周 鵬 廣 浩 和增表 陸 梅

(中國計量科學(xué)研究院，北京 100029)

0 引言

磚混結(jié)構(gòu)是我國傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)形式，隨著社會發(fā)展及科技進(jìn)步，人們對建筑環(huán)境的要求也在不斷提高，有些年代久遠(yuǎn)的磚混結(jié)構(gòu)建筑在功能布局、環(huán)境條件等方面已難以滿足使用要求，亟待修繕改造。由于之前結(jié)構(gòu)類規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)較低，而且建筑在長期使用過程中的局部改造導(dǎo)致結(jié)構(gòu)安全性能下降，繼續(xù)使用會存在結(jié)構(gòu)安全隱患。改造前應(yīng)對建筑進(jìn)行安全性鑒定，并根據(jù)鑒定結(jié)論采取加固措施。加固措施應(yīng)按照國家現(xiàn)行的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，解決結(jié)構(gòu)安全問題，避免造成人民的生命財產(chǎn)損失。

1 工程概況

北京市某老舊建筑，建成于1963年，主要功能為科研辦公室及實驗室。該建筑為地上4層磚混結(jié)構(gòu)，總建筑面積為4 808.0 m2。承重墻均為370 mm厚實心磚，樓面、屋面為鋼筋混凝土預(yù)制板。結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)類型為條形基礎(chǔ)。首層結(jié)構(gòu)平面布置如圖1，圖2所示。該建筑在長期使用過程中曾多次局部改造，設(shè)備安裝、管線穿墻穿板均對結(jié)構(gòu)安全有影響，存在結(jié)構(gòu)安全隱患，建成以來未對該樓進(jìn)行過加固。

2 檢測內(nèi)容及方法

2.1 結(jié)構(gòu)體系檢查

經(jīng)圖紙核查及現(xiàn)場檢查可知，該建筑平面布置呈L型，平面拐角連接處設(shè)有變形縫，建筑總長度約為66.5 m，總寬度約為24.5 m，首層層高為4.9 m，2層～4層層高4.5 m，室外地面距房屋檐口高度約為21.0 m，屬于橫墻較少的多層砌體房屋。變形縫西側(cè)區(qū)域房屋寬為14.1 m，房層總高度與最小投影寬度比值為1.35，變形縫東側(cè)區(qū)域房屋寬為16.1 m，房層總高度與最小投影寬度比值為1.18。房屋設(shè)置有圈梁，建筑外墻四角處墻體采用120 mm厚鋼筋混凝土進(jìn)行了加固補強，樓面、屋面主要采用預(yù)制混凝土梁、板。

該建筑的縱橫墻布置均勻，立面無高差，結(jié)構(gòu)傳力途徑明確。

2.2 外觀質(zhì)量檢查

根據(jù)現(xiàn)場條件對該建筑的結(jié)構(gòu)外觀狀況進(jìn)行檢查，主要存在的外觀質(zhì)量問題整理如下：

1)個別墻體滲水發(fā)霉、抹灰起鼓脫落，部分墻體存在裂縫。

2)室內(nèi)窗臺、地面部分開裂、破損。

3)屋面防水破損。

2.3 材料強度檢測

1)采用測磚回彈儀檢測砌筑磚的強度，檢測操作按GB/T 50315—2011砌體工程現(xiàn)場檢測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[1]中的相關(guān)規(guī)定進(jìn)行。所抽檢1層磚的強度驗算結(jié)果滿足設(shè)計強度標(biāo)號100號(現(xiàn)行規(guī)范相當(dāng)于MU10)的要求，2層～4層磚的強度驗算結(jié)果滿足設(shè)計強度標(biāo)號75號(現(xiàn)行規(guī)范相當(dāng)于MU7.5)的要求。

2)采用砂漿回彈儀檢測砂漿的強度，檢測操作按GB/T 50315—2011砌體工程現(xiàn)場檢測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中的相關(guān)規(guī)定進(jìn)行。所抽檢1層～4層的砂漿抗壓強度推定值均滿足設(shè)計強度標(biāo)號50號(現(xiàn)行規(guī)范相當(dāng)于M5)的要求。

