框架結(jié)構(gòu)房屋抗震鑒定及加固措施

丁長鑫，高金宇，王寶媛

（長春工程學(xué)院土木工程學(xué)院，長春130012）

1 工程概況

某教學(xué)樓建于1990年，該樓系一幢3層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，采用柱下條形基礎(chǔ)，房屋樓面及屋面板均為鋼筋混凝土預(yù)制多孔板，建筑面積為942m2，整體結(jié)構(gòu)呈矩形，總長度為28.3m，總寬度為14.85m，平、立面形狀基本規(guī)則，經(jīng)復(fù)核，房屋建筑平面軸線位置及構(gòu)件尺寸與原設(shè)計(jì)圖紙基本相符。欲確保該教學(xué)樓安全，使其在地震設(shè)防中達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，滿足7度抗震乙類設(shè)防要求，根據(jù)房屋抗震加固改造提供的技術(shù)依據(jù)對(duì)房屋進(jìn)行強(qiáng)度校核和抗震鑒定檢測(cè)，并提出相應(yīng)的抗震加固建議。

2 結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀調(diào)查復(fù)核

現(xiàn)場主要對(duì)房屋的建筑結(jié)構(gòu)布置、混凝土強(qiáng)度、構(gòu)件配筋情況、構(gòu)件完損狀況、房屋沉降與傾斜情況進(jìn)行了檢測(cè)，軸線尺寸和各層層高基本符合原設(shè)計(jì)。

用5m鋼卷尺抽樣檢測(cè)梁柱截面尺寸，檢測(cè)結(jié)果中包含裝飾層厚度的估計(jì)誤差，多數(shù)梁柱的截面尺寸與原設(shè)計(jì)基本符合。

圖1 一層平面示意圖

3 房屋完損狀況調(diào)查

房屋內(nèi)、外墻面基本完好，局部有墻面裂縫情況發(fā)生；樓地面未見有明顯裂縫及損壞情況，房屋兩端與其他兩幢房屋間接壤的沉降縫處未見有任何沉降差異現(xiàn)象；屋面防水層完好，屋面板底亦未發(fā)現(xiàn)滲漏水現(xiàn)象；窗、門未見變形損壞，也未發(fā)現(xiàn)有其他明顯異常情況。

3.1 傾斜測(cè)量情況

現(xiàn)場主要采用DSZ2水準(zhǔn)儀、J2－1經(jīng)緯儀對(duì)房屋不均勻沉降和房屋傾斜情況進(jìn)行了測(cè)量，受測(cè)設(shè)條件所限，部分角點(diǎn)棱線的相對(duì)傾斜無法測(cè)量?，F(xiàn)場實(shí)地勘查，房屋基本完好，在外墻和梁柱表面未見裂縫等結(jié)構(gòu)缺陷，房屋角點(diǎn)棱線的相對(duì)傾斜率在0.22‰～0.60‰之間，無明顯傾斜規(guī)律，整體上傾斜率較小，均在規(guī)范的允許范圍內(nèi)。測(cè)量結(jié)果見表1。

表1 教學(xué)樓角點(diǎn)傾斜測(cè)量結(jié)果

3.2 材料檢測(cè)情況

房屋上部結(jié)構(gòu)采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度為C18，框架梁截面尺寸在250mm×（850～1 050）mm 之間，框架柱截面尺寸均為400mm×300mm，框架填充墻為實(shí)心標(biāo)準(zhǔn)磚，混合砂漿砌筑；其余填充墻為200mm厚輕質(zhì)磚墻。該建筑為框架結(jié)構(gòu)，主要針對(duì)梁、柱的混凝土進(jìn)行材料檢測(cè)，根據(jù)JGJ／T23—2001《回彈法檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》，通過對(duì)梁柱混凝土進(jìn)行抽樣，采用回彈法進(jìn)行強(qiáng)度檢測(cè)，從檢測(cè)結(jié)果可推定該建筑的混凝土強(qiáng)度可評(píng)定為C20，即混凝土強(qiáng)度達(dá)到原來的設(shè)計(jì)強(qiáng)度，檢測(cè)結(jié)果見表2。

