何培建，蘇創(chuàng)彬，劉 波

（佛山市順德建筑設(shè)計(jì)院股份有限公司 廣東 佛山 528000）

1 工程概況

廣東佛山某中小學(xué)教學(xué)樓于1992 年設(shè)計(jì)、建成，已使用近30 年，結(jié)構(gòu)主體為磚混結(jié)構(gòu)，其建筑平面如圖1 所示。在區(qū)教學(xué)用房安全普查中，學(xué)校委托某檢測(cè)鑒定公司進(jìn)行了安全鑒定，結(jié)論為“該房屋現(xiàn)時(shí)結(jié)構(gòu)的安全性等級(jí)評(píng)定為Dsu級(jí)，安全性嚴(yán)重不符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)Asu 級(jí)的規(guī)定，嚴(yán)重影響整體承載，須及時(shí)采取措施?！庇捎谝?guī)劃及房屋權(quán)屬的原因，該教學(xué)樓無(wú)法拆除重建，故學(xué)校決定對(duì)其進(jìn)行加固，以滿足后續(xù)使用要求。

圖1 建筑現(xiàn)狀平面Fig.1 Existing Building Condition Floor Plan （mm）

2 建筑的基本現(xiàn)狀及主要鑒定結(jié)果

2.1 基本現(xiàn)狀

該建筑結(jié)構(gòu)主體為砌混結(jié)構(gòu)，地上3層，建筑面積為1 559.92 m2，建筑高度11.0 m，主要跨度7.2 m，首層層高3.9 m，2、3層層高為3.6 m。

結(jié)構(gòu)采用180 mm 厚磚墻承重，設(shè)置有鋼筋混凝土構(gòu)造柱及圈梁，樓面采用鋼筋混凝土梁板結(jié)構(gòu)，外墻飾面為水刷石，墻內(nèi)、天花飾面為混合砂漿抹灰掃白，地面鋪耐磨磚。

2.2 房屋鑒定結(jié)果

砌體采用燒結(jié)普通磚，其抗壓強(qiáng)度檢測(cè)值為MU15，砌體的砂漿強(qiáng)度檢測(cè)值分別為首層1.4 MPa、2層1.5 MPa、3層1.4 MPa，不滿足現(xiàn)行《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)：GB 50023—2009》［1］規(guī)定的限值要求。樓面的鋼筋混凝土梁板的混凝土強(qiáng)度等級(jí)檢測(cè)值為：2、3 層為C30，屋面層為C35，滿足《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范：GB 50010—2010》［2］規(guī)定的限值要求。依據(jù)文獻(xiàn)［1］，該房屋的綜合抗震能力不滿足7度乙類設(shè)防A類砌體建筑的抗震鑒定要求。

3 加固后續(xù)使用年限的確定

后續(xù)使用年限應(yīng)在綜合考慮業(yè)主的改造需求，結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)后確定。可參考的依據(jù)有：

根據(jù)文獻(xiàn)［1］第1.0.4 條，現(xiàn)有建筑應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要和可能，按下列規(guī)定選擇其后續(xù)使用年限：

⑴在20 世紀(jì)70 年代及以前建造經(jīng)耐久性鑒定可繼續(xù)使用的現(xiàn)有建筑，其后續(xù)使用年限不應(yīng)少于30年；在20 世紀(jì)80 年代建造的現(xiàn)有建筑，應(yīng)采用40 年或更長(zhǎng)，且不得少于30年。

⑵在20 世紀(jì)90 年代（按當(dāng)時(shí)施行的抗震設(shè)計(jì)規(guī)范系列設(shè)計(jì)）建造的現(xiàn)有建筑，后續(xù)使用年限不宜少于40年，條件許可時(shí)應(yīng)采用50年。

⑶在2001年以后（按當(dāng)時(shí)施行的抗震設(shè)計(jì)規(guī)范系列設(shè)計(jì)）建造的現(xiàn)有建筑，后續(xù)使用年限宜采用50年。

根據(jù)《既有建筑混凝土結(jié)構(gòu)改造設(shè)計(jì)規(guī)范：廣東省標(biāo)準(zhǔn)DBJ/T 15-182—2020》［3］第3.3.3 條，后續(xù)使用年限宜延續(xù)既有結(jié)構(gòu)的原設(shè)計(jì)使用年限，即取原設(shè)計(jì)使用年限扣除已使用年限作為后續(xù)使用年限。對(duì)于建成年代不太久遠(yuǎn)的既有建筑，按上述的取法，大部分都能夠滿足耐久性要求，無(wú)須做大量的耐久性加固，改造成本比較合理，同時(shí)能滿足業(yè)主的使用要求。