3)采用混凝土回彈儀抽查檢測梁構(gòu)件的混凝土強度，檢測操作按JGJ/T 23—2011回彈法檢測混凝土抗壓強度技術(shù)規(guī)程[2]中的相關(guān)規(guī)定進(jìn)行，所抽檢梁構(gòu)件的混凝土強度滿足設(shè)計標(biāo)號200號(現(xiàn)行規(guī)范相當(dāng)于C18)的要求。

2.4 整體傾斜檢測

采用全站儀對建筑的整體傾斜情況進(jìn)行檢測，檢測操作按JGJ 8—2016建筑變形測量規(guī)范[3]的相關(guān)規(guī)定進(jìn)行。檢測結(jié)果表明該建筑整體傾斜值均滿足規(guī)定要求。

2.5 結(jié)構(gòu)承載力驗算

1)綜合考慮原設(shè)計參數(shù)及該建筑改造后的使用需求，房間樓面活荷載取5 kN/m2；樓梯間取3.5 kN/m2，衛(wèi)生間、走廊取2.5 kN/m2，屋面取2.0 kN/m2。

2)樓面、屋面恒載標(biāo)準(zhǔn)值：根據(jù)建筑構(gòu)造做法，按GB 50009—2012建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范[4]規(guī)定計算取值。

3)風(fēng)荷載：基本風(fēng)壓取0.45 kN/m2，地面粗糙度類別為C類。

4)地震作用：設(shè)防烈度8度(0.2g)，抗震設(shè)防類別為丙類，設(shè)計地震分組第二組。

5)抗震驗算體系影響系數(shù)取0.90，局部影響系數(shù)取1.0。

根據(jù)原結(jié)構(gòu)圖紙和檢測結(jié)果，采用結(jié)構(gòu)計算軟件PKPM 2010系列分析軟件建立分析模型，對結(jié)構(gòu)進(jìn)行計算。驗算結(jié)果整理如下：1層2%墻體的受壓承載力不滿足標(biāo)準(zhǔn)要求；各層墻體高厚比滿足現(xiàn)行規(guī)范要求；1層～3層綜合抗震承載能力指數(shù)小于0.90，4層綜合抗震承載能力指數(shù)大于1.0；混凝土梁的承載力滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.6 抗震構(gòu)造措施核查

根據(jù)GB 50223—2008建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)[5]和GB 50023—2009建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)[6]的相關(guān)條款可知，按丙類建筑、抗震設(shè)防烈度8度、后續(xù)使用年限30年進(jìn)行抗震構(gòu)造措施核查，核查主要結(jié)論如下：

1)該建筑屬于橫墻很少的房屋(開間不大于4.2 m的房間占該層總面積不到20%且開間大于4.8 m的房間占該層總面積的50%以上)，房屋總高度不滿足現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)要求；

2)最大抗震橫墻間距不滿足現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)要求；

3)承重窗間墻最小寬度不滿足現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)要求；

4)連接構(gòu)造中墻體平面內(nèi)閉合，連接可靠；每層樓蓋處內(nèi)外墻均設(shè)置圈梁，且圈梁水平間距不大于12 m。

3 鑒定結(jié)論

3.1 安全性鑒定評級

該建筑物上部墻體未出現(xiàn)因基礎(chǔ)不均勻沉降，且整體傾斜值均滿足規(guī)定要求,地基基礎(chǔ)的安全性評定為Au級。部分墻體預(yù)制板間連接存在裂縫，結(jié)構(gòu)承載能力等級為Bu級，結(jié)構(gòu)整體布置合理，連接方式正確，整體性等級為Au級，綜合評定上部承重結(jié)構(gòu)的安全性等級為Bu級。

根據(jù)地基和基礎(chǔ)、上部承重結(jié)構(gòu)的安全性等級，該建筑的結(jié)構(gòu)安全性等級為Bsu級。即略低于國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范的安全性要求，仍能滿足結(jié)構(gòu)安全性的下限水平要求，尚不明顯影響整體安全性能，建議對存在的外觀質(zhì)量缺陷部位和受壓承載力不足的墻體進(jìn)行處理。

