某既有砌體結(jié)構(gòu)抗震鑒定及加固的探討

朱儒剛1 康佳哲2 劉永祥2

1.身份證號碼：370921198709220918 200032；2.湖北志成騰達(dá)建設(shè)工程有限公司 武漢 430077

摘要：針對砌體結(jié)構(gòu)檢測、鑒定及加固處理的基本方法進(jìn)行了概述，并結(jié)合了某砌體結(jié)構(gòu)辦公樓實例，根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范對結(jié)構(gòu)材料強度、結(jié)構(gòu)承載力、高厚比和構(gòu)造措施進(jìn)行了檢測鑒定，對不滿足要求出提出了加固和處理建議，為后續(xù)設(shè)計使用提供依據(jù)，也為同類房屋鑒定和加固提供參考。

關(guān)鍵詞：砌體結(jié)構(gòu)；檢測；抗震鑒定；加固

Abstract：The basic methods of masonry structure detection，identification and reinforcement were analyzed in the paper.Based on the present codes，the material strength，bearing capacities，ratio of height to thickness and the construction measures were detected and identificated for an office building of masonry structure，the post-processing suggestions were put forward to provide basis for the ordinary usage of office building and provide a reference for the identification and reinforcement of similar structures.

Key Words：masonry structure；detection；seismic appraisal；reinforcement

0 引言

根據(jù)最新的統(tǒng)計顯示：我國目前砌體結(jié)構(gòu)的房屋建造面積占總建造面積的很大比例。但很多砌體結(jié)構(gòu)建造時間早于現(xiàn)行規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的使用時間，以至于相當(dāng)一部分砌體結(jié)構(gòu)建筑未考慮抗震設(shè)計或即使考慮了抗震設(shè)計也不滿足現(xiàn)行規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的要求，并且由于有些建筑物年代久遠(yuǎn)在正常損耗和人為損壞會導(dǎo)致一些結(jié)構(gòu)裂縫、損傷、不均勻沉降等現(xiàn)象的產(chǎn)生，從而出現(xiàn)結(jié)構(gòu)正常使用的安全問題。本文介紹了抗震鑒定及加固處理的基本方法，并結(jié)合一幢年代久遠(yuǎn)的砌體結(jié)構(gòu)的工程實例，由于該房屋使用的年限較長，導(dǎo)致出現(xiàn)了一系列的結(jié)構(gòu)和非結(jié)構(gòu)上的損傷。根據(jù)現(xiàn)行的抗震規(guī)范對房屋進(jìn)行抗震鑒定，并針對房屋檢測結(jié)果提出合理修繕加固的建議。

1 抗震鑒定及加固方法

抗震鑒定包括下列內(nèi)容就要求：1）搜集建筑的相關(guān)原始資料；2）檢查建筑物相關(guān)的非抗震缺陷；3）根據(jù)現(xiàn)有建筑的具體情況，采用逐級鑒定的方法，進(jìn)行綜合抗震能力的分析；4）對現(xiàn)有建筑抗震性能作出評價，對不符合抗震鑒定要求的建筑提出相應(yīng)的抗震減災(zāi)對策和處理意見。針對抗震鑒定應(yīng)該根據(jù)情況區(qū)別對待：1）建筑結(jié)構(gòu)類型不同的結(jié)構(gòu)，其檢查的重點、項目的內(nèi)容和要求的不同，應(yīng)采用不同的鑒定方法；2）對重點部位與一般部位，應(yīng)按不同的要求進(jìn)行檢查和鑒定；3）對抗震性能有整體影響的構(gòu)件和僅有局部影響的構(gòu)件，在綜合抗震能力分析時應(yīng)分別對待。加固處理是根據(jù)抗震鑒定的準(zhǔn)確對現(xiàn)有建筑評價后，結(jié)合建筑物現(xiàn)狀提出合理的加固措施改善結(jié)構(gòu)的缺陷及問題保證結(jié)構(gòu)的安全使用[1]。

1.1抗震鑒定方法

根據(jù)現(xiàn)有建筑應(yīng)按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑工程工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)》（GB50223-

