田 寶 林

(山西省建筑科學(xué)研究院有限公司，山西 太原 030001)

1 概述

某中學(xué)教學(xué)樓建于1999年4月，為地上4層框架結(jié)構(gòu)建筑，平面布置呈矩形，建筑總長(zhǎng)39.5 m，總寬18.15 m；室內(nèi)外高差300 mm，1層層高3.9 m，2層、3層層高均為3.6 m，4層層高4.2 m；建筑總高為15.6 m，建筑面積為2 581.6 m2。教學(xué)樓2層平面示意圖如圖1所示。

該教學(xué)樓框架柱最小截面尺寸500 mm×500 mm，框架梁最小截面尺寸250 mm×500 mm；樓(屋)蓋均為鋼筋混凝土現(xiàn)澆板，基礎(chǔ)采用柱下獨(dú)立基礎(chǔ)，基礎(chǔ)埋深2.4 m；基礎(chǔ)混凝土強(qiáng)度等級(jí)C40，±0.000以上框架柱混凝土強(qiáng)度等級(jí)C30，框架梁、板混凝土強(qiáng)度等級(jí)C25。該樓抗震設(shè)防烈度為8度，抗震設(shè)防分類為乙類。

2 現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查及檢測(cè)結(jié)果

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查與檢查，該教學(xué)樓框架梁、柱結(jié)構(gòu)構(gòu)件無(wú)明顯變形、傾斜或歪扭；梁、柱及其連接節(jié)點(diǎn)處未發(fā)現(xiàn)明顯裂縫或局部混凝土剝落，無(wú)露筋、銹蝕等現(xiàn)象；填充墻無(wú)明顯裂縫，未與框架明顯脫開(kāi)；基礎(chǔ)未發(fā)生不均勻沉降等不良現(xiàn)象；現(xiàn)場(chǎng)對(duì)該教學(xué)樓部分主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件表面抹灰層剔鑿后，發(fā)現(xiàn)混凝土表觀澆筑質(zhì)量較好，無(wú)蜂窩、麻面等缺陷。該教學(xué)樓的外觀和內(nèi)在質(zhì)量符合GB 50023建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)中第6.1.3條的要求。

為確定該樓材料實(shí)際強(qiáng)度，采用鉆芯法隨機(jī)抽樣檢測(cè)現(xiàn)齡期混凝土抗壓強(qiáng)度。抽樣數(shù)量及批次的劃分，參照GB/T 50344建筑結(jié)構(gòu)檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與JGJ/T 384鉆芯法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程來(lái)確定。經(jīng)對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)的分析計(jì)算，得出該樓框架柱的實(shí)際混凝土抗壓強(qiáng)度推定值為33.7 MPa，框架梁的實(shí)際混凝土抗壓強(qiáng)度推定值為28.6 MPa，均滿足原設(shè)計(jì)材料強(qiáng)度的要求。

依據(jù)相應(yīng)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，采用電磁感應(yīng)法抽樣檢查該樓框架梁、柱及頂板的鋼筋配置情況(包括主筋數(shù)量、鋼筋網(wǎng)間距、加密箍筋間距、箍筋加密區(qū)長(zhǎng)度等)，通過(guò)對(duì)抽樣數(shù)據(jù)的整理，可知該樓框架梁、柱及頂板底的主筋數(shù)量、鋼筋網(wǎng)間距基本與設(shè)計(jì)圖紙相符。

3 抗震鑒定

教學(xué)樓建于1999年，依據(jù)國(guó)家現(xiàn)行GB 50023建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)中第1.0.4條規(guī)定，該樓后續(xù)使用年限采用40年，按B類建筑進(jìn)行抗震鑒定。由于該建筑作為中學(xué)的教學(xué)用房使用，按照現(xiàn)行GB 50223建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，該建筑屬于重點(diǎn)設(shè)防類建筑，即乙類建筑。按照GB 50023建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)中第1.0.3條的規(guī)定，提高1度的要求核查其抗震措施，按設(shè)防烈度進(jìn)行抗震驗(yàn)算。該樓位于抗震設(shè)防烈度8度的地區(qū)，其抗震措施的核查應(yīng)按設(shè)防烈度9度的要求來(lái)進(jìn)行核查，抗震驗(yàn)算仍按本地區(qū)設(shè)防烈度來(lái)進(jìn)行抗震驗(yàn)算。

