羅 飛

(山西省建筑科學(xué)研究院有限公司，山西 太原 030001)

0 引言

某地下1層、地上4層酒店，近期因使用需要，在原有混合結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上加蓋兩層鋼結(jié)構(gòu)，現(xiàn)僅有原建筑及加層鋼結(jié)構(gòu)各自獨立設(shè)計圖，鑒于2020年3月7日發(fā)生的泉州欣佳酒店事故教訓(xùn)，在加固完成后對整樓進行了安全性鑒定并提出相應(yīng)的處理建議。

1 工程概況

該酒店位于太原市，抗震設(shè)防烈度為8度[1]，建筑抗震設(shè)防類別為丙類，場地類別為Ⅲ類。原結(jié)構(gòu)為半砌體半框架混合結(jié)構(gòu)，建于20世紀90年代，為地下1層、地上4層建筑，坐西朝東，呈矩形布置，建筑南北向總長約為80.2 m，南北向中間位置設(shè)置有結(jié)構(gòu)縫，結(jié)構(gòu)縫兩側(cè)對稱布置，東西向總寬約13.3 m，總建筑面積約5 636.24 m2，建筑物高度為15.45 m?；A(chǔ)為鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)。現(xiàn)對該建筑進行加層改造，加蓋兩層為鋼框架結(jié)構(gòu)，加層后為地上6層建筑，建筑總面積約為8 000 m2，建筑物高度為22.35 m。

原建筑的一個結(jié)構(gòu)單元結(jié)構(gòu)標準層平面布置圖見圖1，加層鋼結(jié)構(gòu)平面布置圖見圖2。

2 現(xiàn)場檢測

2.1 地基基礎(chǔ)檢查

現(xiàn)場根據(jù)實際條件，在3/B軸柱東北角處開挖一個探井，根據(jù)探井內(nèi)的地基基礎(chǔ)情況，可知該酒店基礎(chǔ)型式為鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)，基礎(chǔ)高度約為0.4 m，單邊外擴尺寸為1.5 m，基礎(chǔ)埋深約1.3 m，基礎(chǔ)下方有100 mm厚混凝土墊層，基礎(chǔ)型式符合原設(shè)計要求?；A(chǔ)下為卵石層，天然地基承載力較大。

2.2 結(jié)構(gòu)布置檢查

經(jīng)現(xiàn)場檢查，結(jié)構(gòu)平面布置圖與設(shè)計基本相符，地下1層～ 地上4層為半砌體半框架混合結(jié)構(gòu)，南北兩側(cè)山墻及西側(cè)外縱墻為370 mm厚燒結(jié)普通磚墻承重，東側(cè)外縱墻及內(nèi)部為框架承重；加蓋5層、6層為鋼框架結(jié)構(gòu)，柱梁節(jié)點采用栓焊混合連接，次梁與主梁采用摩擦型高強度螺栓連接。

2.3 主體及圍護結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀檢查

經(jīng)現(xiàn)場檢查，主體結(jié)構(gòu)中僅地下1層及4層少量樓板存在溫度—收縮非受力裂縫，其余承重構(gòu)件未見明顯異常。樓板非受力裂縫在開裂程度較輕且無持續(xù)發(fā)展趨勢的情況下，對結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載能力并無實質(zhì)性危害，但裂縫長期存在對構(gòu)件耐久性有嚴重影響，且影響房屋使用功能。圍護結(jié)構(gòu)中僅地下室D軸個別填充墻體存在斜向裂縫，據(jù)業(yè)主方反映該區(qū)域幾年前曾開挖布設(shè)地下污水管道，此裂縫應(yīng)為管道施工而導(dǎo)致該區(qū)域地基受到擾動，發(fā)生了一定程度的局部地基不均勻變形所致。現(xiàn)沉降已隨著管道回填而重新處于穩(wěn)定狀態(tài)，再無發(fā)展，填充墻體開裂不影響結(jié)構(gòu)整體安全，但是因為開裂墻體為地下室外墻，對墻體抗?jié)B不利。

2.4 周邊場地現(xiàn)狀檢查

現(xiàn)場通過對該樓周邊場地地面缺陷進行檢查，未發(fā)現(xiàn)有明顯缺陷；對室外散水與墻體連接處進行檢查，未發(fā)現(xiàn)散水與墻體連接處存在拉開等異常情況。

2.5 荷載調(diào)查

經(jīng)現(xiàn)場檢查，酒店荷載與原設(shè)計變化主要包括以下幾點：

1)部分非承重墻體布置與原設(shè)計不同：3層～4層房間加氣塊隔墻位置未處于梁軸線上。如：4層2/B-C隔墻偏離軸線300 mm；3層6/B-C隔墻偏離軸線500 mm等。