綜上所述，項(xiàng)目擬定的后續(xù)使用年限為30年。

4 砌體結(jié)構(gòu)加固的思路及重點(diǎn)

根據(jù)文獻(xiàn)［1］，對(duì)應(yīng)不同后續(xù)使用年限30年、40年、50年的建筑，其抗震鑒定及加固方法分別定位A、B、C類建筑。對(duì)應(yīng)A、B、C類建筑的加固步驟如圖2所示。

圖2 加固流程思維導(dǎo)圖Fig.2 Reinforcement Design Process Mind Mapping

4.1 構(gòu)造加固及抗震構(gòu)造措施

砌體結(jié)構(gòu)的層數(shù)和總高度限制對(duì)于砌體結(jié)構(gòu)至關(guān)重要，尤其是對(duì)于大開(kāi)間，橫墻較少或很少的砌體結(jié)構(gòu)建筑［4］。砌體房屋的高度和層數(shù)的復(fù)核：本項(xiàng)目為7 度設(shè)防烈度；按文獻(xiàn)［1］表5.2.1的要求，當(dāng)墻厚為180 mm 時(shí)，不應(yīng)超過(guò)5 層，高度不應(yīng)超過(guò)16 m。且各層均布置有教室，其墻體布置是屬于橫向抗震墻較少的房屋，根據(jù)5.2.1 條，其使用高度和層數(shù)應(yīng)分別降低3 m 和1 層，即當(dāng)墻厚為180 mm 時(shí)，不應(yīng)超過(guò)4 層，高度不應(yīng)超過(guò)13 m。同時(shí)該建筑作為教學(xué)樓使用，其設(shè)防類別為乙類（重點(diǎn)設(shè)防類），根據(jù)第5.2.1 表的注3，其層數(shù)應(yīng)再減少1 層且總高度應(yīng)降低3 m，且其抗震墻不應(yīng)為180 mm 普通磚實(shí)心墻，故本工程高度和層數(shù)不應(yīng)超過(guò)10 m 和3 層，且不應(yīng)采用180 mm 普通磚實(shí)心墻。

因此擬對(duì)墻體采用鋼筋混凝土面層加固法，改造為鋼筋混凝土夾板墻結(jié)構(gòu)［5］，加固層厚度為60 mm 鋼筋混凝土面層，墻厚總厚度變成240 mm，由于原墻體外飾面為水刷石，墻內(nèi)為混合砂漿批蕩，減少對(duì)原墻體的擾動(dòng)，加固層擬設(shè)置于墻體的內(nèi)側(cè)。墻體加固大樣如圖3所示。

圖3 墻體加固構(gòu)造Fig.3 Wall Reinforcement Structure （mm）

根據(jù)鑒定報(bào)告，對(duì)本房屋的建筑抗震措施對(duì)照規(guī)范進(jìn)行了逐條判斷及鑒定。其中不滿足的項(xiàng)目為承重外墻盡端至門窗洞邊的最小距離不宜少于1.0 m。加固設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)該段墻采取了特別的加固措施，大樣如圖4所示。

圖4 墻體端部加固構(gòu)造Fig.4 Reinforcement Structure of Wall End （mm）

對(duì)墻體采取了上述兩項(xiàng)加固措施后，對(duì)房屋整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震措施判斷：依據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)：GB 50068—2018》［6］，本工程抗震設(shè)防分類為乙類，抗震設(shè)防烈度為7度，后續(xù)使用年限為30年。A 類砌體房屋，墻體采用鋼筋混凝土面層加固法加固為240 mm 厚。對(duì)高度控制、結(jié)構(gòu)體系、材料強(qiáng)度、整體連接構(gòu)造、局部尺寸限值等項(xiàng)目逐條對(duì)照判斷，滿足抗震設(shè)防要求。結(jié)果如表1所示。

表1 加固后建筑抗震措施核查結(jié)果Tab.1 Verification Results of Seismic Measures of Reinforced Buildings

4.2 抗震承載能力驗(yàn)算

采用樓層綜合能力指數(shù)法驗(yàn)算。當(dāng)房屋結(jié)構(gòu)構(gòu)件的局部尺寸限值不滿足構(gòu)造措施的要求時(shí)，應(yīng)采用樓層綜合樓層綜合能力指數(shù)法進(jìn)行驗(yàn)算。采用PKPM軟件加固模塊，對(duì)房屋進(jìn)行整體建模驗(yàn)算。

