米志敏

（山西人居土木工程檢測(cè)有限公司，山西 太原 030000）

0 引言

我國(guó)現(xiàn)有的農(nóng)村居民房以磚混結(jié)構(gòu)為主，且多為單層樓建筑。由于成本和施工技術(shù)水平的限制，大部分農(nóng)村居民住房沒有遵循我國(guó)安全抗震規(guī)范進(jìn)行施工，且鄉(xiāng)村施工企業(yè)往往依照傳統(tǒng)施工方案進(jìn)行施工，部分施工原材料也存在不合格現(xiàn)象。我國(guó)廣大鄉(xiāng)村傳統(tǒng)農(nóng)村居民住房不能達(dá)到當(dāng)?shù)貞?yīng)有的抗震要求，在發(fā)生緊急情況時(shí)會(huì)對(duì)鄉(xiāng)村民眾的生命安全產(chǎn)生影響，特別是在大型地震帶地區(qū)，更應(yīng)該注重磚混結(jié)構(gòu)的安全性能。

1 工程概況

在山西太原某村單層磚混結(jié)構(gòu)房屋安全性能鑒定工作中，對(duì)農(nóng)村居民住房承重結(jié)構(gòu)子單元進(jìn)行抗震檢驗(yàn)，利用東華試驗(yàn)系統(tǒng)對(duì)房屋抗震強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)試。山西太原某村地區(qū)抗震烈度均為7級(jí)。該農(nóng)村居民房首次建成時(shí)間為1992年，在2010年得到了整體翻修，采用木瓦坡屋頂，屋頂框架采用木框架，縱向?yàn)闄_條，橫向?yàn)槟敬?，上部為木護(hù)壁和瓦片[1]。架構(gòu)平面如圖1所示。

圖1 山西太原某村某單坡屋頂砌體房屋建筑平面圖

2 農(nóng)村典型砌體結(jié)構(gòu)房屋安全性檢測(cè)

該課題從房屋外觀質(zhì)量檢測(cè)、房屋側(cè)向位移檢測(cè)、房屋墻體磚和砌筑砂漿強(qiáng)度檢測(cè)、房屋混凝土構(gòu)件強(qiáng)度檢測(cè)、房屋混凝土構(gòu)件鋼筋配置情況、房屋震動(dòng)測(cè)試等方面分析了農(nóng)村典型砌體結(jié)構(gòu)房屋的安全性檢測(cè)方法。

2.1 房屋外觀質(zhì)量檢測(cè)

首先應(yīng)對(duì)房屋外觀進(jìn)行周密地檢查，檢查內(nèi)容包含屋頂、地表、外墻結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)柱、環(huán)梁等構(gòu)件的完好程度。本工程在進(jìn)行外觀質(zhì)量普查時(shí)發(fā)現(xiàn)本農(nóng)村居住房外觀完整，沒有明顯損壞點(diǎn)、主體結(jié)構(gòu)完整且具備一定強(qiáng)度。屋頂未發(fā)現(xiàn)缺磚缺瓦及裂縫；外墻磚塊無裂隙且狀態(tài)良好，但存在砂漿未填滿現(xiàn)象。結(jié)構(gòu)柱和環(huán)梁沒有顯示任何損傷，如暴露的鋼筋生銹，混凝土開裂，蜂巢點(diǎn)蝕。門窗無腐蝕變形現(xiàn)象。地面基本狀況良好，但房屋內(nèi)部存在一條主要裂隙，裂隙寬度最大處達(dá)到近3cm?，F(xiàn)場(chǎng)人員推斷裂隙是因地基發(fā)生沉降而產(chǎn)生的，房屋主人應(yīng)盡快處理該裂隙，以免突發(fā)情況導(dǎo)致危險(xiǎn)。雖然該農(nóng)村居民住房建成時(shí)間較長(zhǎng)，但在2010年進(jìn)行了翻新，即使房子的整體外觀還不錯(cuò)，也需要對(duì)該農(nóng)村居民住房進(jìn)行進(jìn)一步的抗震測(cè)試[2]。

2.2 房屋側(cè)向位移檢測(cè)

本項(xiàng)目測(cè)量人員按照《建筑變形測(cè)量規(guī)范》要求，使用經(jīng)緯儀對(duì)農(nóng)村居民住房進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)，變形監(jiān)測(cè)結(jié)果如表1所示。由表1可知，房屋轉(zhuǎn)角最大傾斜率為3.23‰，屋面最大橫向位移為10mm。而《民用建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》中H≤7m，側(cè)向位移極限為25mm。該農(nóng)村居民住房的橫向位移滿足要求，該農(nóng)村居民住房的傾斜處于正常范疇之內(nèi)[3]。

