砌體結(jié)構(gòu)抗震檢測與案例分析

摘 要：砌體建筑物的現(xiàn)場檢測直接關(guān)系到結(jié)構(gòu)的加固改造，為減少對建筑物的損傷，本文采取回彈法和貫入法分析某四層砌體結(jié)構(gòu)宿舍樓的材料強(qiáng)度，采用兩級鑒定法鑒定砌體結(jié)構(gòu)的抗震能力。先對研究對象的整體結(jié)構(gòu)體系、現(xiàn)階段材料強(qiáng)度、整體構(gòu)造連接和局部構(gòu)造連接進(jìn)行一級鑒定，得出該砌體結(jié)構(gòu)現(xiàn)階段無法滿足規(guī)范要求，對該建筑進(jìn)一步進(jìn)行二級鑒定，結(jié)果顯示一層的橫向墻體綜合抗震能力不滿足規(guī)范抗震鑒定要求，需要對其進(jìn)行加固。采用鋼筋網(wǎng)水泥砂漿面層加固法進(jìn)行加固后，采用PKPM進(jìn)行抗震加固驗(yàn)算，結(jié)果表明砌體結(jié)構(gòu)加固后指標(biāo)滿足規(guī)范要求。

關(guān)鍵詞：砌體結(jié)構(gòu)；無損檢測；兩級鑒定法；加固改造

中圖分類號：TU 36" " " " " " " " " " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

我國砌體結(jié)構(gòu)建筑存量眾多，已有研究表明遭遇破壞和倒塌的房屋建筑中砌體結(jié)構(gòu)所占比例最大[1]。但是砌體結(jié)構(gòu)易風(fēng)化、腐蝕，砌體房屋具有很大的自重，容易造成地基發(fā)生不均勻沉降，抗震性能相對較差，同時由于設(shè)計規(guī)范調(diào)整，因此對現(xiàn)有砌體結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震檢測、鑒定和加固顯得尤為重要[2]。國家頒布的一系列標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)程，使檢測技術(shù)不斷發(fā)展，可以對超聲回彈綜合法、雷達(dá)檢測法等無損檢測和鉆芯法、拔出法等損傷檢測技術(shù)進(jìn)行規(guī)范化處理[3]。根據(jù)檢測鑒定結(jié)果采取相應(yīng)的加固措施，可以有效延長建筑的使用壽命和提高安全等級。

1 工程概況

本文以某四層砌體結(jié)構(gòu)宿舍樓為研究對象，該砌體結(jié)構(gòu)教學(xué)樓為A類建筑，使用年限為40年，抗震設(shè)防分類為丙類，因?yàn)榻ㄖ甏^長，建筑使用功能發(fā)生改變，為評估該建筑的功能情況，需要對其進(jìn)行檢測鑒定，該建筑的橫向長度為54.66m，橫向長度為14.8m，樓層中間廊道寬為2.4m，單層建筑面積為808.968㎡，建筑總面積為3235.872㎡，標(biāo)準(zhǔn)樓層高度為3.8m，此教學(xué)樓的內(nèi)墻厚度為380mm，外墻厚度為240mm，結(jié)構(gòu)平面布局規(guī)則，基礎(chǔ)類型為交叉條形基礎(chǔ)，樓面使用厚100mm的現(xiàn)澆混凝土板，墻體由普通燒結(jié)磚和水泥砂漿砌筑而成。建筑平面圖如圖1所示。

2 砌體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度檢測

2.1 混凝土梁抗壓強(qiáng)度檢測

根據(jù)建筑物現(xiàn)場具體情況每層隨機(jī)抽取3個梁構(gòu)件，采用無損檢測方法中的回彈法對梁的混凝土抗壓強(qiáng)度進(jìn)行檢測[4]。按照規(guī)范要求布置至少10個相同規(guī)模的回彈測區(qū)，在檢測梁構(gòu)件布置的測區(qū)面積應(yīng)該不大于20cm×20cm，測區(qū)布置位置應(yīng)該距離構(gòu)件邊緣0.2m～0.5m，毗鄰測區(qū)距離控制在2m以內(nèi)，回彈儀勻速加壓測試時，應(yīng)與混凝土表面相垂直。為了縮小測量誤差，每個測區(qū)需要在不同測點(diǎn)上總共回彈16次，然后分別去掉16個測值中最大和最小的3個，將其余10個數(shù)據(jù)的算數(shù)平均值作為該測區(qū)的測量結(jié)果，根據(jù)公式（1）結(jié)合檢測結(jié)果進(jìn)行混凝土強(qiáng)度推定。

