莫潤峰

（廣東省建筑材料研究院有限公司）

0 引言

為了節(jié)約資源，實現(xiàn)資源利用最大化，舊改對于建筑市場是未來一個大趨勢。因為歷史問題而存在的舊廠房未必需要拆除重建，本文通過對一個既有混合結(jié)構(gòu)廠房的檢測鑒定，探討對簡易混合結(jié)構(gòu)廠房的鑒定方法，并為后續(xù)加固改造設(shè)計提出合理的建議，以便滿足后續(xù)使用的要求。

1 工程概況

某地一建筑為單層單跨簡易廠房，平面尺寸為54.7m×20.0m，平面布置較為規(guī)整，檐口高度約為5.0m，橫向受力構(gòu)件為鋼柱，三角鋼屋架；縱向未設(shè)置柱間支撐，而在鋼柱間貼砌燒結(jié)磚砌體墻兼作縱向抗側(cè)力構(gòu)件；山墻為燒結(jié)磚墻+磚扶壁柱；屋面為單層彩鋼瓦坡屋面。該廠房建于2002 年并投入使用，由于建設(shè)前期沒有經(jīng)過正規(guī)的設(shè)計，導(dǎo)致目前該廠房可能存在較大的安全隱患?，F(xiàn)階段該廠房作半加工半儲蓄倉使用。平面布置圖如圖1 所示。

圖1

2 現(xiàn)場檢測與查勘

2.1 結(jié)構(gòu)體系檢查及使用情況調(diào)查

從結(jié)構(gòu)體系角度看，該建筑為單層簡易鋼+砌體混合結(jié)構(gòu)廠房，現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)問題如下：

⑴屋面水平支撐為交叉圓鋼（實測φ9），未見張緊措施；

⑵鋼柱間燒結(jié)磚圍護(hù)墻兼做縱向抗側(cè)力構(gòu)件，現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)圍護(hù)墻未與鋼柱拉結(jié)，且墻體通高未設(shè)置圈梁等整體性構(gòu)造措施；

⑶屋面三角鋼桁架端部第二節(jié)間斜腹桿普遍缺失；

⑷縱向燒結(jié)磚墻窗洞寬3m，窗頂未設(shè)置混凝土過梁，已超過了《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB50003-2011）[1]第7.2.1 條規(guī)定的采用鋼筋磚過梁時1.5m 的跨度界限要求；

從使用情況角度看，該廠房現(xiàn)處于使用狀態(tài)，該廠房無腐蝕、高溫、振動環(huán)境等不良環(huán)境。

2.2 主體結(jié)構(gòu)變形測量

現(xiàn)場選取該建筑結(jié)構(gòu)陽角部位進(jìn)行側(cè)向位移測量。測量結(jié)果表明該建筑廠房結(jié)構(gòu)頂點側(cè)向位移范圍為0.8～3.6mm（H/4000～H/1000），均未超過《工業(yè)建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》（GB50144-2019）[2]第7.3.9 條規(guī)定的單層鋼結(jié)構(gòu)廠房鋼柱的使用性等級按結(jié)構(gòu)水平位移影響評定時的A 級界限（≤H/1000）。

2.3 砌筑砂漿強度檢測

現(xiàn)場使用貫入式砂漿強度檢測儀對該建筑部分磚墻部位進(jìn)行砂漿強度檢測。結(jié)果表明，抽檢的砌體墻砂漿強度值為1.5MPa，砂漿強度不滿足《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（GB 50011-2010）[3]第3.9.2 條規(guī)定的普通磚的砌筑砂漿實際達(dá)到的強度等級不應(yīng)低于M5 的要求。

2.4 砌體縱墻高厚比驗算

根據(jù)《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB50003-2011）第5.1.3 條：對于上端為自由端的構(gòu)件，計算高度：