按照GB 50023建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)之規(guī)定，該房屋應(yīng)按結(jié)構(gòu)體系的合理性、結(jié)構(gòu)構(gòu)件材料的實(shí)際強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)構(gòu)件的縱向鋼筋橫向箍筋的配置和構(gòu)件連接的可靠性、填充墻與主體結(jié)構(gòu)的拉接構(gòu)造以及構(gòu)件抗震承載力來(lái)進(jìn)行綜合分析，對(duì)整幢房屋的抗震能力進(jìn)行鑒定。根據(jù)鑒定標(biāo)準(zhǔn)中第3.0.3條規(guī)定，B類建筑的抗震鑒定，應(yīng)檢查其抗震措施和現(xiàn)有抗震承載力再作出判斷。當(dāng)抗震措施不滿足鑒定要求而現(xiàn)有抗震承載力較高時(shí)，可通過(guò)構(gòu)造影響系數(shù)進(jìn)行綜合抗震能力的評(píng)定；當(dāng)抗震措施鑒定滿足要求時(shí)，主要抗側(cè)力構(gòu)件的抗震承載力不低于規(guī)定的95%，次要抗側(cè)力構(gòu)件的抗震承載力不低于規(guī)定的90%，也可不要求進(jìn)行加固處理。

4 抗震措施鑒定

依據(jù)GB 50023建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)中第6.3.1條的規(guī)定，現(xiàn)有B類鋼筋混凝土房屋的抗震鑒定，應(yīng)按鑒定標(biāo)準(zhǔn)中表6.3.1確定鑒定時(shí)所采用的抗震等級(jí)，并按其所屬抗震等級(jí)的要求核查抗震構(gòu)造措施。該樓結(jié)構(gòu)形式為框架結(jié)構(gòu)，高度15.6 m，且為乙類設(shè)防，該樓的框架抗震等級(jí)為一級(jí)。

1)房屋的最大高度和層數(shù)。

該教學(xué)樓為4層框架結(jié)構(gòu)，房屋高度15.6 m，按9度設(shè)防烈度核查，滿足鑒定標(biāo)準(zhǔn)最大高度25 m的要求。

2)房屋內(nèi)外觀質(zhì)量。

該教學(xué)樓外觀和內(nèi)在質(zhì)量的檢查結(jié)果見(jiàn)文章第2節(jié)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查檢查結(jié)果，滿足GB 50023建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)的要求。

3)結(jié)構(gòu)體系。

依據(jù)鑒定標(biāo)準(zhǔn)第6.3.2條第一～第三款的規(guī)定，該教學(xué)樓為橫向兩跨，縱向七跨，房屋平、立面規(guī)則，剛度和質(zhì)量分布均勻，無(wú)砌體結(jié)構(gòu)相連，滿足鑒定標(biāo)準(zhǔn)要求。經(jīng)核算，框架梁、柱實(shí)際受彎承載力也滿足GB 50023建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)的要求。

4)梁、柱截面尺寸。

依據(jù)鑒定標(biāo)準(zhǔn)第6.3.2條第三款的規(guī)定：梁截面寬不小于200 mm；梁截面高寬比不大于4；梁凈跨與截面高度之比不小于4；柱截面寬度不小于300 mm；柱凈高與截面高度(圓柱直徑)之比不小于4。

該教學(xué)樓框架梁的截面最小寬度250 mm，梁截面高寬比最大為3，梁凈跨與截面高度之比均大于4；柱截面最小寬度500 mm，柱凈高與截面高度之比均大于4。所以梁、柱截面尺寸均滿足GB 50023建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)的要求。

5)柱軸壓比限制。

依據(jù)鑒定標(biāo)準(zhǔn)第6.3.2條的規(guī)定，一級(jí)框架柱軸壓比不宜超過(guò)0.7，超過(guò)時(shí)宜采取措施。

經(jīng)計(jì)算校核，該教學(xué)樓框架柱最大軸壓比為0.49，滿足GB 50023建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)的要求。

6)梁、柱的實(shí)際強(qiáng)度等級(jí)。

依據(jù)鑒定標(biāo)準(zhǔn)第6.3.3條的規(guī)定，梁、柱、墻實(shí)際達(dá)到的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C20。一級(jí)框架梁、柱和節(jié)點(diǎn)不應(yīng)低于C30。

經(jīng)對(duì)檢測(cè)批中混凝土芯樣數(shù)據(jù)的分析計(jì)算，該教學(xué)樓混凝土框架柱實(shí)際混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30，滿足GB 50023建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)的要求；框架梁實(shí)際混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C25，不滿足GB 50023建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)的要求。

7)梁鋼筋配置。

依據(jù)GB 50023建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)中第6.3.4條的規(guī)定，查看該樓原設(shè)計(jì)圖紙中梁的配筋，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)對(duì)梁中鋼筋配置的檢查情況知，該教學(xué)樓框架梁端縱向受拉鋼筋的配筋率最大為1.64%，小于鑒定標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的2.5%，但該教學(xué)樓框架梁的混凝土受壓區(qū)高度與有效高度之比大于0.25，不滿足GB 50023建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)的要求；該教學(xué)樓框架梁箍筋直徑為8 mm，不滿足GB 50023建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)中最小10 mm的要求；箍筋加密區(qū)長(zhǎng)度為950 mm或1 000 mm，不滿足GB 50023建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)中2hb(1 200 mm)的要求；其他框架梁的所檢測(cè)項(xiàng)基本滿足GB 50023建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)的要求。

