李正飛 龍浩

（1.中鋼集團(tuán)武漢安全環(huán)保研究院有限公司 武漢 430081；2.長鑫建設(shè)集團(tuán)有限公司 湖北 恩施 445300）

0 引言

在鋼鐵企業(yè)中有許多上世紀(jì)建造的砌體結(jié)構(gòu)建筑仍在使用，但由于以往對砌體結(jié)構(gòu)的研究不完善，建造水平不高，導(dǎo)致建筑不符合現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的相關(guān)要求，且在使用中發(fā)現(xiàn)其存在各種重大的安全隱患。本文以一處鋼鐵企業(yè)砌體排架結(jié)構(gòu)庫房為例，通過對庫房的檢測，根據(jù)檢測結(jié)果分析缺陷產(chǎn)生的原因并提出了加固設(shè)計(jì)方案，保證建筑在目標(biāo)使用年限的正常安全使用。本加固方案經(jīng)濟(jì)、簡單、具有可實(shí)施性，為存在相同問題的工程提供參考。

1 工程概況

某鋼鐵企業(yè)庫房為單層單跨砌體排架結(jié)構(gòu)，建筑長度21.6 m、跨度7.5 m，排架柱下柱截面尺寸為490 mm×1 000 mm，上柱截面尺寸為490 mm×490 mm；鋼筋混凝土屋面梁為矩形截面，截面尺寸為250 mm×650 mm；屋面板為預(yù)制鋼筋混凝土空芯板，板厚120 mm，寬500 mm；庫房中布置有1臺2 t單軌吊。

該庫房在正常使用過程中發(fā)現(xiàn)北面山墻與西面墻體連接處開裂，由于建造年代較早，設(shè)計(jì)圖紙缺失，為了解庫房結(jié)構(gòu)安全性的現(xiàn)狀，保證在目標(biāo)使用年限內(nèi)庫房能正常使用，需對建筑進(jìn)行檢測。

2 檢測內(nèi)容

為了解建筑產(chǎn)生裂縫的原因及建筑損壞程度，根據(jù)《工業(yè)建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50144—2019）［1］，本次結(jié)構(gòu)檢測主要包括以下項(xiàng)目：①建筑使用條件的調(diào)查；②建筑平面、剖面布置圖實(shí)測；③建筑砌體強(qiáng)度測試；④建筑排架柱及基礎(chǔ)承載能力驗(yàn)算；⑤建筑墻體垂直度情況測試；⑥建筑連接情況檢查；⑦建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件外觀質(zhì)量檢查；⑧地基基礎(chǔ)評估。

3 現(xiàn)場檢測結(jié)果

3.1 使用條件

通過向甲方了解，庫房原設(shè)計(jì)為煉鐵廠儀器庫房，使用多年結(jié)構(gòu)上的作用、使用的環(huán)境均未發(fā)生過改變。庫房北面原為廠房，北面山墻原為廠房墻體，建造庫房時東、西面墻體未與北面山墻設(shè)置連接，后來廠房拆除，僅保留該處山墻和部分墻垛。

3.2 結(jié)構(gòu)布置實(shí)測

建筑平面、剖面布置實(shí)測見圖1、圖2。建筑布置基本合理，南面山墻與東、西面墻體下柱柱頂標(biāo)高及屋面梁標(biāo)高處均設(shè)置200 mm高圈梁，北面山墻未設(shè)置圈梁。

圖1 庫房平面布置（單位：mm）

圖2 庫房剖面布置（單位：mm）

3.3 砌體強(qiáng)度測試

根據(jù)學(xué)者對砌體結(jié)構(gòu)檢測方法及其使用要點(diǎn)的研究［2］，本次檢測采用間接檢測法測試砌體強(qiáng)度，即采用回彈法對磚及砂漿強(qiáng)度進(jìn)行測試，根據(jù)磚及砂漿的測試強(qiáng)度推定砌體強(qiáng)度。根據(jù)《砌體工程現(xiàn)場檢測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50315—2011）［3］，共抽取10個測區(qū)進(jìn)行回彈強(qiáng)度測試。強(qiáng)度測試結(jié)果如下：

1）砂漿強(qiáng)度。經(jīng)測試及計(jì)算，各測位的平均碳化深度為4～6 mm，砂漿強(qiáng)度換算值為4.1～6.2 MPa，砌筑砂漿抗壓強(qiáng)度推定值為5.2 MPa。

2）燒結(jié)磚強(qiáng)度。經(jīng)測試及計(jì)算，各測區(qū)磚抗壓強(qiáng)度平均值為9.59～15.9 MPa，同一檢測單元的強(qiáng)度平均值為13.4 MPa，同一檢測單元的磚抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為12.6 MPa，變異系數(shù)為0.54，普通燒結(jié)磚抗壓強(qiáng)度推定等級為MU10。

3）砌體強(qiáng)度。由以上砂漿及普通燒結(jié)磚的強(qiáng)度測試結(jié)果，根據(jù)《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50003—2011）［4］表3.2.1-1可得：建筑砌體的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值基本能達(dá)到1.5 MPa。

3.4 承載能力驗(yàn)算

本次承載能力驗(yàn)算采用中國建筑科學(xué)研究院建筑工程軟件研究所研發(fā)的PKPM結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件對砌體排架柱及基礎(chǔ)進(jìn)行結(jié)構(gòu)驗(yàn)算。由于設(shè)計(jì)圖紙缺失，部分不明荷載按實(shí)際調(diào)查情況、相關(guān)規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)取值。