表1 橫向位移檢測(cè)結(jié)果

2.3 房屋墻體磚和砌筑砂漿強(qiáng)度檢測(cè)

抗震監(jiān)測(cè)人員選擇回彈檢測(cè)法對(duì)該農(nóng)村居住房建筑原料強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)試，選取六堵墻，共劃分36個(gè)測(cè)區(qū)。除去墻面灰泥表層，使磚塊和灰泥暴露于表面，并對(duì)磚塊和灰泥進(jìn)行強(qiáng)度檢測(cè)[4]，見表2。

表2 磚塊和灰泥強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果

在本次試驗(yàn)中，磚塊的平均抗壓強(qiáng)度為10.62MPa，標(biāo)準(zhǔn)抗壓強(qiáng)度為9.73MPa。根據(jù)《砌體工程現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》，當(dāng)磚塊平均抗壓強(qiáng)度超過10MPa時(shí)，磚塊的抗壓強(qiáng)度為MU10，超出《建筑物抗震評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》中對(duì)B類建筑磚塊抗壓強(qiáng)度的規(guī)定。根據(jù)《砌體工程現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》的要求，對(duì)該農(nóng)村居民住房建筑墻體的灰漿進(jìn)行測(cè)驗(yàn)，墻體砂漿平均強(qiáng)度為1.9MPa，而B級(jí)建筑要求砂漿平均強(qiáng)度為2.5MPa，該農(nóng)村居民房砂漿強(qiáng)度不滿足居住要求[5]。

2.4 房屋混凝土構(gòu)件強(qiáng)度檢測(cè)

根據(jù)《回彈法測(cè)試混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)范》，對(duì)結(jié)構(gòu)柱和環(huán)梁進(jìn)行強(qiáng)度測(cè)試，去掉室內(nèi)裝飾面層，讓混凝土暴露于外界并進(jìn)行測(cè)量，檢測(cè)結(jié)果如表3所示。

表3 混凝土強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果

由表3可知，被試混凝土結(jié)構(gòu)柱和環(huán)梁混凝土回彈性強(qiáng)度假設(shè)值分別為19.2MPa和19.7MPa，滿足《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》5.3.4中對(duì)B型建筑結(jié)構(gòu)柱和環(huán)梁混凝土強(qiáng)度的最低要求C15。后續(xù)所建柱和環(huán)梁混凝土強(qiáng)度的建模和計(jì)算均基于此處的假定值[6]。

2.5 房屋混凝土構(gòu)件鋼筋配置情況

根據(jù)《混凝土中鋼筋檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》，采用鋼筋探測(cè)器對(duì)結(jié)構(gòu)柱和環(huán)梁的鋼筋配置進(jìn)行檢測(cè)，并對(duì)2-A結(jié)構(gòu)柱和A-2-3環(huán)梁的鋼筋配置進(jìn)行采樣。檢測(cè)結(jié)果如表4所示。

表4 混凝土構(gòu)件實(shí)際鋼筋配置情況

由表4可知，受試結(jié)構(gòu)柱和環(huán)梁的配筋配置均滿足設(shè)計(jì)要求。

2.6 房屋震動(dòng)測(cè)試

采用東華試驗(yàn)分析系統(tǒng)對(duì)農(nóng)村居住房振動(dòng)狀況和振動(dòng)頻率進(jìn)行監(jiān)測(cè)。由于該農(nóng)村居住房屋頂存在傾斜角度，測(cè)點(diǎn)布置存在一些局限性，所以只在屋頂懸挑設(shè)置9個(gè)測(cè)量點(diǎn)[7]實(shí)測(cè)出房屋震動(dòng)曲線，如圖2和圖3所示。

圖2 豎向震動(dòng)曲線

圖3 橫向震動(dòng)曲線

由圖2和圖3可知，房屋縱向速度峰值為0.23mm/s，橫向速度峰值為0.11mm/s。同時(shí)，建筑縱向一階自振頻率為8.50Hz，橫向?yàn)?4.76Hz。兩者都表明房屋的橫向抗側(cè)剛度均大于其縱向抗側(cè)剛度。