表2 梁柱混凝土強(qiáng)度抽樣檢測(cè)結(jié)果（回彈法）

4 結(jié)構(gòu)體系鑒定及驗(yàn)算

4.1 結(jié)構(gòu)抗震體系鑒定

本建筑框架結(jié)構(gòu)按二級(jí)抗震等級(jí)進(jìn)行鑒定。建筑框架結(jié)構(gòu)全部為現(xiàn)澆混凝土，鑒定結(jié)果如下：

（1）框架為雙向布置，房屋局部為單跨框架。

（2）柱的截面寬度最小為300mm，箍筋加密區(qū)箍筋間距為100mm，箍筋直徑為6mm不滿足加密區(qū)箍筋最小直徑。

（3）砌體填充墻與柱剛性連接，砌體填充墻在平面內(nèi)和豎向的布置基本均勻?qū)ΨQ。

4.2 結(jié)構(gòu)抗震體系驗(yàn)算

按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB 50023—2009《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》、GB 50223—2008《建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)》、GB 50011—2001，2008版《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》，考慮抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計(jì)基本地震加速度0.1g，Ⅳ場地土，根據(jù)以上要求對(duì)該結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震體系驗(yàn)算，計(jì)算采用中國建筑科學(xué)研究院編制的PKPM系列結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件。計(jì)算主要條件如下：風(fēng)荷載：基本風(fēng)壓0.55kN／m2，C類粗糙度；屋面恒載：5.0kN／m2（預(yù)制板）；屋面活載：0.5kN／m2（不上人平屋面）；樓面恒載：3.5kN／m2（預(yù)制板及80厚現(xiàn)澆樓板）；樓面活載：電教室3.0kN／m2、走廊2.5kN／m2；樓梯恒載：6.5kN／m2；樓梯活 載：2.5kN／m2；墻體荷載：填充墻荷載根據(jù)墻體材料取2.5kN／m2和4.5kN／m2；混凝土強(qiáng)度：按照設(shè)計(jì)強(qiáng)度取C18。

按照抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)要求，程序計(jì)算結(jié)果如下。

4.2.1 自振特性

該房屋前三階自振周期及振型如表3所示，從表中看出，一階自振周期為0.93s，振型為南北向平動(dòng)振型，二階自振周期為0.45s，振型為東西向平動(dòng)振型，三階自振周期為0.29s，振型為扭轉(zhuǎn)振型，該房屋的自振特性在合理的范圍內(nèi)。

表3 房屋前三階自振周期

4.2.2 層間位移

房屋在多遇地震作用下的層間位移角驗(yàn)算結(jié)果如表4所示，從表中看出，X向和Y向?qū)娱g位移角最大分別為1／954和1／538，基本滿足規(guī)范要求。

表4 房屋在多遇地震作用下層間位移角

4.2.3 柱承載力驗(yàn)算

典型柱軸壓比及承載力驗(yàn)算結(jié)果如表5所示。從驗(yàn)算結(jié)果中可以看出，柱最大軸壓比為0.75，滿足抗震計(jì)算要求，但加密區(qū)箍筋設(shè)置不滿足要求。

4.2.4 梁承載力驗(yàn)算

典型梁承載力驗(yàn)算結(jié)果如表6所示，從驗(yàn)算結(jié)果中可以看出，梁承載力均可以滿足要求。

5 該房屋抗震評(píng)定及加固建議

5.1 抗震評(píng)定

（1）受檢房屋結(jié)構(gòu)體系與原設(shè)計(jì)基本一致，軸線尺寸和各層層高基本符合原設(shè)計(jì)；主要受力截面尺寸與原設(shè)計(jì)基本符合；抽查結(jié)構(gòu)梁、柱實(shí)測(cè)配筋和混凝土保護(hù)層厚度與原設(shè)計(jì)基本符合；現(xiàn)場實(shí)測(cè)梁柱板混凝土推定值為C20。