（1）

式中：fcu，e為混凝土強(qiáng)度推定值；fc cu為構(gòu)件中最小的測區(qū)混凝土強(qiáng)度換算值。

該建筑檢測梁混凝土強(qiáng)度等級檢測分析結(jié)果和強(qiáng)度推定值見表1。

2.2 黏土磚抗壓強(qiáng)度檢測

對該建筑1～4層每層隨機(jī)抽取7片墻體，共28片墻體，采用回彈法對該建筑砌筑黏土磚抗壓強(qiáng)度進(jìn)行檢測，檢測方式與混凝土梁抗壓強(qiáng)度檢測步驟相似，根據(jù)相關(guān)砌體技術(shù)規(guī)范要求，用公式（2）計算黏土磚強(qiáng)度回彈測試標(biāo)準(zhǔn)值。

（2）

式中：為檢測磚回彈標(biāo)準(zhǔn)值，精確到0.1；為第j塊樣磚的回彈值精確到0.1；Ni為第i個測點(diǎn)的回彈值。

該建筑黏土磚抗壓強(qiáng)度檢測結(jié)果見表2。

2.3 砌筑砂漿抗壓強(qiáng)度檢測

對該建筑前4層每層隨機(jī)抽取6片墻體，共24片墻體，采用非破損檢測法中的貫入法對該宿舍樓砌筑砂漿抗壓強(qiáng)度進(jìn)行檢測，為了盡量減少對原建筑物的損壞和工作量，將檢測黏土磚抗壓強(qiáng)度的墻體作為檢測對象。當(dāng)布置測點(diǎn)時，單個檢測面積應(yīng)是小于等于25㎡的砌體構(gòu)件或者構(gòu)筑物。被檢測的灰縫應(yīng)該飽滿，且灰縫厚度應(yīng)大于等于7mm。每個構(gòu)件在水平縫上均勻設(shè)置16個測點(diǎn)，但要避免在門窗洞口、豎縫和預(yù)埋件的邊緣布置測點(diǎn)，每條灰縫的測點(diǎn)不宜超過兩個，但每兩個測點(diǎn)的水平間距應(yīng)該大于等于240mm。根據(jù)要求將測量的初始結(jié)果換算處理后，便能較為準(zhǔn)確地推斷每個測位的砂漿強(qiáng)度換算值，該砌體結(jié)構(gòu)教學(xué)樓的砌筑砂漿抗壓強(qiáng)度檢測結(jié)果見表3。

3 結(jié)構(gòu)抗震鑒定

該建筑所在區(qū)域?yàn)榭拐鹪O(shè)防烈7度地區(qū)，屬于丙類建筑物，經(jīng)過地質(zhì)勘查發(fā)現(xiàn)建筑地基基礎(chǔ)沒有嚴(yán)重靜載缺陷，且該砌體建筑的上部結(jié)構(gòu)沒有發(fā)現(xiàn)傾斜和不均勻沉降引起的裂縫，因此地基基礎(chǔ)的抗震能力是滿足規(guī)范要求的，不需要對其進(jìn)行抗震鑒定。

3.1 上部砌體結(jié)構(gòu)的第一級抗震鑒定

當(dāng)砌體結(jié)構(gòu)進(jìn)行第一級抗震鑒定時，應(yīng)對建筑物的高度和層數(shù)、承重墻的截面尺寸和間距、墻體材料的強(qiáng)度等級、砌筑質(zhì)量和橫縱墻交接處、樓梯間和女兒墻等易引起局部破壞的部位進(jìn)行重點(diǎn)檢查[5]。根據(jù)相關(guān)規(guī)范，該砌體建筑物抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計地震分組為第二組，設(shè)計基本地震加速度值為0.10g，建筑設(shè)計場地為一般地段，該砌體結(jié)構(gòu)教學(xué)樓的后續(xù)使用年限為40年，采用A類建筑的抗震鑒定方法，一級抗震鑒定核查結(jié)果見表4。

綜上所述，該砌體結(jié)構(gòu)宿舍樓的砂漿強(qiáng)度為1.58MPa～

3.88MPa，部分強(qiáng)度小于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的2.5MPa，承重墻的磚強(qiáng)度等級為MU7.0，低于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，承重外墻盡端到門窗洞邊距離為1.0m，低于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，無錨固女兒墻高度為0.85m，超過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，這4項(xiàng)不滿足第一級抗震鑒定的要求，為了研究現(xiàn)階段抗震能力，需要對其進(jìn)行第二級抗震鑒定。

