金 平，溫 強，邱 斌，2，3

（1.云南省建筑結(jié)構(gòu)與新材料企業(yè)重點實驗室，云南 昆明 650223；2.昆明市建筑工程結(jié)構(gòu)安全和新技術(shù)重點實驗室，云南 昆明650223；3.云南省建筑科學(xué)研究院，云南 昆明 650223）

0 引言

近年來，出現(xiàn)了諸如“泉州欣佳酒店”“山西省臨汾市襄汾縣陶寺鄉(xiāng)陳莊村聚仙飯店宴會廳”及“武漢新洲自建私房垮塌”等建筑結(jié)構(gòu)倒塌事故，造成多人死亡和受傷，造成了不好的負(fù)面社會影響。同時，也出現(xiàn)了諸如“龍?zhí)犊罩谢▓@基坑事故”“華瑞大廈基坑事故”及“海珠城廣場 B 區(qū)事故”等基坑倒塌的事故，不僅造成基坑本身倒塌，影響工程進度，同時也對基坑周邊建（構(gòu)）筑物的安全和使用造成了顯著影響。因此，在進行結(jié)構(gòu)安全性檢測鑒定時，應(yīng)充分關(guān)注結(jié)構(gòu)周邊地質(zhì)和地理狀況，若有正在施工的基坑、邊坡等應(yīng)引起充分的關(guān)注，方能合理、完全地對結(jié)構(gòu)安全性能進行鑒定。

本文介紹一個受基坑開挖影響的既有混凝土框架住宅安全性檢測與鑒定的工程項目，為同類型檢測鑒定項目提供參考。

1 工程概況

某住宅為地上 6 層的混凝土框架結(jié)構(gòu)建筑，1998 年設(shè)計出圖，房屋總高為 17.570 m，筏板基礎(chǔ)，筏板厚 300 mm，抗震設(shè)防烈度為 8 度（0.20g），框架抗震等級為二級，設(shè)防分類為丙類，場地類別為 III 類，填充墻采用黏土空心磚。構(gòu)件設(shè)計強度分別為：一層梁板柱C 30、二層梁板柱 C 25、三層及以上各層梁板柱 C 20，各層樓梯均為 C 20。

本住宅一層為車庫、二層至六層為躍層式住宅，分別為二層躍三層為一戶，四層躍五層、六層為一戶，上人屋面、屋頂局部有不銹鋼或輕鋼結(jié)構(gòu)出屋面房間，屋頂局部有覆土以形成屋頂花園，同時屋頂局部設(shè)有魚池、假山等構(gòu)筑物。

在住宅西南側(cè)最近距離約為 9m 處曾進行另一項目（以下簡稱“ B 項目”）的基坑施工，基坑用地紅線距離住宅為 1.0～4.7 m，在該住宅小區(qū)一側(cè)，最大開挖深度為10.65 m（采用直徑 1 200mm 支護樁 +1 道直徑 609 mm鋼管水平支撐+直徑 600 mm 的止水帷幕樁支護），最小開挖深度為 9.5 m（采用高 3.3 m 寬 4.6 m 取臺卸荷+直徑 1 200 mm 雙排支護樁+直徑 600 mm 的止水帷幕樁支護），帷幕樁與支護樁套攪搭接，故坑壁樁間土不再掛網(wǎng)噴混凝土處理。

住宅一側(cè)基坑開挖約在 2014 年 4 月開始，施工過程中在坑外共設(shè)置 23 個水位監(jiān)測井和 24 個回灌井，進行基坑樁頂水平及垂直位移監(jiān)測、相鄰建筑水平及沉降監(jiān)測、周邊（道路）地標(biāo)沉降監(jiān)測、相鄰建筑（橋墩）沉降及水平監(jiān)測及地下水位監(jiān)測。

該住宅在 B 項目基坑施工過程中曾發(fā)現(xiàn)室內(nèi)墻體局部出現(xiàn)開裂現(xiàn)象，在主體結(jié)構(gòu)施工完成后發(fā)現(xiàn)住宅墻體開裂有明顯變化，同時，B 項目施工過程中對住宅的證據(jù)保全工作欠佳，因此，為確保基坑施工是否對住宅安全性造成影響，特進行安全性檢測鑒定，現(xiàn)場檢測時基坑支護施工、土方開挖等已完成近 2 年之久。