3.2 抗震鑒定評級

各個樓層的綜合抗震承載力評級結(jié)果詳見表1。

表1 各樓層綜合抗震承載力等級

房屋建筑所在場地為建筑抗震有利地段且不存在靜載缺陷，地基基礎(chǔ)的抗震鑒定評定為Ae級。上部結(jié)構(gòu)的抗震承載力等級為De1，房屋抗震宏觀控制的抗震構(gòu)造等級為De2級，綜合評定上部承重結(jié)構(gòu)的抗震能力等級為De級。

根據(jù)地基基礎(chǔ)、上部承重結(jié)構(gòu)的抗震能力評級結(jié)果，依據(jù)DB 11/637—2015房屋結(jié)構(gòu)綜合安全性鑒定標(biāo)準(zhǔn),該建筑的抗震能力等級為Dse級。即嚴(yán)重不符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)的抗震能力要求，嚴(yán)重影響整體抗震性能，建議進(jìn)行抗震加固。

4 結(jié)構(gòu)加固方案

該建筑為某科研院所實驗辦公樓，近期無拆遷規(guī)劃。為消除結(jié)構(gòu)安全隱患，同時最大程度保留該樓修繕改造后繼續(xù)使用的要求，根據(jù)鑒定結(jié)論及建議，需要對房屋進(jìn)行加固，主要是加固承重墻體和構(gòu)造柱等主要受力構(gòu)件，具體如下：

1)內(nèi)部加固墻體，如圖1所示。1層～3層墻體抗震承載力不滿足可對墻體進(jìn)行70 mm厚單面混凝土板墻加固，4層可采用40 mm單面鋼筋網(wǎng)水泥砂漿加固。為保證加固層與原有磚墻面可靠粘結(jié)，需將原墻面抹灰層全部清除，用水沖洗刷素水泥漿。水泥砂漿分兩次抹至設(shè)計厚度，分層壓實粘牢。水泥砂漿終凝后采用澆水養(yǎng)護(hù)，防止面層干縮開裂。實施完成后使截面面積加大，提高構(gòu)件承載力。

2)承重橫墻間距大于11 m時在墻體增設(shè)構(gòu)造柱，如圖1，圖2所示。使新增構(gòu)造柱和余留的承重墻體共同受力，增強受壓承載力。

3)部分有裂縫預(yù)制樓板和樓梯間的臺板，采用粘碳纖維加固方式，如圖3，圖4所示。通過使用建筑結(jié)構(gòu)膠的內(nèi)聚力及粘結(jié)強度，使粘碳纖維和結(jié)構(gòu)板有機地結(jié)合成一個整體，從而達(dá)到補強加固和提高承載力的目的。

加固施工過程中，應(yīng)盡量減少破壞原有結(jié)構(gòu)，要安排好施工順序，熟悉施工技術(shù)要點，認(rèn)真做好施工計劃，還應(yīng)加強監(jiān)控，一旦出現(xiàn)問題及時調(diào)整解決，確保最終加固效果。

5 結(jié)語

通過調(diào)查該建筑原有設(shè)計圖紙、現(xiàn)場檢測及建模分析得出鑒定結(jié)論：結(jié)構(gòu)安全性等級為Bsu級，抗震能力等級為Dse級。根據(jù)鑒定結(jié)論，應(yīng)對存在的外觀質(zhì)量缺陷部位和受壓承載力不足的墻體進(jìn)行處理，并進(jìn)行抗震加固。根據(jù)該樓實際狀況及周邊環(huán)境，綜合考慮降低實施難度以減少工程量、降低造價，可采取內(nèi)部加固墻體，增設(shè)構(gòu)造柱，樓板、樓梯臺板采用粘碳纖維等方式進(jìn)行加固，加固后可在不增加現(xiàn)有承重墻體荷載的前提下，滿足安全性要求，以便后續(xù)根據(jù)該建筑的使用需求進(jìn)行修繕改造。