根據(jù)文獻(xiàn)［1］第5.2.14 條：①體系影響系數(shù)，由于房屋的結(jié)構(gòu)體系，材料強(qiáng)度、整體連接構(gòu)造設(shè)置滿足第一級(jí)鑒定的要求，故取ψ1=1.0；②局部影響系數(shù)，縱向承載墻體的外墻盡端至門窗洞便距離及縱向承重門窗間墻寬度不滿足獻(xiàn)［1］要求，故縱墻取ψ2=0.9，橫墻取ψ2=1.0。

驗(yàn)算結(jié)果表明：采取混凝土面層加固后，各層的樓層抗震能力的增加系數(shù)均為2.5，各層橫向、縱向加固后樓層平均抗震能力指數(shù)β、加固后樓層綜合抗震能力指數(shù)βs均＞1.0。具體結(jié)果如表2所示。

表2 加固后建筑抗震承載力驗(yàn)算結(jié)果Tab.2 The Result of Seismic Bearing Capacity Checking after Reinforcement

4.3 結(jié)構(gòu)承載力復(fù)核驗(yàn)算

4.3.1 項(xiàng)目的荷載取值

自然條件：本地區(qū)基本風(fēng)壓Wo=0.6 kN/m2，依據(jù)文獻(xiàn)［3］第3.4.4 條，加固設(shè)計(jì)時(shí)采用0.95 倍，即Wo=0.6×0.95=0.57 kN/m2。本工程抗震設(shè)防烈度7 度，設(shè)計(jì)地震分組為第一組，場(chǎng)地類別Ⅲ級(jí)；加固后結(jié)構(gòu)的安全等級(jí)取一級(jí)。

原設(shè)計(jì)的活荷取值為：課室2.0 kN/m2；走廊3.5 kN/m2；樓梯3.5 kN/m2；衛(wèi)生間2.0 kN/m2；上人屋面2.0 kN/m2；不上人屋面0.5 kN/m2。

根據(jù)現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范：GB 50009—2012》［7］，加固設(shè)計(jì)時(shí)活荷取值分別為：課室2.5 kN/m2；走 廊3.5 kN/m2；樓 梯3.5 kN/m2；衛(wèi) 生 間2.5 kN/m2；上人屋面2.0 kN/m2；不上人屋面0.5 kN/m2。

按照“兩票制”相關(guān)規(guī)定，藥品批發(fā)企業(yè)開(kāi)具的銷售發(fā)票項(xiàng)目要填寫齊全，《應(yīng)稅勞務(wù)清單》不被認(rèn)可。因發(fā)票“備注”欄空間有限，企業(yè)每張發(fā)票一般只能開(kāi)具1至3個(gè)品種，發(fā)出的一批貨物一般需開(kāi)具多張發(fā)票，空白發(fā)票本的使用量大幅增加。因稅務(wù)部門對(duì)空白發(fā)票本的領(lǐng)用量有一定限制，全面執(zhí)行“兩票制”后，有可能會(huì)造成企業(yè)空白發(fā)票短缺，發(fā)票無(wú)法隨貨同行，從而影響到企業(yè)正常的發(fā)貨。

依據(jù)文獻(xiàn)［3］第3.4.4 條，考慮后續(xù)使用年限30 年時(shí)，活荷載可乘調(diào)整系數(shù)0.95。

原設(shè)計(jì)荷載分項(xiàng)系數(shù)取值：恒荷載1.2，活荷載1.4，現(xiàn)執(zhí)行荷載分項(xiàng)系數(shù)取值：恒荷載1.3，活荷載1.5。

4.3.2 材料強(qiáng)度的取值

材料強(qiáng)度的取值，取現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)值：砌體采用燒結(jié)普通磚，其抗壓強(qiáng)度檢測(cè)值：MU15。

砌體的砂漿強(qiáng)度檢測(cè)值分別為：首層1.4 MPa；2層1.5 MPa；3層1.4 MPa。

樓面的鋼筋混凝土梁板的混凝土強(qiáng)度等級(jí)檢測(cè)值2、3層為C30，屋面層為C35。

鋼筋強(qiáng)度：Ⅰ級(jí)鋼210 N/mm2，Ⅱ級(jí)鋼300 N/mm2。

采用PKPM 結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件進(jìn)行復(fù)核，墻體構(gòu)件的高厚比、受壓承載力滿足《砌體結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范：GB 50702—2011》［8］、《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范：GB 50003—2011》［9］的要求；梁、板等構(gòu)件的承載力滿足《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范：GB 50011—2010》［10］的要求。

5 其他相對(duì)次要部位及構(gòu)件的加固

走廊欄桿及天面女兒墻的加固：經(jīng)檢查，走廊欄桿及天面女兒墻均為磚砌欄桿，且無(wú)設(shè)置構(gòu)造柱，局部位置有開(kāi)裂，擬全部拆除，采用增設(shè)構(gòu)造柱及混凝土壓頂?shù)拇u砌欄桿或改用不銹鋼欄桿。