2 檢測項目及結(jié)果

2.1 地基基礎(chǔ)部分

通過地基基礎(chǔ)的變形在上部結(jié)構(gòu)的反應(yīng)（不均勻沉降裂縫與垂直度偏差）對地基基礎(chǔ)進行檢測，結(jié)果如下。

1）經(jīng)現(xiàn)場檢測，上部承重結(jié)構(gòu)（梁柱體系）未出現(xiàn)明顯的地基不均勻沉降裂縫，但車庫縱向填充墻出現(xiàn)斜向開裂，開裂示意圖如圖 1 所示，其中“39”等數(shù)字表示車庫號，裂縫寬度為最大裂縫寬度，各車庫單獨裂縫示意圖中左側(cè)墻為左橫墻、右側(cè)墻為右橫墻、中間墻為縱墻。

圖1 車庫填充墻開裂示意圖（單位：mm）

2）在小區(qū)一側(cè)的外縱墻二層及以上各層窗下角均出現(xiàn)較明顯的斜向開裂。

3）小區(qū)外側(cè)靠近 B 項目一側(cè)周邊地坪多處出現(xiàn)如圖 2 所示的破損、開裂。

圖2 住宅小區(qū)外周邊地坪開裂

4）采用全站儀與鋼尺對住宅垂直度偏差進行檢測，結(jié)果表明：10 個測點中最大垂直度偏差為 50 mm，觀測高度 H 約為 9 000 mm，其傾斜率為 0.56 %。

2.2 上部主體結(jié)構(gòu)

2.2.1 結(jié)構(gòu)構(gòu)件及室外檢測

根據(jù)文獻［1］相關(guān)要求，針對住宅結(jié)構(gòu)構(gòu)件及室外損傷進行檢測，結(jié)果如下：

1）住宅梁柱均未發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)性裂縫，填充墻及裝飾層出現(xiàn)不同程度的開裂，室外混凝土地坪存在明顯開裂、下沉等破損現(xiàn)象；

2）填充墻抹灰龜裂，滲水、抹灰脫落等；

3）填充墻與梁柱交接部位開裂；

4）裝飾裝修部件與原房屋梁柱板墻等構(gòu)件交接部位開裂；

5）樓板開裂滲水；

6）衛(wèi)生間、廚房等部位瓷磚開裂；

7）個別墻面出現(xiàn)斜向開裂；

8）除兩處梁出現(xiàn)非受力裂縫外，梁、柱及其節(jié)點均未發(fā)現(xiàn)受力裂縫，部分梁柱抹灰明顯開裂。

2.2.2 承重構(gòu)件強度檢測

根據(jù)文獻［2］的相關(guān)規(guī)定，采用“回彈法”對住宅混凝土梁、柱進行混凝土抗壓強度現(xiàn)場檢測，結(jié)果如下：

1）各檢測批現(xiàn)場抽檢混凝土強度平均值介于18.6～30.3 MPa；

2）首層與二層梁柱的混凝土強度小于設(shè)計混凝土強度等級；

3）首層梁柱混凝土強度均值為 C25，其他各層梁柱混凝土強度均值為 C20。

2.2.3 結(jié)構(gòu)抗震措施抽檢

根據(jù)文獻［3］第 1.0.4 及 1.0.5 條，后續(xù)使用年限不應(yīng)少于 40 年，按 B 類建筑、設(shè)防烈度 8 度（0.20g）針對“建筑高度”“結(jié)構(gòu)體系”“混凝土強度”“框架布置”“梁的截面尺寸”“柱的截面尺寸”“框架梁箍筋加密區(qū)箍筋最大和最小直徑”“框架柱箍筋加密區(qū)箍筋最大和最小直徑”“框架柱軸壓限值”共計 9 項抗震措施進行了抽檢，結(jié)果表明，其中“混凝土強度”“框架布置”“軸壓比限值”及“梁截面尺寸”4 項不符合規(guī)范相關(guān)要求。

