某綜合樓5.12地震后結(jié)構(gòu)的安全性鑒定及處理意見

夏廣錄 牛彥俊 劉俊 王金成

摘要：該綜合樓地震后發(fā)現(xiàn)框架梁、柱、樓梯及填充墻遭受不同程度損傷。本文對(duì)該綜合樓進(jìn)行了安全性檢測鑒定，對(duì)震害原因進(jìn)行了綜合分析，并提出了相應(yīng)的處理意見。

關(guān)鍵詞：地基下沉；墻體裂縫；安全性鑒定；震害原因分析

Abstract: there are varying degrees of damage was found in the beams, columns, stairs and fill the walls of the building after the earthquake. This paper descused through the comprehensive building security detection and identification, a comprehensive analysis on the earthquake damage reasons, and put forward the suggestions.Key words: ground subsidence; cracks in the wall; security identification; earthquake damage reason analysis

中圖分類號(hào)：TU3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：

1、工程概況

該綜合樓于2002年8月開工，2003年9月竣工，建筑面積約7442㎡，建筑總高度為24.58m，為八層框架結(jié)構(gòu)，一層～二層為商鋪，三～八層為住宅，平面布置圖見圖一～圖二。

該綜合樓抗震設(shè)防烈度為8度，結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為二級(jí)，設(shè)計(jì)使用年限為50年，框架抗震等級(jí)為二級(jí)?；A(chǔ)采用鋼筋混凝土平板式片筏基礎(chǔ)，地基處理采用水泥粉噴樁復(fù)合地基，具體做法為鋼筋混凝土平板式片筏基礎(chǔ)均自外軸線外擴(kuò)1.5m，筏板厚度0.4m；其下設(shè)0.9m厚中粗砂墊層，自筏板外邊緣外擴(kuò)1.0m，設(shè)計(jì)要求壓實(shí)系數(shù)≥0.96；設(shè)計(jì)有效樁長11.0m，樁徑0.5m，正三角形布樁，樁體材料采用425號(hào)普通硅酸鹽水泥，摻入比15%，樁心距1.0m，深度進(jìn)入-2層粉土，設(shè)計(jì)要求處理后復(fù)合地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值為200kPa?；炷翉?qiáng)度設(shè)計(jì)等級(jí)：筏基為C35；地基梁：C30；7.180以下所有梁、板、柱均為C30；7.180以上所有梁、板、柱均為C25。

2008年5月12日汶川地震后發(fā)現(xiàn)，該綜合樓地基不均勻下沉，主體結(jié)構(gòu)傾斜，框架梁、柱、樓梯及填充墻不同程度裂縫，為確定該綜合樓的安全性能，建設(shè)單位曾多次組織調(diào)查檢測、分析鑒定，現(xiàn)將主要結(jié)論性意見介紹以后，供有關(guān)人員借鑒參考。

2、檢測內(nèi)容及結(jié)果

2．1、工程場地地質(zhì)情況調(diào)查

根據(jù)綜合樓工程地質(zhì)勘察報(bào)告，該工程場地地基土從上至下為：

① 雜填土，層厚1.9～2.1m，灰褐色。表層主要由煤渣、磚塊、碎石、粉質(zhì)粘土和少量生活垃圾組成，局部夾有灰土，其下成分以粉土為主，內(nèi)含碎石、灰塊、煤渣等。土質(zhì)松散不均，物理力學(xué)性質(zhì)差異大，屬近期人工填土。該層在整個(gè)場地分布。

②-1 粉土，層面埋深0.6～2.2m，層厚9.2～9.6m，遍布整個(gè)場地，在地基處理區(qū)域內(nèi)該層上部為0.85～1.07m厚砂夾石墊層。淺黃色，土質(zhì)不均勻，局部含粘土巖角礫，鈣質(zhì)結(jié)核及植物根系，濕～很濕，可塑～軟塑狀態(tài)。

②-2粉土，層面埋深10.7～11.9m，層厚9.2～9.6m，遍布整個(gè)場地?；液谏临|(zhì)不均勻，含鈣質(zhì)結(jié)核及少量有機(jī)質(zhì)，有輕微臭味，見根、蟲孔，孔徑2.0～5.0mm，濕，稍密。