2)5層～6層新增鋼框架結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致屋面荷載存在變化，建模計算時按實際情況考慮。

3)1層～6層?xùn)|面外掛玻璃幕墻且與原結(jié)構(gòu)連接，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)荷載發(fā)生變化。

4)該樓2層～4層少數(shù)區(qū)域建筑功能與原設(shè)計不符，如原3層2-3/B-C為酒店住房，現(xiàn)改為衛(wèi)生間。

2.6 材料強度測試

2.6.1砌筑砂漿抗壓強度檢測

本次檢測采用貫入法對砌筑砂漿的抗壓強度進行檢測。依據(jù)JGJ/T 136—2017貫入法檢測砌筑砂漿抗壓強度技術(shù)規(guī)程將該樓地下1層至地上4層墻體砌筑砂漿劃為同一個檢測批，現(xiàn)場布置6個測區(qū)，經(jīng)檢測并計算，該樓砌筑砂漿現(xiàn)齡期抗壓強度推定值取5.9 MPa，結(jié)構(gòu)驗算時按原設(shè)計強度等級M5進行取值。

2.6.2燒結(jié)普通磚抗壓強度檢測

本次檢測采用回彈法對承重墻體磚的抗壓強度進行抽檢，依據(jù)GB/T 50315—2011砌體工程現(xiàn)場檢測技術(shù)標準，現(xiàn)場選取10道承重墻體構(gòu)件，每個構(gòu)件各布置1個測區(qū)，每個測區(qū)選取10塊磚，經(jīng)檢測計算，該樓黏土實心磚抗壓強度等級推定為MU7.5，結(jié)構(gòu)驗算時按原設(shè)計MU7.5進行取值。

2.6.3混凝土現(xiàn)齡期抗壓強度檢測

依據(jù)JGJ/T 384—2016鉆芯法檢測混凝土強度技術(shù)規(guī)程的相關(guān)規(guī)定，在該樓具備檢測條件的混凝土構(gòu)件上隨機抽取20根混凝土構(gòu)件，分別在每個構(gòu)件上鉆取1個芯樣，全樓共抽取20個混凝土芯樣。經(jīng)計算，該樓20個芯樣試件混凝土現(xiàn)齡期抗壓強度為28.5 MPa～57.2 MPa，均達到了設(shè)計強度等級(C25)要求的立方體抗壓強度標準值。

2.7 混凝土碳化深度檢測

經(jīng)查閱圖紙知，混凝土梁、柱的鋼筋保護層厚度設(shè)計值為25 mm。本次所取20個芯樣中符合檢測條件的有17個混凝土構(gòu)件，其中共有3個構(gòu)件的混凝土碳化深度已超過原設(shè)計鋼筋保護層厚度，說明原建筑在十幾年使用過程中少量構(gòu)件耐久性存在一定削弱。

2.8 混凝土構(gòu)件現(xiàn)場檢測

通過現(xiàn)場抽檢測量，原建筑混凝土柱、梁、板構(gòu)件配筋與原建筑結(jié)構(gòu)圖紙基本相符；原建筑混凝土柱、梁構(gòu)件截面尺寸與原建筑結(jié)構(gòu)圖紙基本相符；加蓋樓層鋼柱、鋼梁構(gòu)件截面尺寸與加蓋結(jié)構(gòu)圖紙基本相符。

2.9 鋼構(gòu)件現(xiàn)場檢測

通過現(xiàn)場抽檢測量，加蓋樓層鋼柱、鋼梁構(gòu)件節(jié)點與加蓋結(jié)構(gòu)圖紙基本相符；本次抽檢鋼構(gòu)件涂層干漆膜厚度不符合標準要求，較規(guī)范限值偏薄。

2.10 變形測量

1)頂點側(cè)向位移量測。由現(xiàn)場建筑整體傾斜觀測結(jié)果可知，該樓具備檢測條件的建筑角點傾斜變形量均未超出國家相關(guān)規(guī)范的限值要求。

2)混凝土梁、板撓度變形測量。經(jīng)現(xiàn)場檢測，本次抽檢的混凝土梁類構(gòu)件和板類構(gòu)件撓度抽檢結(jié)果均滿足國家現(xiàn)行相關(guān)規(guī)范的限值要求。

3 結(jié)構(gòu)計算分析

根據(jù)設(shè)計圖紙及現(xiàn)場檢測結(jié)果，采用YJK軟件分別進行了靜力工況下及考慮地震工況下結(jié)構(gòu)承載力驗算，兩個結(jié)構(gòu)單元對稱布置，驗算時僅建立一個結(jié)構(gòu)單位模型進行計算，模型簡圖見圖3。