2.3 圍護系統(tǒng)承重構(gòu)件及其他檢測

根據(jù)文獻［4］的相關(guān)要求，對本住宅的圍護系統(tǒng)進行檢測，主要結(jié)果如下：

1）門窗基本完好，未發(fā)現(xiàn)明顯可見的門窗框變形等問題，說明門窗上部的過梁等圍護系統(tǒng)的承重構(gòu)件基本完好；

2）部分頂板存在開裂且局部有滲水痕跡，部分陽臺出現(xiàn)積水現(xiàn)象；

3）部分圍護墻體開裂，表面瓷磚及抹灰潮濕、空鼓、脫落；

4）屋頂防水老化、局部破損。

3 結(jié)構(gòu)承載力復(fù)核

3.1 屋頂恒活荷載

住宅屋頂有不銹鋼或鋼結(jié)構(gòu)出屋面層、魚池、假山、覆土等設(shè)計之外的荷載，故屋頂恒荷載及活荷載按實際荷載分布考慮。

3.2 主要荷載及強度參數(shù)取值

1）考慮到較多住戶采用自重較大的石材進行墻面、地面進行裝飾，故偏于安全考慮，恒荷載適當(dāng)取大值，不計板自重恒載取 3.5 kN/m2；

2）考慮到頂樓住戶不同程度地設(shè)置了屋頂花園，部分住戶在屋頂進行花卉養(yǎng)殖，屋頂不同程度地存在加建輕鋼結(jié)構(gòu)屋面、活動板房等現(xiàn)象，故不計板自重恒載取 4.0 kN/m2；

3）樓面活荷載按文獻［4］中 5.1.2-3 及附錄 J.0.2 條規(guī)定應(yīng)按 GB 50009－2012《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》［5］規(guī)定取值，其中廚房為 2.0 kN/m2，衛(wèi)生間為 2.5 kN/m2，樓梯為 2.0kN/m2，陽臺為 2.5 kN/m2，其他區(qū)域統(tǒng)一采用2.0 kN/m2；

4）屋面活荷載考慮到頂樓住戶不同程度地設(shè)置了屋頂花園，部分住戶在屋頂進行花卉養(yǎng)殖，屋頂不同程度地存在加建輕鋼結(jié)構(gòu)屋面、活動板房等現(xiàn)象，導(dǎo)致屋面變成實際的上人屋面及屋頂花園，同時考慮屋頂不同程度地存在隨機擺放盆栽的情況，將隨機擺放的盆栽按活荷載考慮，故綜合 GB 50009－2012《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》關(guān)于屋面活荷載的規(guī)定及實際情況將活荷載調(diào)整為 3.5 kN/m2；

5）風(fēng)荷載在多層建筑中可不考慮，復(fù)核時仍按設(shè)計值計算，即 0.25 kN/m2；

6）各層混凝土強度取各層實測強度均值，其中首層為 C 25、其他層為 C 20。

3.3 主要計算結(jié)果

不考慮地震作用的計算結(jié)果主要如下：

1）未出現(xiàn)梁截面超筋現(xiàn)象，表明梁截面尺寸符合要求；

2）部分梁跨中截面配筋略小于計算所需配筋，其他各單元梁截面配筋均不小于計算所需鋼筋，表明配筋符合承載力計算要求；

3）柱軸壓比均小于 1.0，說明靜力作用下柱混凝土部分已基本能承受所分配之軸壓力，同時計算所需配筋面積均較小而實際配筋面積較大，故不對柱配筋進行比對。

考慮地震作用的計算結(jié)果主要如下：

1）地震作用下梁端實配鋼筋基本小于計算所需鋼筋，即實配鋼筋不滿足承載力計算要求；

2）一層至三層均出現(xiàn)不同數(shù)量的剪壓比超限及最大配筋率超限的梁，表明在實測混凝土強度下梁截面偏?。?/p>

3）梁底配筋與不考慮地震作用時的計算結(jié)果差異不大，故不對其配筋進行比對；

4）住宅各層均出現(xiàn)較多數(shù)量的節(jié)點域抗剪承載力不足的現(xiàn)象；

5）住宅各層均不同程度地存在框架柱軸壓比超出限值 0.8 的框架柱；

6）一至三層不同程度地出現(xiàn)柱縱筋配筋超限的現(xiàn)象，表明在實測混凝土強度下柱截面偏小。

4 住宅安全性鑒定

4.1 地基基礎(chǔ)部分

住宅垂直度偏差的斜率最大值為 0.56 %，該值略大于 GB 50292－2015《民用建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》中1/200=0.5 % 的限值，但未發(fā)現(xiàn)承重構(gòu)件出現(xiàn)裂縫、變形或其他局部損壞跡象，根據(jù)縱橫向填充墻斜向開裂規(guī)律判斷，住宅出現(xiàn)一定程度的、未導(dǎo)致主體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)開裂損傷的不均勻沉降，且中部沉降大于其兩側(cè)沉降量，結(jié)合文獻［4］中 7.3.10 與 7.2.3 判定住宅地基基礎(chǔ)目前的安全性等級為 Bu 級。