（2）對(duì)房屋的抗震承載力進(jìn)行了驗(yàn)算，結(jié)果表明房屋的自振特性在合理的范圍內(nèi)，層間位移驗(yàn)算可以滿足要求。

（3）柱箍筋加密區(qū)，箍筋直徑為6mm，不滿足抗震構(gòu)造加密區(qū)箍筋最小直徑要求。

5.2 抗震加固建議

（1）按照7度抗震設(shè)防下的重點(diǎn)設(shè)防類及B類建筑對(duì)該結(jié)構(gòu)體系及抗震構(gòu)造進(jìn)行了鑒定，結(jié)果表明：柱端箍筋配筋面積尚有不足，加密區(qū)箍筋直徑過小，建議在底層柱端粘貼碳纖維布，改善柱的延性。

（2）對(duì)房屋寬度ω≥0.2mm裂縫進(jìn)行封閉處理（裂縫寬度ω＜1mm注入修補(bǔ)膠液；ω≥1mm采用改性水泥注漿料），保證正常感觀和正常功能使用要求。

（3）西北角外置樓梯兩個(gè)方向均為單跨結(jié)構(gòu)，該樓梯為房屋主要通道，人員較為集中，為保證該樓梯的可靠性，應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)募庸烫幚?，?duì)外置樓梯四角適當(dāng)增設(shè)落地支撐柱，增強(qiáng)樓梯的整體穩(wěn)定性。加固示意圖如圖2所示。

表5 典型柱軸壓比及承載力驗(yàn)算結(jié)果

表6 典型梁承載力驗(yàn)算結(jié)果

圖2 加固示意圖

6 結(jié)語

該房屋建筑結(jié)構(gòu)布置、構(gòu)件截面尺寸及配筋與原設(shè)計(jì)一致，整體施工質(zhì)量良好。房屋梁、柱混凝土強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度的要求，應(yīng)對(duì)底層柱及外置樓梯進(jìn)行適當(dāng)加固。

在對(duì)工程進(jìn)行檢測(cè)加固前一定要對(duì)建筑物的結(jié)構(gòu)特征、幾何尺寸、材料性能以及使用情況進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)查和檢測(cè)，為加固設(shè)計(jì)提供可靠的依據(jù)。

在加固設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分考慮原設(shè)計(jì)規(guī)范和目前新規(guī)范之間的差異，重新建模計(jì)算，對(duì)原設(shè)計(jì)在新規(guī)定的條件下進(jìn)行承載力復(fù)核和抗震驗(yàn)算并根據(jù)實(shí)際條件提出相應(yīng)合理的加固建議。

［1］鄭七振，鮑永亮，魏林.歷史保護(hù)建筑主體結(jié)構(gòu)檢測(cè)與鑒定分析［J］.工業(yè)建筑，2009，38（8）：1－7.

［2］莊慶華.某辦公樓抗震鑒定［J］.工業(yè)建筑，2008，38：1013－1016.

［3］羅小華.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件PKPM中SATWE模塊的參數(shù)輸入詳解［J］.核工程研究與設(shè)計(jì)，2007（4）：21－22.

［4］尹保江，楊溢郭.多層內(nèi)框架結(jié)構(gòu)的抗震鑒定與加固［J］.建筑科學(xué)，2001，17（3）：28－36.

［5］程紹革，任衛(wèi)教.鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)抗震加固方法綜述［J］.建筑科學(xué)，2001，17（3）：4－7.

［6］徐鎮(zhèn)凱，袁志軍，胡濟(jì)群.建筑結(jié)構(gòu)檢測(cè)與加固方法［J］.工程力學(xué)，2006，23（z2）：117－130.