3.4.1 荷載取值

1）根據(jù)實(shí)際情況取屋面恒荷載、屋面活荷載及吊車荷載。

2）風(fēng)荷載按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB 50009—2012）可得［5］：基本風(fēng)壓為0.30 kN/m2，地面粗糙度為C類。

3）地震設(shè)計(jì)參數(shù)按《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50011—2010）可得［6］：設(shè)計(jì)地震分組為第一組，抗震設(shè)防烈度為6度，設(shè)計(jì)基本地震加速度0.05g。

3.4.2 構(gòu)件尺寸

1）排架柱按實(shí)測截面尺寸建模。

2）砌體磚及砂漿強(qiáng)度按實(shí)測取值。

3）選取代表性部位人工開挖基礎(chǔ)，該基礎(chǔ)為無筋擴(kuò)展基礎(chǔ)，混凝土強(qiáng)度、基礎(chǔ)截面尺寸及基礎(chǔ)埋置深度均按實(shí)測值進(jìn)行建模計(jì)算。

3.4.3 驗(yàn)算結(jié)果

經(jīng)過建模計(jì)算，砌體排架柱高厚比不超過規(guī)范允許值、抗力與效應(yīng)的比值均大于1滿足要求；基礎(chǔ)臺階寬高比及承載力均滿足要求。

3.5 墻體垂直度測試

采用全站儀及垂球?qū)ㄖw進(jìn)行測試，建筑東面、西面、南面墻體傾斜值為10～15 mm，根據(jù)規(guī)范［1］要求，傾斜值滿足B級要求（＞10、≤30和3H/1 000中的較大值）；北面墻體傾斜值為向北29 mm，傾斜值大于B級的規(guī)定值。

3.6 連接情況檢查

經(jīng)檢查，北面山墻與西面墻體連接處開裂，裂縫最寬處達(dá)10 mm（見圖3（a）），需加固，其余部位建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件間連接基本良好。

3.7 結(jié)構(gòu)構(gòu)件外觀質(zhì)量檢查

通過現(xiàn)場檢查，砌體排架柱、吊車軌道、墻體、屋面梁、屋面板外觀質(zhì)量基本良好，B2柱牛腿處開裂（見圖3（b）），需加固。

圖3 建筑缺陷情況

3.8 地基基礎(chǔ)評估

通過對上部結(jié)構(gòu)的檢測可知，東、西側(cè)墻體垂直度未超過規(guī)范允許值，另外單軌吊運(yùn)行基本正常，說明地基基礎(chǔ)工作正常，無不均勻沉降，地基基礎(chǔ)的安全性滿足要求。

4 缺陷產(chǎn)生的原因分析

本次檢測共發(fā)現(xiàn)兩處缺陷：①北面山墻與西面墻體連接處開裂；②B2柱牛腿處開裂。

1）北面山墻與西面墻體連接處開裂產(chǎn)生的原因?yàn)椋翰鸪袕S房對庫房進(jìn)行改建時未進(jìn)行檢測鑒定，庫房北面山墻原為廠房墻體，建造時與東、西面墻體無連接，后來廠房拆除，僅保留該處山墻和部分墻垛，且在廠房拆除的過程中北面山墻受到擾動，墻體向北傾斜，導(dǎo)致此處出現(xiàn)開裂情況。

2）B2柱牛腿處開裂產(chǎn)生的原因?yàn)椋航?jīng)檢查，該處砌體砌筑方式正確，按《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50003—2011）［4］公式5.5.1-1：

經(jīng)過計(jì)算，該處抗剪承載能力滿足要求，故判斷產(chǎn)生裂縫的原因?yàn)樵撎幨┕べ|(zhì)量較差，導(dǎo)致該處砌體結(jié)構(gòu)抗剪承載能力不夠，不需要所有柱牛腿部位均加固，僅加固B2柱牛腿即可。

5 加固設(shè)計(jì)

通過與甲方溝通，庫房擬使用4 a，預(yù)計(jì)4 a后拆除重建，考慮到施工的難易程度，根據(jù)規(guī)范［7］要求及相關(guān)研究［8］，決定采用外包型鋼法及鋼筋網(wǎng)水泥砂漿面層加固法進(jìn)行加固，型鋼均需做防腐處理。

（1）北面山墻與西面墻體連接開裂處：拆除7線外側(cè)殘余縱向墻體，修整平整；在裂縫兩側(cè)各200 mm寬清除原粉刷層，掛鋼絲網(wǎng)，抹30 mm厚水泥砂漿，并沿柱全高按圖4增加拉結(jié)。

圖4 北面山墻與西面墻體連接處加固方案（單位：mm）

（2）B2柱牛腿處發(fā)生了局壓破壞，出現(xiàn)齒狀裂縫部位：建議先對裂縫進(jìn)行清理，注無收縮水泥基灌漿料，并沿齒狀裂縫處按圖5進(jìn)行加固。

圖5 B5柱牛腿處加固方案（單位:mm）

6 結(jié)語

本文可為遇到相同情況需檢測的建筑提供檢測方向，避免找不到缺陷產(chǎn)生的原因或檢測錯誤。該建筑已加固近半年，開裂處未見裂縫發(fā)展，因此此加固方案具有可實(shí)施性，且施工簡單，加固量較小，能夠較快地進(jìn)行加固處理，解決安全隱患，可供類似缺陷加固提供參考。