3.2 上部砌體結(jié)構(gòu)的第二級抗震鑒定

從3.1節(jié)的鑒定結(jié)果可知，該砌體結(jié)構(gòu)沒有達(dá)到現(xiàn)行使用規(guī)范要求，需要對其進(jìn)行第二級鑒定。第二級鑒定常用樓層綜合抗震能力指數(shù)法、樓層平均抗震能力指數(shù)法、墻段綜合抗震能力指數(shù)法這3種方法進(jìn)行驗(yàn)算[6]。根據(jù)第一級鑒定結(jié)果，采用綜合抗震能力指數(shù)法對擬分析對象進(jìn)行二級抗震鑒定，根據(jù)兩次鑒定結(jié)果，進(jìn)一步?jīng)Q定是否需要進(jìn)行建筑加固或者拆除。

綜合抗震能力指數(shù)法主要針對建筑整體性連接不符合第一級抗震鑒定要求，同時建筑的圈梁布置、結(jié)構(gòu)體系易引起局部倒塌的部件，采用公式（3）可以計算綜合抗震能力指數(shù)。

βci=ψ1ψ2βi （3）

式中：βci為橫向和縱向墻體綜合抗震能力指數(shù)；Ψ1為所分析建筑體系影響系數(shù)；Ψ2為所分析建筑局部影響系數(shù)。

該宿舍樓結(jié)構(gòu)綜合抗震能力指數(shù)計算結(jié)果見表5。

根據(jù)《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》（GB50023—2016）規(guī)定，當(dāng)砌體建筑綜合抗震能力指數(shù)小于1.0時，建筑物抗震鑒定要求不達(dá)標(biāo)，從上述鑒定結(jié)果可知一層的橫向墻體綜合抗震能力不滿足抗震鑒定要求，為了建筑能夠繼續(xù)正常安全使用，需要采取相應(yīng)的加固措施。

4 結(jié)構(gòu)加固

根據(jù)兩級檢測結(jié)果，該砌體結(jié)構(gòu)宿舍樓的加固改造應(yīng)對建筑的整體性、局部危險點(diǎn)、材料強(qiáng)度和連接性等方面采取相應(yīng)措施，由于砂漿砌筑強(qiáng)度不滿足規(guī)范要求，承重墻的砌磚強(qiáng)度等級不達(dá)標(biāo)，因此導(dǎo)致部分墻體受壓能力不足以及墻體的抗震額能力被削弱，針對該情況采用鋼筋網(wǎng)砂漿面層法進(jìn)行加固[7]，針對部分承重墻體存在的開洞墻體未經(jīng)加固處理的現(xiàn)象，用厚370mm的頁巖燒結(jié)磚封堵洞口，然后用鋼筋水泥砂漿面層進(jìn)行加固。

鋼筋網(wǎng)水泥砂漿面層法加固厚度為40mm，面層水泥砂漿強(qiáng)度等級為M15。選用?8@200的焊接鋼筋網(wǎng)，墻體進(jìn)行單面加固時選擇“L”形?6mm直徑鋼筋在磚縫打孔插入，孔深180mm，孔徑為錨筋的2.5倍，用M10水泥砂漿將縫隙填實(shí)。當(dāng)對墻體進(jìn)行雙面加固時，采用“S”形?6mm鋼筋呈梅花狀交錯布置，再進(jìn)行集中配筋鉆孔對拉固定，減少鉆孔和對建筑物的損傷，需要注意鋼筋穿墻間距為600mm。

在對砌體建筑物加固后，利用PKPM對研究對象建模進(jìn)行抗震加固驗(yàn)算，結(jié)果如圖2所示。該砌體建筑經(jīng)過加固后，抗震承載能力得到顯著改善，全部四層樓的綜合抗震能力指數(shù)都大于1，即已經(jīng)達(dá)到了相關(guān)砌體建筑規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求。

5 結(jié)論

砌體結(jié)構(gòu)宿舍樓采用無損檢測方法中的回彈法和貫入法對混凝土梁、黏土磚、砌筑砂漿進(jìn)行強(qiáng)度檢測，并進(jìn)行砌體結(jié)構(gòu)抗震的一級鑒定和二級鑒定，得出該建筑物安全性和抗震性均不能滿足規(guī)范要求，需要采取相應(yīng)的加固措施。對建筑的整體性、局部危險點(diǎn)、材料強(qiáng)度和連接性等方面進(jìn)行加固改造后，該建筑的抗震承載能力得到了明顯提高，四層樓的綜合抗震能力指數(shù)都達(dá)到了相關(guān)砌體建筑規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求。

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