3 農(nóng)村典型砌體結(jié)構(gòu)房屋結(jié)構(gòu)抗震承載力驗(yàn)算

該農(nóng)村居住房房屋主體結(jié)構(gòu)抗震承載力驗(yàn)算的計(jì)算模型如圖4所示。

圖4 主體結(jié)構(gòu)計(jì)算模型

該農(nóng)村居住房房屋主體結(jié)構(gòu)和構(gòu)件尺寸應(yīng)進(jìn)行實(shí)際測(cè)量，磚強(qiáng)度、砂漿強(qiáng)度和混凝土強(qiáng)度應(yīng)以實(shí)驗(yàn)結(jié)果為準(zhǔn)。該農(nóng)村居住房的屋頂具備一定坡度，但在建模時(shí)不對(duì)坡頂進(jìn)行考慮，輸入農(nóng)村居民房高度4m，屋面恒載為4.5kN/m2，活載為0.5kN/m2。地面層級(jí)為b級(jí)，抗震設(shè)計(jì)烈度根據(jù)本地抗震烈度計(jì)算書確定為7級(jí)。利用PKPM建筑施工安全計(jì)算軟件的殼元理論三維組合結(jié)構(gòu)有限元分析模塊計(jì)算房屋自振頻率，得到該農(nóng)村居民房豎向振動(dòng)頻率約為9Hz，橫向振動(dòng)頻率約為16Hz，實(shí)測(cè)豎向振動(dòng)頻率和橫向振動(dòng)頻率分別為8.5Hz和14.8Hz[8]。

質(zhì)心與剛心位置計(jì)算結(jié)果表明，以A軸與1軸交點(diǎn)為原點(diǎn)時(shí)，該農(nóng)村居住房質(zhì)心與剛心位置較為接近。這表明該農(nóng)村居住房結(jié)構(gòu)的布置科學(xué)且合理，在遭遇劇烈震動(dòng)時(shí)不易出現(xiàn)變形，能夠全方位展現(xiàn)出該農(nóng)村居住房原材料的抗震性能。

通過PKPM建筑施工安全計(jì)算軟件的殼元理論三維組合結(jié)構(gòu)有限元分析模塊對(duì)該農(nóng)村居民住房結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震性能計(jì)算。該農(nóng)村居民住房處于抗震設(shè)防烈度為7度的基本設(shè)防烈度下，墻體的抗震效果與抗震抗力之比如圖5所示。由圖5可以看出，該農(nóng)村居民住房抗震驗(yàn)算抗力與效應(yīng)比值均大于1，滿足B類建筑《建筑物抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》的要求。8度地震烈度下墻體的抗力和效應(yīng)比如圖6所示。由圖6可知，在8地震烈度下，墻體的抗力和效應(yīng)比仍然大于1。結(jié)果表明，該農(nóng)村居民住房結(jié)構(gòu)具有良好的抗震性能，超過了原有的7級(jí)抗震烈度，達(dá)到了8級(jí)抗震烈度的水平，能夠抵御住較為強(qiáng)烈的地震?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)量人員還對(duì)該農(nóng)村居民住房結(jié)構(gòu)墻的承載力進(jìn)行了測(cè)試，該農(nóng)村居民住房結(jié)構(gòu)墻的阻荷比處于7.5～27.5之間，遠(yuǎn)大于1，滿足《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》對(duì)墻體承載能力的要求。該農(nóng)村居民住房結(jié)構(gòu)墻的高厚比處于6.0～11范圍之內(nèi)，低于要求高厚比，符合《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》的要求[9]。

圖5 7度抗震驗(yàn)算抗力和效應(yīng)比

圖6 8度抗震驗(yàn)算抗力和效應(yīng)比

4 農(nóng)村典型砌體結(jié)構(gòu)房屋安全性能鑒定

農(nóng)村典型砌體結(jié)構(gòu)房屋安全性能鑒定包括房屋安全性鑒定和抗震檢測(cè)鑒定。

4.1 房屋安全性鑒定

根據(jù)《民用建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》中上部承重結(jié)構(gòu)安全鑒定的有關(guān)規(guī)定，對(duì)上部結(jié)構(gòu)構(gòu)件的安全性、結(jié)構(gòu)完整性和結(jié)構(gòu)側(cè)向位移進(jìn)行了檢測(cè)，得出以下結(jié)論：

（1）在構(gòu)件水平方面，結(jié)構(gòu)柱和環(huán)梁的配筋滿足設(shè)計(jì)要求；混凝土強(qiáng)度滿足《民用建筑可靠性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》標(biāo)準(zhǔn)要求；結(jié)構(gòu)柱橫向位移滿足《民用建筑可靠性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》標(biāo)準(zhǔn)要求，評(píng)價(jià)為Au級(jí)。墻體的抗壓承載力、高厚比滿足《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》的要求，墻體磚的強(qiáng)度滿足《建筑物抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》的要求，但墻體砌體砂漿的強(qiáng)度不滿足《建筑物抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》的要求。根據(jù)《民用建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定，評(píng)定為Au級(jí)。地面上發(fā)現(xiàn)從主入口內(nèi)地板一直延伸到室外水域的裂隙，但未發(fā)現(xiàn)其他明顯裂隙，等級(jí)為Au級(jí)。