③ 中砂，層面埋深18.7～19.8m，層厚0.5～0.8m，灰黃，飽和，稍密～中密，主要由石英、長石礦物顆粒組成，級(jí)配不良。

④ 圓礫，層面埋深19.7～20.5m，揭穿層厚1.0～1.5m，雜色，主要由變質(zhì)石英巖，花崗巖組成。礫間填充中、細(xì)砂。中密，級(jí)配良好，磨圓度中等，圓礫呈次渾圓、次棱角狀。

2．2、地基基礎(chǔ)檢測

為查明該綜合樓地基基礎(chǔ)現(xiàn)狀，沿建筑物外墻邊緣布置1個(gè)探槽（TC），3個(gè)水泥粉噴樁鉆芯取樣鉆孔（ZK1、ZK2、ZK3），3個(gè)樁間土原位測試鉆孔（ZK4、ZK5、ZK6），查明筏板厚度、墊層厚度、處理寬度、壓實(shí)系數(shù)及水泥粉噴樁處理質(zhì)量等。經(jīng)開剖調(diào)查，該綜合樓基礎(chǔ)為鋼筋混凝土平板式片筏基礎(chǔ)，地基處理采用水泥粉噴樁復(fù)合地基，筏板層面埋深為1.4～1.6m，筏板厚度為0.38～0.40m，筏板的處理范圍外墻外邊緣外延寬度為1.35m。檢測結(jié)果表明，褥墊層材料及壓實(shí)系數(shù)等均不滿足設(shè)計(jì)要求；所抽檢的水泥粉噴樁樁長、樁底持力層等基本滿足設(shè)計(jì)要求；所抽檢的水泥粉噴樁樁身均連續(xù)，未發(fā)現(xiàn)斷樁，巖芯多呈半柱狀或柱狀，完整性較差；所抽檢的水泥粉噴樁樁身強(qiáng)度較低，離散度較大；水泥粉噴樁復(fù)合地基樁間土處理效果（特別是11.5m以下）較差；水泥粉噴樁復(fù)合地基軟弱下臥層承載力及復(fù)合地基變形驗(yàn)算均滿足要求。

2.3、變形觀測

（1）、相對(duì)沉降觀測

采用水準(zhǔn)儀對(duì)綜合樓進(jìn)行相對(duì)沉降觀測。地基基礎(chǔ)不均勻沉降具有北側(cè)重，南側(cè)輕，兩端輕，中部嚴(yán)重的特點(diǎn)。檢測結(jié)果表明，綜合樓地基基礎(chǔ)的傾斜為0.6～8.5‰，基礎(chǔ)最大局部傾斜8.5‰，不滿足規(guī)范要求。

（2）、累計(jì)沉降觀測

為了對(duì)綜合樓總體沉降趨勢做出準(zhǔn)確判定，以綜合樓原設(shè)置的7個(gè)沉降觀測點(diǎn)（永久性）為基準(zhǔn)，采用水準(zhǔn)儀對(duì)綜合樓進(jìn)行沉降觀測，將本次沉降觀測數(shù)據(jù)與2008年6月沉降觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比。該綜合樓7個(gè)觀測點(diǎn)累計(jì)沉降值見下表：

累計(jì)沉降觀測結(jié)果表明，該綜合樓2008年6月至檢測鑒定時(shí)（2011年5月）地基累計(jì)沉降為-4～-26mm，地基基礎(chǔ)沉降有收斂趨勢，但未完全收斂。

（3）、傾斜觀測

采用經(jīng)緯儀對(duì)綜合樓頂點(diǎn)位移進(jìn)行了觀測，綜合樓頂點(diǎn)位移為45mm～185mm之間，整體傾斜率為1.83‰～7.53‰，不滿足規(guī)范要求。

2.4、上部承重結(jié)構(gòu)

（1）、混凝土強(qiáng)度、鋼筋配置、截面尺寸檢測

根據(jù)規(guī)范要求及現(xiàn)場實(shí)際情況，混凝土強(qiáng)度檢測抽取150個(gè)構(gòu)件，鋼筋配置檢測抽取200個(gè)構(gòu)件，截面尺寸測量抽取160個(gè)構(gòu)件。檢測結(jié)果表明，45根框架柱、37道現(xiàn)澆梁混凝土強(qiáng)度不滿足設(shè)計(jì)要求，現(xiàn)澆板混凝土強(qiáng)度均滿足設(shè)計(jì)要求；主筋配置數(shù)量均滿足設(shè)計(jì)要求、41個(gè)構(gòu)件保護(hù)層厚度不滿足規(guī)范要求；42個(gè)構(gòu)件截面尺寸不滿足規(guī)范要求。