8)柱鋼筋配置。

依據(jù)鑒定標(biāo)準(zhǔn)第6.3.5條～6.3.6條的規(guī)定，查看該教學(xué)樓原設(shè)計(jì)圖紙中框架柱的配筋，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)對(duì)框架柱中鋼筋配置的檢查情況知，該教學(xué)樓框架柱箍筋直徑為8 mm，不滿足鑒定標(biāo)準(zhǔn)最小10 mm的要求；箍筋加密區(qū)體積配筋率為0.75%～0.92%。軸壓比小于0.4的柱基本滿足體積配筋率0.8%的要求，軸壓比大于0.4的柱不滿足體積配筋率1.2%的要求；框架柱角柱箍筋未全高加密，不滿足鑒定標(biāo)準(zhǔn)要求；框架柱縱向鋼筋最小配筋率、柱箍筋最小間距、加密區(qū)高度等均滿足鑒定標(biāo)準(zhǔn)的要求。

9)鋼筋接頭和錨固。

查看原設(shè)計(jì)圖紙，該樓鋼筋接頭和錨固滿足鑒定標(biāo)準(zhǔn)的要求。

10)填充墻。

由現(xiàn)場(chǎng)檢查結(jié)果和設(shè)計(jì)圖紙知，該教學(xué)樓填充墻設(shè)置均勻?qū)ΨQ，與主體結(jié)構(gòu)之間的連接符合鑒定標(biāo)準(zhǔn)的要求。

5 抗震承載力驗(yàn)算

采用PKPM結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件對(duì)該教學(xué)樓的主體結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行抗震承載力驗(yàn)算，由于抗震構(gòu)造措施不滿足鑒定標(biāo)準(zhǔn)的要求，需考慮構(gòu)造影響，驗(yàn)算時(shí)體系影響系數(shù)按0.9取值。

由計(jì)算結(jié)果知：部分框架梁抗震承載力不滿足要求，不滿足要求的框架梁實(shí)際配筋與計(jì)算配筋對(duì)比見(jiàn)表1；部分框架柱抗震承載力不滿足要求，不滿足要求的框架柱實(shí)際配筋與計(jì)算配筋對(duì)比見(jiàn)表2。

表1 抗震承載力不滿足的梁實(shí)際配筋與計(jì)算配筋對(duì)比

表2 抗震承載力不滿足的柱實(shí)際配筋與計(jì)算配筋對(duì)比

6 鑒定結(jié)論及處理建議

1)鑒定結(jié)論。根據(jù)以上的檢測(cè)鑒定結(jié)果，對(duì)該教學(xué)樓的綜合抗震能力得出以下結(jié)論：a.部分框架梁實(shí)際配筋比計(jì)算配筋小9%～15%；b.框架梁的實(shí)際混凝土抗壓強(qiáng)度、箍筋加密區(qū)長(zhǎng)度、箍筋直徑不滿足鑒定標(biāo)準(zhǔn)要求；c.部分框架柱實(shí)際配筋比計(jì)算配筋小6%～25%；d.柱箍筋加密區(qū)、箍筋直徑、軸壓比大于0.4的柱的加密區(qū)體積配筋率不滿足鑒定標(biāo)準(zhǔn)要求；e.角柱箍筋未全高加密，不滿足鑒定標(biāo)準(zhǔn)要求。

2)處理建議。根據(jù)GB 50367混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范和現(xiàn)行JGJ 116抗震加固技術(shù)規(guī)程中相關(guān)規(guī)定，結(jié)合該教學(xué)樓的實(shí)際鑒定結(jié)果，建議應(yīng)對(duì)該教學(xué)樓可采用增加適量鋼筋混凝土抗震墻的方法進(jìn)行加固(見(jiàn)圖2)，這樣就將該教學(xué)樓原框架結(jié)構(gòu)體系改為框架—抗震墻結(jié)構(gòu)體系，使得原框架的抗震等級(jí)相應(yīng)降低，同時(shí)又能提高結(jié)構(gòu)整體的抗震承載能力。

7 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)該框架結(jié)構(gòu)教學(xué)樓的實(shí)際檢測(cè)鑒定，發(fā)現(xiàn)目前房屋主體結(jié)構(gòu)在抗震構(gòu)造連接措施及承載能力等方面存在薄弱環(huán)節(jié)，進(jìn)而在不改變房屋目前使用功能的前提下，制定出該加固方案。按照加固后的房屋結(jié)構(gòu)，建立模型進(jìn)行分析計(jì)算，證明所采取的改變?cè)薪Y(jié)構(gòu)體系的加固方案可行有效，更能滿足后續(xù)房屋在安全和抗震中的正常使用要求。