（2）結(jié)構(gòu)完整性方面：本農(nóng)村居住房主體結(jié)構(gòu)合理，承重墻質(zhì)量和剛度均達(dá)到要求，評(píng)價(jià)為A級(jí)；本農(nóng)村居住房建筑長(zhǎng)細(xì)比滿足《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》要求，墻體砌體質(zhì)量達(dá)到優(yōu)秀，構(gòu)件狀態(tài)均良好，評(píng)定為A級(jí)。環(huán)梁品質(zhì)、鋼筋混凝土品質(zhì)均符合《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》要求，但該農(nóng)村居民住房建筑沒有設(shè)置基礎(chǔ)環(huán)梁，評(píng)定為B級(jí)。根據(jù)《民用建筑可靠性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》6.3.4規(guī)定，結(jié)構(gòu)完整性評(píng)價(jià)為A級(jí)。

（3）結(jié)構(gòu)側(cè)向位移：結(jié)構(gòu)最大側(cè)向位移為10mm，低于6的限值。達(dá)到《民用建筑可靠性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》5級(jí)，被評(píng)為Au級(jí)。

綜上所述，因?yàn)樵撧r(nóng)村居民房的砂漿強(qiáng)度沒有達(dá)到《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》，墻體不能被評(píng)為Cu級(jí)。而墻體作為該農(nóng)村居民住房的主體承重構(gòu)件，對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)的承重和抗震起著至關(guān)重要的作用，因此整個(gè)上層建筑子單元的安全識(shí)別等級(jí)定位在Cu級(jí)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢查評(píng)價(jià)結(jié)果，建議對(duì)墻體進(jìn)行重新加固，并對(duì)地基抗震程度進(jìn)行抗震驗(yàn)算[10]。

4.2 房屋抗震檢測(cè)鑒定

根據(jù)《建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)》，該建筑抗震能力屬于C類，應(yīng)按照當(dāng)?shù)貥?biāo)準(zhǔn)抗震烈度進(jìn)行計(jì)算。本區(qū)域設(shè)防烈度要求為7，對(duì)抗震措施進(jìn)行校核和抗震計(jì)算。根據(jù)《建筑物抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》中B型抗震鑒定方法，主要從抗震措施和抗震承載力兩個(gè)方面對(duì)其抗震性能進(jìn)行評(píng)價(jià)：

（1）在結(jié)構(gòu)抗震措施方面：通過現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)結(jié)果與《建筑抗震識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)》要求的對(duì)比，得出房屋的高度、層數(shù)、結(jié)構(gòu)體系、整體連接結(jié)構(gòu)均滿足《建筑抗震識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)》要求，墻體砌體灰漿平均強(qiáng)度為1.9MPa，低于《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》的最低限值M2.5。本農(nóng)村居住房承重墻和門洞間的最小寬度為0.37m，未達(dá)到《建筑物地震識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)》中1.0m的最小限制。因此，還應(yīng)該對(duì)建筑物的抗震承載力進(jìn)行檢查[11]。

（2）抗震承載力方面：采用PKPM建筑施工安全計(jì)算軟件的殼元理論三維組合結(jié)構(gòu)有限元分析模塊對(duì)該農(nóng)村居住房的抗震能力進(jìn)行校核，計(jì)算值與實(shí)測(cè)值接近，驗(yàn)證了計(jì)算模型的精準(zhǔn)性。結(jié)果表明，該農(nóng)村住房的結(jié)構(gòu)墻滿足7度和8度抗震力度要求，確保該農(nóng)村居住房的抗震性能足夠優(yōu)秀，能夠保證在高烈度地震下的人民生命安全。

5 結(jié)束語(yǔ)

總之，農(nóng)村典型砌體結(jié)構(gòu)房屋安全性能分析包括房屋安全性鑒定和抗震檢測(cè)鑒定。房屋安全性鑒定包括房屋外觀質(zhì)量檢測(cè)、房屋側(cè)向位移檢測(cè)、房屋墻體磚和砌筑砂漿強(qiáng)度檢測(cè)、房屋混凝土構(gòu)件強(qiáng)度檢測(cè)、房屋混凝土構(gòu)件鋼筋配置情況、房屋震動(dòng)測(cè)試等方面；抗震檢測(cè)鑒定主要是通過結(jié)構(gòu)抗震承載力驗(yàn)算來進(jìn)行。該項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)檢查評(píng)價(jià)認(rèn)為，應(yīng)對(duì)墻體進(jìn)行重新加固；依據(jù)抗震驗(yàn)算分析，房屋結(jié)構(gòu)墻滿足7度和8度抗震力度要求。