對(duì)于樓板開(kāi)裂的部位，鏟除樓板飾面層后，采用改性環(huán)氧樹(shù)脂漿液作高壓灌縫處理，并做好相應(yīng)的防水抗?jié)B措施。

對(duì)2、3層及屋面梁，經(jīng)按現(xiàn)行規(guī)范復(fù)核后，如不滿足承載力要求的采用加大截面法或粘鋼法進(jìn)行加固處理。

天面的防水隔熱層由于已老化，部分已失去作用，擬全部鏟除，重做天面隔熱層及防水層，并配套做好排水系統(tǒng)。

6 基礎(chǔ)的復(fù)核

鑒定報(bào)告對(duì)于地基基礎(chǔ)子單元的安全等級(jí)綜合評(píng)定為Au 級(jí)，即①由于主體結(jié)構(gòu)無(wú)沉降裂縫、變形或位移；垂直度檢測(cè)結(jié)果表明房屋無(wú)明顯垂直度偏差。故該子項(xiàng)“基于地基變形或上部結(jié)構(gòu)反應(yīng)”評(píng)定為Au級(jí)；②由于主體結(jié)構(gòu)未發(fā)現(xiàn)有因地基承載力不足而引起的開(kāi)裂、變形，故該子項(xiàng)“地基承載力”評(píng)定為Au 級(jí)。但上述的評(píng)定均為概念性的，間接的評(píng)定，且由于現(xiàn)行規(guī)范活荷載有所增加（如課室原為2.0 kN/m2，現(xiàn)為2.5 kN/m2），墻體加固時(shí)墻厚增加180 mm 變?yōu)?40 mm，因此有必要對(duì)地基基礎(chǔ)承載力作出估算與復(fù)核。

地基承載力需滿足：

式中：G為恒荷載（kN）；P為活荷載（kN）；S為基礎(chǔ)底面積（m2）；R為地基基礎(chǔ)承載力（MPa）。

對(duì)梁板等的加固基本無(wú)增加結(jié)構(gòu)自重，欄河的加固則欄河自重有所減少，墻體厚度180 mm 加為240 mm厚，而墻重占結(jié)構(gòu)主體總重的30%。

式中：Gjq為加固后墻體自重（kN）；Gq為加固前墻體自重（kN）；G為加固前結(jié)構(gòu)總自重（kN）；Gj為加固后結(jié)構(gòu)總自重（kN）。

按文獻(xiàn)［7］規(guī)定：課室及衛(wèi)生間活載為2.5 kN/m2（原設(shè)計(jì)規(guī)范為2.0 kN/m2），而課室及衛(wèi)生間的面積不超過(guò)總面積的90%，

式中：Pj為加固后活荷載（kN）；P為加固前活荷載（kN）。

根據(jù)文獻(xiàn)［3］第3.4.4 條，考慮后續(xù)使用年限30 年的活荷載調(diào)整系數(shù)為VL=0.95，故有

根據(jù)文獻(xiàn)［3］第4.3.13 條，當(dāng)建筑物已投入使用10 年及以上時(shí)，地基承載力特征值的提高幅度宜取10%～15%。

式中：Rj為提高后的地基基礎(chǔ)承載力（MPa）。

因此對(duì)地基基礎(chǔ)承載力的估算為：

故地基基礎(chǔ)承載力滿足規(guī)范《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范：GB 50007—2011》的要求。

7 結(jié)論

本文對(duì)砌體結(jié)構(gòu)加固所作的分析及加固思路具有普遍性，可作為同類工程的參考。

對(duì)于砌體結(jié)構(gòu)的加固應(yīng)對(duì)應(yīng)影響結(jié)構(gòu)安全的重點(diǎn)部位給予特別重視，本工程的重點(diǎn)部位為砌體墻承重構(gòu)件。

加固所采用的方法及細(xì)部構(gòu)造應(yīng)盡可能減少對(duì)原有結(jié)構(gòu)的損傷及擾動(dòng)，這一點(diǎn)對(duì)砌體結(jié)構(gòu)尤為重要，應(yīng)特別重視并考慮結(jié)構(gòu)的整體牢固性。

加固后使結(jié)構(gòu)質(zhì)量增大或由于按現(xiàn)行規(guī)范［7］活荷載比原來(lái)增大，應(yīng)對(duì)相關(guān)結(jié)構(gòu)、構(gòu)件及地基基礎(chǔ)進(jìn)行必要的驗(yàn)算。