容量的要求，隨機選取部分混凝土構件，鑿除其表面粉刷層，采用混凝土數顯回彈儀做回彈檢測，回彈儀的軸線始終垂直于結構或構件的混凝土檢測面，緩慢施壓、準確讀數、快速復位。并采用酚酞試劑測試混凝土碳化深度，檢測結果表明大部分混凝土構件的碳化深度在7 mm～12 mm之間。

現場檢測結果表明該建筑混凝土強度推定值達到27 MPa。

2.6 承重構件截面尺寸檢測

采用鋼卷尺對教學用房的混凝土構件、磚墻、磚柱等承重構件的截面尺寸進行檢測，抽檢比例按GB/T 50344—2019建筑結構檢測技術標準[1]3.3.10條A類檢測樣本容量的要求確定，由于該教學樓沒有施工設計圖紙，同類型的梁構件必須檢一個。

現場對承重構件的截面尺寸測量如圖1所示。

2.7 混凝土構件鋼筋配置檢測

鋼筋配置檢測主要采用鋼筋位置測定儀進行無損檢測，主要檢測鋼筋的直徑、間距、根數、保護層厚度。對于測量的結果，現場鑿開部分構件進行驗證，以確保檢測結果的準確性和有效性。抽檢的比例按GB/T 50344—2019建筑結構檢測技術標準[1]3.3.10條A類檢測樣本容量的要求確定。對于沒有施工設計圖紙的教學用房，同類型的梁構件必檢一個。

現場檢測鋼筋混凝土構件的截面配筋情況如圖1所示。

2.8 房屋垂直度檢測

采用全站儀按照JGJ 8—2016建筑變形測量規(guī)范[2]的要求，對所鑒定的教學用房進行房屋垂直度檢測，檢測方法如下：

現場檢測表明該建筑全高垂直度偏差小于20 mm，滿足GB 50203—2011砌體工程施工質量驗收規(guī)范[3]和GB 50292—2015民用建筑可靠性鑒定標準[4]的要求。

3 抗震鑒定

根據現場調查，該建筑為砌體結構，建于20世紀60年代，根據GB 50023—2009建筑抗震鑒定標準[5]1.0.4條及1.0.5條可知，該建筑為A類建筑，應采用GB 50023—2009建筑抗震鑒定標準[5]第5章規(guī)定的A類建筑抗震鑒定方法進行鑒定。

3.1 第一級鑒定

對該教學樓進行抗震第一級鑒定，如表1所示。從表1可見該建筑的整體性、樓蓋形式、連接構造、磚強度等方面有多項不滿足一級鑒定的要求。按照GB 50023—2009建筑抗震鑒定標準[5]第5.1.4條規(guī)定：現有結構體系、樓屋蓋整體性連接、圈梁布置和構造及易引起局部倒塌的結構構件不符合第一級鑒定要求的房屋，可采用樓層綜合抗震能力指數方法進行第二級鑒定。

表1 抗震第一級鑒定表

3.2 第二級鑒定

采用樓層綜合抗震能力指數方法進行第二級鑒定，樓層綜合抗震能力指數按下式計算：

βci=ηψ1ψ2βi

(1)

βi=Ai/Abiξ0iλ

(2)

其中，βci為第i樓層的縱向或橫向墻體綜合抗震能力指數；η為加固增強系數，按GB 50702—2011砌體結構加固設計規(guī)范[6]有關規(guī)定計算；ψ1為體系影響系數，可按GB 50023—2009建筑抗震鑒定標準[5]第5.3.3.2款確定，并根據加固后的實際情況進行調整；ψ2為局部影響系數，可按GB 50023—2009建筑抗震鑒定標準[5]第5.3.3.3款確定，并根據加固后的實際情況進行調整；βi為第i樓層的縱向或橫向墻體平均抗震能力指數；Ai為第i樓層的縱向或橫向抗震墻在層高1/2處水平凈截面的總面積，其中不包括高寬比大于4的墻段水平截面面積；Abi為第i樓層的建筑平面面積；ξ0i為第i樓層的縱向或橫向抗震墻的基準面積率，按GB 50023—2009建筑抗震鑒定標準[5]附錄A采用，表中的數據根據樓層單位面積重力荷載代表值進行調整；λ為烈度影響系數，參考GB 50011—2010建筑抗震設計規(guī)范[7],6度時按0.7采用。

根據GB 50023—2009建筑抗震鑒定標準[5]第5.2.12條可知，該建筑樓層綜合抗震能力指數小于1.0，教學樓抗震第二級鑒定如表2所示。從表2中可見該教學樓不滿足抗震鑒定要求。

表2 抗震第二級鑒定表

4 加固設計

根據現場檢測結論可知，該建筑抗震措施不滿足規(guī)范要求，需進行結構加固處理。綜合本工程各方的實際情況和業(yè)主要求，排除改變結構體系、減層或增加隔震裝置等方案，決定本著加強結構整體性、提高結構綜合抗震能力和經濟合理的原則對結構進行加固。具體加固方案如下：

1)樓板、屋蓋為預制板不能滿足抗震要求，采取角鋼和螺旋對預制空心板進行連接加固，如圖 2所示。

2)在軸線8×F軸線位置新加一根結構柱，如圖3所示；在房屋外墻面縱、橫墻交接處及墻角處，增設截面尺寸為200 mm×240 mm的構造柱，并與各層圈梁拉結，以提高房屋的整體性，如圖4所示。

3)在房屋12軸線處外墻新加截面尺寸為200 mm×200 mm的圈梁，以增加該山墻的抗震性能，如圖5所示。

4)教室墻體采用掛鋼筋網片粉水泥復合砂漿(HPFL)[8]進行加固處理。根據現場情況，原有空斗墻用C15細石混凝土灌實。對磚墻裂縫和預制樓板裂縫則采用壓力灌注水泥漿進行處理，以滿足房屋抗震性能要求。

5)樓梯間處墻體(包括局部五層)采取HPFL窄帶剪刀撐加固，達到與墻體共同作用、整體受力的效果，見圖6。

6)對于已銹蝕的柱子箍筋，將箍筋除銹并用細石混凝土進行封閉。結構中原有的圈梁和構造柱采用HPFL進行加固處理，分別如圖7，圖8所示。

7)更換已破損和高度不符合要求的欄桿，鏟除原挑板已分化的粉刷層，用M10抹面砂漿重新進行粉刷。

如圖9所示為教學樓整體加固圖。經過以上加固措施，教學樓結構體系由單一砌體結構變?yōu)榛旌辖Y構。按照各縱向墻段增強后折算面積和剛度提高后折算面積，計算得到各縱墻的抗震能力指數均大于1，達到了加固目的。該加固方案已經得到有關部門及業(yè)主的認可。

5 結語

通過對高速公路旁邊某小學教學樓現場詳細檢測，根據現場實測數據，結合國家現行鑒定標準進行鑒定。文中根據對實際情況的權衡，提出采用掛鋼筋網片粉水泥復合砂漿(HPFL)的加固方案，并增加圈梁和構造柱，通過對結構不滿足鑒定標準及抗震薄弱位置的加固改造。加固后房屋基本達到重點設防類抗震設防標準，滿足規(guī)范規(guī)定的后續(xù)使用年限為40年的要求，結構的安全狀況得到改善。