4.2 上部承重結(jié)構(gòu)部分

不考慮地震作用時，住宅個別梁縱筋不滿足計算要求，考慮到現(xiàn)場檢測中未發(fā)現(xiàn)梁體出現(xiàn)抗彎承載力不足的現(xiàn)象（如未出現(xiàn)受彎開裂等現(xiàn)象），故判定該幢在不考慮地震作用時仍可正常承載；而在考慮地震作用時該幢梁端縱向配筋基本不滿足計算配筋要求，一層至三層同時也出現(xiàn)了較多抗剪承載力不足的節(jié)點，而節(jié)點抗剪承載力對整個房屋結(jié)構(gòu)在地震作用下的抗震承載性能至關(guān)重要，同時一、二、三層均出現(xiàn)不同數(shù)量的軸壓比超限的柱，因此，綜合評定住宅結(jié)構(gòu)安全性為 Cu 級。

4.3 圍護系統(tǒng)承重部分

的門窗基本完好、頂板局部滲水、填充墻體局部開裂、抹灰局部潮濕、空鼓、脫落，尚不影響該房屋的結(jié)構(gòu)安全性，故圍護系統(tǒng)部分的安全性等級均評為 Bu 級。

4.4 住宅安全性

不考慮地震作用時基本可以正常工作，但考慮地震作用時出現(xiàn)顯著不符合規(guī)范要求的配筋、軸壓比及節(jié)點域抗剪等問題、同時考慮到地震發(fā)生的不可預(yù)知性并結(jié)合 GB 50068－2001《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》［6］中對結(jié)構(gòu)在規(guī)定設(shè)計使用年限內(nèi)應(yīng)滿足功能的要求，綜合分析地基基礎(chǔ)、上部承重結(jié)構(gòu)及圍護系統(tǒng)承重部分的安全性等級，判定住宅的結(jié)構(gòu)安全性等級均為 Csu 級，即“安全性不符合標(biāo)準(zhǔn)對Asu級的要求，顯著影響整體承載，應(yīng)采取措施，且可能有少數(shù)構(gòu)件必須立即采取措施?！?/p>

5 住宅安全性分析

5.1 房屋自身狀況

房屋底層為車庫及商鋪，在車庫與商鋪分隔位置縱向設(shè)置一道砌體填充墻，因車庫及商鋪需求，在前后最外側(cè)兩道縱軸線上設(shè)置卷簾門而無填充墻，導(dǎo)致房屋結(jié)構(gòu)在縱向抵抗變形的能力較弱，同時由于框架比填充墻的變形能力及承載力（強度）高于填充墻，故在地基基礎(chǔ)不均勻沉降作用下若出現(xiàn)開裂，則開裂會首先出現(xiàn)在填充墻上，而后出現(xiàn)于框架。

房屋底層以上各層為住宅，縱橫向砌體填充墻相對較多，填充墻會在一定程度上增加房屋剛度，房屋上部結(jié)構(gòu)實際剛度較底層大，實際房屋結(jié)構(gòu)的受力性能及抗震性能介于框架結(jié)構(gòu)與底框—抗震墻結(jié)構(gòu)或框支剪力墻結(jié)構(gòu)之間，在地震作用下底部有可能成為軟弱層和（或）薄弱層，對結(jié)構(gòu)抗震不利。

5.2 基坑開挖的影響

住宅一側(cè)基坑在施工過程中進行了基坑樁頂水平及垂直位移監(jiān)測、住宅水平及沉降監(jiān)測，根據(jù)監(jiān)測結(jié)果可得以下規(guī)律：

1）建筑水平位移及其沉降規(guī)律基本一致，均在第44期前后開始出現(xiàn)水平及沉降量陡增的現(xiàn)象，且通過目前的水平位移及沉降數(shù)據(jù)無法判斷水平位移及沉降是否已經(jīng)穩(wěn)定；

2）基坑水平位移量無明顯陡增現(xiàn)象，基坑沉降量在第 42 期后出現(xiàn)陡增現(xiàn)象；

3）建筑水平位移及沉降量與基坑沉降量出現(xiàn)陡增現(xiàn)象基本同期出現(xiàn)；

4）位于住宅一側(cè)的基坑最終沉降量較大值集中在房屋中部區(qū)域，位于住宅一側(cè)的基坑最終水平位移無明顯規(guī)律；

5）通過建筑最終水平位移可知，橫向而言，靠基坑一側(cè)與小區(qū)內(nèi)側(cè)水平位移量基本相同，說明建筑水平位移在橫向表現(xiàn)為平移；縱向而言，住宅中部總體水平位移大于兩側(cè)，說明建筑水平位移在縱向表現(xiàn)為不均勻水平位移，即建筑陽角處水平位移較大；根據(jù)基坑監(jiān)測資料表明，住宅總體向基坑一側(cè)發(fā)生水平位移；