H0=2H=10000mm

根據(jù)《砌體設(shè)計規(guī)范》6.1.3 條：

自承重墻，μ1=1.32。

根據(jù)《砌體設(shè)計規(guī)范》6.1.3 條：

有門窗洞口，1/5H ≤hs ＜4/5H，μ2=max ((1－0.4bs/s)，0.7)=max((1－0.4×3000/6000)，0.7)=0.80

根據(jù)《砌體設(shè)計規(guī)范》第6.1.1 條：

允許高厚比[β]=22.00

β=H0/h=10000/180=55.56≥μ1μ2[β]=1.32×0.80×22.00=23.23

即：該建筑縱墻高厚比不滿足規(guī)范要求。

2.5 鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點連接構(gòu)造檢查

根據(jù)現(xiàn)場實際檢測條件，對現(xiàn)場鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點連接構(gòu)造檢查情況如下：

該建筑鋼屋架上弦桿及下弦桿構(gòu)件采用雙角鋼，豎杠和斜腹桿采用單角鋼，節(jié)點均為簡易焊接節(jié)點，多數(shù)未設(shè)置節(jié)點板。

2.6 鋼材品種檢測

按照《鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)場檢測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50621-2010）[4]第11 章推薦方法，采用化學(xué)成分分析方法判斷國產(chǎn)結(jié)構(gòu)鋼鋼材品種，根據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)第11.3.1 條及條文說明，該樣品Mn 含量分別為0.508%，0.335%，均在0.30%～0.80%區(qū)間范圍內(nèi)，可判斷該樣品屬于碳素結(jié)構(gòu)鋼；但其C 含量為分別為0.277%及0.231%，均超過《碳素結(jié)構(gòu)鋼》（GB/T 700-2006）[5]規(guī)定的Q235 鋼C 含量0.2%的上限值；用公式（σb=285+7C+2Si+0.06Mn+7.5 p，以0.01%計）大致推斷樣品抗拉強度范圍，可算出兩塊樣品的抗拉強度分別為536.4N/mm2、543.8N/mm2，均超過《碳素結(jié)構(gòu)鋼》（GB/T 700-2006）第5.4.6 條表2 規(guī)定的關(guān)于Q235 牌號抗拉強度區(qū)間（370～500）N/mm2的上限值。說明該樣品為含碳量超標(biāo)的碳素結(jié)構(gòu)鋼。

3 上部結(jié)構(gòu)驗算分析

3.1 基本信息

該建筑建于2002 年，根據(jù)《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50023-2009）[6]第1.0.4～1.0.5 條規(guī)定,按C 類建筑進(jìn)行抗震鑒定。建筑抗震鑒定基本信息：

房屋建造年代：2002；基本風(fēng)壓：0.5kN/m2；上部結(jié)構(gòu)類型：簡易鋼+砌體混合結(jié)構(gòu)；建筑物安全等級：二；房屋總高/層數(shù)：單層5.0m；地面粗糙度：B。

抗震承載力驗算參數(shù)取值見表1。

表1 抗震承載力驗算參數(shù)取值

3.2 場地、地基和基礎(chǔ)

根據(jù)《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50023-2009）第4.2.2 條規(guī)定，7 度時地基基礎(chǔ)現(xiàn)狀無嚴(yán)重靜載缺陷的乙類、丙類建筑，可不進(jìn)行地基基礎(chǔ)的抗震鑒定。經(jīng)現(xiàn)場檢測，該建筑室外地臺、室內(nèi)地面及各柱、墻腳均未發(fā)現(xiàn)明顯的沉陷、錯位現(xiàn)象，上部結(jié)構(gòu)構(gòu)件無不均勻沉降裂縫和明顯的傾斜現(xiàn)象，故被檢測房屋基礎(chǔ)現(xiàn)狀可評為無嚴(yán)重靜載缺陷的丙類房屋，符合上述條件，故可不進(jìn)行地基基礎(chǔ)的抗震鑒定。