2.4、裂縫檢測

（1）、填充墻體裂縫

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，填充墻體不同程度受損，具有如下特點(diǎn)和規(guī)律：

①、從裂縫輕重程度來看：墻體均出現(xiàn)不同程度裂縫，具有下層重，上層輕的特點(diǎn)。

②、從裂縫出現(xiàn)的部位來看：絕大多數(shù)裂縫出現(xiàn)在框架梁、框架柱與填充墻連接處和窗間墻、窗肚墻、門窗洞口及消火栓的四周部位。

③、從裂縫的形狀來看：大部分裂縫為“×”形，框架梁、框架柱與填充墻連接處為“∏”形，部分為水平裂縫、斜向裂縫、垂直裂縫。

④、從裂縫開展程度來看：大部分裂縫寬度在0.3～5.0㎜之間，個(gè)別達(dá)到10.0㎜，在一～四層填充墻體上有相當(dāng)數(shù)量裂縫貫穿墻體。

（2）、框架梁裂縫

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，裂縫具有如下特點(diǎn)，裂縫主要集中在一～四層，其中三層出現(xiàn)裂縫的框架梁最多；從裂縫形態(tài)來看，多數(shù)為斜向裂縫，且貫穿整個(gè)梁高；從裂縫開展程度來看，裂縫寬度在0.05～1.2㎜之間。從裂縫的分布部位看，裂縫主要集中在整個(gè)D軸及靠近D軸一側(cè)的框架梁上，縱向框架梁上裂縫多于橫向框架梁裂縫。

（3）框架柱裂縫

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，裂縫主要集中在一～二層，一層23×D、30×D框架柱裂縫出現(xiàn)在柱根部，一層D×12框架柱裂縫出現(xiàn)在柱頂部，為斜向及水平裂縫，裂縫寬度在0.1～0.5之間。二層A×8、A×10、A×12框架柱出現(xiàn)環(huán)向水平裂縫，裂縫寬度在0.2～0.5㎜之間。

（4）、現(xiàn)澆板裂縫

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，四層B～C×14～16、五層B～C×8～10、六層B～C×2～4現(xiàn)澆板，在跨中出現(xiàn)裂縫，寬度在0.05～0.2㎜之間。

（5）、樓梯間裂縫

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，部分樓梯梁、梯板及休息平臺(tái)板出現(xiàn)裂縫，在一層～三層梯板及休息平臺(tái)發(fā)現(xiàn)存在不同程度的裂縫；大部分裂縫寬度在0.1～1.0㎜之間。

2.6、現(xiàn)場其它情況核查

（1）、在樓梯間部位原設(shè)計(jì)設(shè)有電梯井，為剪力墻結(jié)構(gòu)。通過現(xiàn)場核查，施工中取消電梯井結(jié)構(gòu)部分。

（2）、一～二層A～B軸之間原設(shè)計(jì)設(shè)有200×200㎜構(gòu)造柱，現(xiàn)場檢測發(fā)現(xiàn)，一層A～B軸之間2、6、8、12、14、18、21、25、27、31軸線處構(gòu)造柱取消，二層相同位置未設(shè)置構(gòu)造柱。

（3）通過現(xiàn)場檢測發(fā)現(xiàn)，多數(shù)填充墻由加氣混凝土塊與粘土磚混合砌筑，不符合原設(shè)計(jì)“框架填充墻用加氣砼砌塊”的要求。

3、結(jié)構(gòu)抗震鑒定

（1）、結(jié)構(gòu)體系

該綜合樓為八層框架結(jié)構(gòu)，一、二層層高均為3.6m，三～八層層高為2.9m，建筑總高度為24.75m，總高度規(guī)范的規(guī)定；長度為71.25m，寬度為13.5m，長度方向設(shè)置伸縮縫；該綜合樓平面呈“一”字型布置，平面較簡單、規(guī)則，二～三層間豎向剛度突變較大；取消了電梯井，削弱了結(jié)構(gòu)整體抗側(cè)力系統(tǒng)能力。