6）通過住宅沉降觀測結(jié)果可知，橫向而言，靠基坑一側(cè)建筑沉降量總體大于小區(qū)內(nèi)側(cè)，說明建筑沉降在橫向表現(xiàn)為不均勻沉降；縱向而言，住宅中部總體沉降大于兩側(cè)，說明建筑沉降在縱向表現(xiàn)為不均勻沉降。

5.3 結(jié)構(gòu)自身缺陷和外力造成的損傷對房屋結(jié)構(gòu)的影響

1）住宅底層設(shè)置了一道縱向砌體填充墻，同時基坑水平位移及沉降與建筑水平位移及沉降間具有一定的相關(guān)性，說明建筑不均勻沉降、傾斜及底部填充墻開裂的外因是基坑水平位移及沉降，內(nèi)因是縱向填充墻較少且變形能力及承載力（強度）較框架弱，導(dǎo)致開裂變形現(xiàn)象集中于填充墻。

2）檢測現(xiàn)場完成之時的房屋主要表現(xiàn)為不均勻沉降導(dǎo)致填充墻出現(xiàn)明顯開裂等損傷，但框架梁柱及其節(jié)點上未發(fā)現(xiàn)明顯開裂、變形等損傷，即不均勻沉降尚未明顯影響梁柱等承重結(jié)構(gòu)及其構(gòu)件的承載性能。

5.4 規(guī)范變遷的影響

住宅梁柱節(jié)點域抗剪能力不足是導(dǎo)致結(jié)構(gòu)安全性能降低的主要原因之一，結(jié)合相關(guān)文獻進行分析得知，梁柱節(jié)點抗剪承載力不足主要有以下幾方面原因。

1）規(guī)范提高：新版 GB 50011－2010《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》［7］及 GB 50010－2010《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》［8］對節(jié)點核心區(qū)抗剪計算中的強節(jié)點系數(shù)進行了提高，在本項目中體現(xiàn)在舊版規(guī)范［9，10］二級框架結(jié)構(gòu)的強節(jié)點系數(shù)為 1.20，而新版規(guī)范中的該系數(shù)為 1.35，規(guī)范強節(jié)點系數(shù)的提高直接導(dǎo)致節(jié)點域抗剪計算時的剪力設(shè)計值比舊版規(guī)范增大 1.125 倍。

2）梁截面尺寸影響：個別梁截面尺寸低于該側(cè)柱截面尺寸的 0.5 倍，節(jié)點核心區(qū)截面有效驗算寬度降低，導(dǎo)致節(jié)點域剪力限值降低。

3）梁柱軸線偏心影響：個別梁柱中線不重合且偏心大于柱寬的 0.25 倍，核心區(qū)截面的有效驗算寬度一定程度的降低，導(dǎo)致節(jié)點域剪力限值降低。

4）節(jié)點核心區(qū)混凝土強度影響：梁柱節(jié)點核心區(qū)混凝土強度較低（最高 C 25），導(dǎo)致核心區(qū)節(jié)點域剪力限值降低。

6 結(jié)語

通過本項目的檢測鑒定過程，可為類似項目提供以下經(jīng)驗以供參考：

1）當(dāng)被鑒定建筑周邊有正在施工的基坑或在使用歷史上出現(xiàn)基坑在其周邊施工的工況時，在評定該建筑的安全性時，應(yīng)充分考慮基坑變形對其安全性能的影響；

2）考慮基坑變形對被鑒定建筑結(jié)構(gòu)安全性影響時，應(yīng)結(jié)合臨近建筑一側(cè)基坑變形與建筑沉降及水平位移，著重分析基坑變形與建筑變形間的關(guān)系，進而分析所產(chǎn)生變形對建筑結(jié)構(gòu)安全的影響；

3）分析時應(yīng)區(qū)分建筑面向基坑一側(cè)沉降規(guī)律與背向基坑一側(cè)沉降規(guī)律是否一致，同時也應(yīng)注意建筑不均勻變形的數(shù)據(jù)，以正確分析建筑沉降及基坑變形對建筑安全性的影響；

4）為了切實確保基坑施工期間基坑周邊建筑的安全，應(yīng)在基坑施工前和施工完成后及時進行建筑的證據(jù)保全檢測工作，以免造成施工完成后建筑出現(xiàn)安全隱患而無法有效確定基坑施工是否造成影響的困難。Q