3.3 抗震構(gòu)造措施核查

該建筑為簡易單層混合結(jié)構(gòu)廠房，磚墻作為鋼結(jié)構(gòu)縱向抗側(cè)力構(gòu)件在現(xiàn)行規(guī)范中無對應(yīng)的建筑類別，因此本次抗震鑒定參照《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（GB 50011-2010）2016 年版，按第9.2 節(jié)單層鋼結(jié)構(gòu)廠房及9.3 節(jié)單層磚柱廠房對應(yīng)的條款逐條核查抗震構(gòu)造措施。核查結(jié)果表明：受檢廠房以磚墻作為柱間支撐，僅上弦設(shè)置交叉圓鋼支撐，且無張緊措施，不滿足規(guī)范第9.2.2 條第一款6、7 度宜采用柱間支撐，也可采用剛接框架及第三款屋蓋應(yīng)設(shè)置完整的支撐系統(tǒng)的要求；并且該結(jié)構(gòu)無圈梁、無臥梁，不滿足規(guī)范第9.3.12 條和第9.3.13 條的要求。綜上所述，該廠房結(jié)構(gòu)抗震構(gòu)造措施不滿足標(biāo)準(zhǔn)的要求。

3.4 承載力驗算

本次根據(jù)現(xiàn)場檢測結(jié)果對該建筑結(jié)構(gòu)的承載力進(jìn)行驗算分析，采用中國建筑科學(xué)研究院結(jié)構(gòu)研究所PKPM 系列鋼結(jié)構(gòu)計算模塊，根據(jù)相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)要求，進(jìn)行了計算分析，驗算模型如圖2。

圖2

3.5 結(jié)構(gòu)承載力驗算分析

根據(jù)結(jié)構(gòu)驗算分析結(jié)果，該廠房鋼柱平面外穩(wěn)定應(yīng)力比及長細(xì)比超限，跨中第二節(jié)間斜腹桿平面內(nèi)應(yīng)力比超限，鋼屋架下弦桿平面外計算長度為10m，導(dǎo)致平面外長細(xì)比大于《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50017-2017）[7]第7.4.6 條受壓桿長細(xì)比150 限值的要求，同時也大于受拉桿長細(xì)比350 的限值要求，進(jìn)而導(dǎo)致下弦桿平面外穩(wěn)定應(yīng)力比超限。

3.6 結(jié)構(gòu)變形驗算分析

該廠房三角桁架端部第二節(jié)間斜腹桿缺失，在桁架節(jié)點鉸接的假定下，端部第二節(jié)間桿件形成機構(gòu)，在豎向荷載及水平風(fēng)荷載工況下變形失真，結(jié)構(gòu)變形驗算結(jié)果詳見圖3。

圖3

4 處理建議

根據(jù)現(xiàn)場檢測及結(jié)構(gòu)驗算結(jié)果分析，該廠房的鋼屋架及砌體墻不滿足構(gòu)造和承載力驗算要求，考慮到后續(xù)使用的需要，提出如下建議：

⑴對廠房砌體墻采用鋼筋網(wǎng)水泥砂漿面層法加固，并在墻頂增設(shè)圈梁或采取等效整體措施，同時窗洞頂補充鋼筋混凝土過梁；

⑵將鋼屋架端部第二節(jié)間腹桿補齊，避免形成機構(gòu)；

⑶對平面外長細(xì)比不足的鋼構(gòu)件增設(shè)平面外支撐，或進(jìn)行加固；

⑷對廠房鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行除銹防腐處理；

⑸加強結(jié)構(gòu)后續(xù)使用過程中的維護(hù)與管理，如發(fā)現(xiàn)異常需及時處理。

5 結(jié)語

設(shè)計上，該混合結(jié)構(gòu)廠房存在諸多不合理的地方，在檢測鑒定的過程中需要我們嚴(yán)格結(jié)合現(xiàn)行相關(guān)的規(guī)范去檢查分析，才能更準(zhǔn)確、更有針對性、更有效地給后續(xù)加固改造提出建議。

該類混合結(jié)構(gòu)建筑普遍存在于建筑市場，但隨著時代的進(jìn)步，行業(yè)的監(jiān)管規(guī)范化，它們也需要符合現(xiàn)行規(guī)范的要求。通過對建筑結(jié)構(gòu)的檢測鑒定，進(jìn)行后續(xù)的加固改造，可以做到節(jié)約社會資源，實現(xiàn)經(jīng)濟利益最大化。