（2）、構(gòu)造措施

一～二層構(gòu)造柱設(shè)置不滿足設(shè)計(jì)要求，部分框架柱、框架梁的截面尺寸不滿足規(guī)范要求，框架柱縱向鋼筋配筋率滿足規(guī)范要求，部分框架柱箍筋不滿足規(guī)范要求，框架梁端縱向受拉鋼筋配筋率滿足規(guī)范要求，框架梁箍筋不滿足規(guī)范要求。

4、計(jì)算復(fù)核

采用中國建筑科學(xué)研究院多高層PKPM系列結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件對(duì)該綜合樓主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行驗(yàn)算，構(gòu)件截面尺寸按設(shè)計(jì)取值，材料強(qiáng)度值按實(shí)測均值取值。驗(yàn)算結(jié)果可知：剪重比滿足規(guī)范要求，位移角不滿足規(guī)范要求，軸壓比部分不滿足規(guī)范要求，框架梁、框架柱承載力各層均存在部分構(gòu)件抗震承載力不足的情況，現(xiàn)澆板承載力基本滿足規(guī)范要求。

5、安全性鑒定評(píng)級(jí)

將該綜合樓作為一個(gè)鑒定單元，綜合地基基礎(chǔ)、上部承重結(jié)構(gòu)的鑒定結(jié)果，根據(jù)《民用建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》（GB50292-1999）的規(guī)定評(píng)級(jí)如下：

6、震害原因分析

（1）、原設(shè)計(jì)在建筑物北側(cè)每個(gè)單元口設(shè)置了鋼筋混凝土剪力墻電梯井，施工時(shí)取消了鋼筋混凝土剪力墻電梯井，使建筑物抗側(cè)移剛度降低，導(dǎo)致建筑物在x、y兩個(gè)方向的層間位移均不滿足規(guī)范要求。

（2）、底部兩層為商鋪，填充墻較少，比較柔弱，三層以上為住宅，在二～三層間豎向剛度突變。

（3）、該建筑物相鄰柱間沉降差較大，褥墊層材料及壓實(shí)系數(shù)不滿足設(shè)計(jì)要求，水泥粉噴樁復(fù)合地基樁間土處理效果較差。

（4）、填充墻多數(shù)由加氣混凝土塊與粘土磚混合砌筑，兩種材料彈性模量差異較大，地震時(shí)變形不協(xié)調(diào)。

7、適修性評(píng)價(jià)

根據(jù)該綜合樓鑒定結(jié)論，應(yīng)對(duì)該綜合樓的適修性進(jìn)行評(píng)價(jià)。綜合分析認(rèn)為，該綜合樓難以改造，適修性差，適修性評(píng)為Cr級(jí)，應(yīng)針對(duì)加固修復(fù)或拆除重建兩方案，經(jīng)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)評(píng)估后再作選擇。

8、結(jié)語

由該綜合樓的安全性鑒定結(jié)論可以看出，基礎(chǔ)的不均勻沉降和上部結(jié)構(gòu)的變形對(duì)建筑整體承載會(huì)產(chǎn)生明顯的影響，導(dǎo)致整個(gè)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生嚴(yán)重的變形與裂縫等病害。故在以后的工程實(shí)踐中，對(duì)地基基礎(chǔ)的處理和結(jié)構(gòu)選型必須充分重視；在施工過程中應(yīng)慎重對(duì)待結(jié)構(gòu)改動(dòng)，特別在地震設(shè)防區(qū)尤為關(guān)鍵；同時(shí)在決定加固改造時(shí)必須進(jìn)行適修性評(píng)價(jià)，對(duì)加固修復(fù)與拆除重建兩方案須經(jīng)詳細(xì)的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)評(píng)估后再作決定。一般來說，從技術(shù)的角度上講該綜合樓是可以加固的，也可以在滿足現(xiàn)行規(guī)范后進(jìn)行使用功能的適當(dāng)轉(zhuǎn)換；至于是否拆除重建，業(yè)主方也可在充分考慮經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、重要性及使用要求等情況后作出決定。

注：文章內(nèi)所有公式及圖表請(qǐng)以PDF形式查看。