3.1 靜力工況下承載力驗算結(jié)果

經(jīng)驗算，靜力工況下，砌體受壓承載力、局壓承載力及高厚比均滿足GB 50003—2011砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范要求；混凝土柱、梁、板承載力滿足GB 50010—2010混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范(2015版)要求；鋼柱、鋼梁及節(jié)點連接滿足GB 50017—2017鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計標準要求。

3.2 考慮地震工況下承載力驗算結(jié)果

3.2.1結(jié)構(gòu)振型

該樓阻尼比取0.50，取15個振型進行結(jié)構(gòu)動力特性分析，前10階振型計算結(jié)果見表1。

由表1振型計算結(jié)果可知：第1扭轉(zhuǎn)周期(0.507 9)與第1平動周期(0.744 9) 之比為0.68，但第3、第8及第9振型可能存在局部振動，說明結(jié)構(gòu)中存在薄弱的部位。

表1 考慮扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)時的振動周期(s)、X,Y方向的平動系數(shù)、扭轉(zhuǎn)系數(shù)

3.2.2樓層抗剪承載力

樓層抗剪承載力驗算見表2。

表2 樓層抗剪承載力驗算 kN

由表2可知：地上第4層與第5層Y向抗剪承載力之比為0.57，不滿足GB 50011—2010建筑抗震設(shè)計規(guī)范(2016年版)3.4.4條規(guī)定：樓層承載力突變時，薄弱層抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的受剪承載力不應(yīng)小于相鄰上一樓層的65%，樓體屬于嚴重豎向不規(guī)則結(jié)構(gòu)。

3.2.3混凝土柱軸壓比

經(jīng)驗算，地下1層部分混凝土柱軸壓比大于GB 50011—2010建筑抗震設(shè)計規(guī)范(2016年版)表6.3.6條抗震等級為二級框架柱軸壓比0.75的限值要求，軸壓比超限柱主要集中在地下1層中柱上。

3.2.4承載力驗算結(jié)果

經(jīng)驗算，混凝土柱、梁承載力及配筋，鋼柱、鋼梁強度及穩(wěn)定性驗算均滿足設(shè)計要求。

4 安全性鑒定評級

綜合現(xiàn)場檢測結(jié)果及承載力驗算分析，酒店靜力工況下安全性等級為Bsu級，安全性尚不影響整體承載[2]；但酒店加層后整體抗震性能方面存在諸多不足，具體表現(xiàn)在結(jié)構(gòu)體系抗震不利，局部存在薄弱層及剛度突變[3]。

5 加固措施

5.1 柱軸壓比超限加固措施

對地下1層軸壓比超限混凝土柱進行增大截面加固，由原設(shè)計500 mm×500 mm，擴大至600 mm×600 mm，加固示意圖見圖4。

5.2 振型存在局部振動加固措施

針對加層存在局部振動，可在加層鋼結(jié)構(gòu)Y方向兩邊跨內(nèi)置現(xiàn)澆鋼筋混凝土墻板，鋼框架的梁和柱與鋼筋混凝土墻板之間采用栓釘連接，加固示意圖見圖5。

5.3 樓層Y向抗剪不足加固措施

針對原4層與加蓋鋼結(jié)構(gòu)Y向抗剪承載力之比不足，在地下室～4層橫向中跨設(shè)置一道剪力墻，同時將加層柱截面尺寸降低一個型號規(guī)格，采取該措施方可使原建筑混合結(jié)構(gòu)頂層與加層層鋼結(jié)構(gòu)樓層抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的層間受剪承載力之比控制在合理范圍。

5.4 主體結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀缺陷加固措施

該樓地下1層樓板裂縫系溫度收縮變形所致，屬非受力裂縫；該樓地下1層墻體裂縫系地基變形導(dǎo)致的非受力裂縫，現(xiàn)已穩(wěn)定，且墻體為填充墻，輕微非受力裂縫不影響結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力，但對整體性及使用性有一定程度的影響，建議對開裂樓板及墻體進行注膠封閉處理。

6 結(jié)語

本文通過某酒店加層改造這一實際工程，對整樓進行了靜力工況下安全性鑒定及考慮地震工況下抗震性能分析。通過現(xiàn)場檢測及后續(xù)建模計算，加層后靜力工況下安全性尚可基本滿足現(xiàn)行規(guī)范相關(guān)要求；因為該酒店處于8度設(shè)防區(qū)，考慮地震后，底層混凝土中柱軸壓比及局部樓層抗側(cè)力剛度存在不足，在經(jīng)過相應(yīng)加固處理后，可滿足抗震要求[4]。