2008）分為四類，其抗震措施核查和抗震驗算的綜合鑒定應(yīng)符合下列要求：1）丙類，應(yīng)按本地區(qū)設(shè)防烈度的要求核查其抗震措施并進(jìn)行抗震驗算。2）乙類，6～8度應(yīng)應(yīng)按比本地區(qū)設(shè)防烈度提高一度的要求核查其抗震措施，9度時應(yīng)適當(dāng)提高要求；抗震驗算應(yīng)按不低于本地區(qū)設(shè)防烈度的要求采用。3）甲類，應(yīng)經(jīng)專門研究按不低于乙類的要求核查其抗震措施，抗震驗算應(yīng)按高于本地區(qū)設(shè)防烈度的要求采用。4）丁類，7～9度時，應(yīng)允許按比本地區(qū)設(shè)防烈度降低一度的要求核查其抗震措施，抗震驗算應(yīng)允許比本地區(qū)設(shè)防烈度降低要求；6度時允許不作抗震鑒定。現(xiàn)行《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》（GB50023-2009）按建筑物后續(xù)使用年限30、40、50年將既有建筑分為A、B、C三類，對各類建筑按不同的方法進(jìn)行抗震鑒定。既有砌體結(jié)構(gòu)分兩級抗震鑒定第一級鑒定是以宏觀控制和構(gòu)造措施鑒定為主進(jìn)行綜合評價，第二級鑒定是以抗震驗算為主結(jié)合第一級鑒定對結(jié)構(gòu)進(jìn)行綜合評價。A類建筑的抗震鑒定，當(dāng)符合第一級鑒定的各項要求時，建筑可評為滿足抗震鑒定要求，不再進(jìn)行第二級鑒定；當(dāng)不符合第一級鑒定要求時，除本標(biāo)準(zhǔn)各章規(guī)定的情況外，應(yīng)由第二級鑒定作出判斷。B類建筑的抗震鑒定，應(yīng)檢查其抗震措施和現(xiàn)有抗震承載力再作出判斷。當(dāng)抗震措施不滿足鑒定要求而現(xiàn)有抗震承載力較高時，可通過構(gòu)造影響系數(shù)進(jìn)行綜合抗震承載力的評定；當(dāng)抗震措施鑒定滿足要求時，主要抗側(cè)力構(gòu)件的抗震承載力不低于規(guī)定的95%、次要抗側(cè)力構(gòu)件的抗震承載力不低于規(guī)定的90%，也可不要求進(jìn)行加固處理[1]。

1.2抗震加固方法

砌體結(jié)構(gòu)加固的實質(zhì)是改善結(jié)構(gòu)構(gòu)件、結(jié)構(gòu)受力途徑以提高抗震能力?，F(xiàn)有砌體房屋的抗震加固方法主要有以下3種[2]：

（1）房屋抗震承載力不滿足要求時：宜拆砌或增設(shè)抗震墻；修補或灌漿；增設(shè)鋼筋網(wǎng)紗面層或板墻；增設(shè)鋼筋混凝土構(gòu)造柱。

（2）房屋整體性不滿足要求時：當(dāng)墻體布置在平面不閉合時，可增設(shè)墻段或在開口處增設(shè)現(xiàn)繞鋼筋混凝土框形成閉合；當(dāng)縱橫墻連接較差時，可采用鋼拉桿、長錨桿、外加柱或外加圈梁；樓、屋蓋構(gòu)件支撐長度不滿足要求時，可增設(shè)托梁或采取增墻樓；當(dāng)構(gòu)造柱或芯柱不符合鑒定要求時，應(yīng)增設(shè)外加柱；圈梁設(shè)置不符合鑒定要求時，應(yīng)增設(shè)圈梁。

（3）對房屋易倒塌部位：窗間墻寬度過小或抗震能力不滿足要求時，可增設(shè)鋼筋混凝土窗框或采用鋼筋網(wǎng)砂漿面層、板墻；支撐大梁等的墻段抗震能力不滿足要求時，可增設(shè)砌體柱、組合柱、鋼筋混凝土柱或采用鋼筋網(wǎng)砂漿面層、板墻；支承懸挑構(gòu)件的墻體不符合鑒定要求時，可在懸挑構(gòu)件端部增設(shè)鋼筋混凝土柱或砌體組合柱；隔墻無拉結(jié)或拉結(jié)不牢固時可采用鑲邊、錨筋或增設(shè)鋼拉桿等；懸挑構(gòu)件錨固長度不滿足要求時，可加拉桿或減少懸挑長度。

2工程實例

2.1工程概況

某建于20世紀(jì)60年代的辦公樓，圖1為結(jié)構(gòu)的首層平面圖。結(jié)構(gòu)形式為二層磚混結(jié)構(gòu)，平面布局呈矩形，建筑物總長度17.5m，總寬度為7.0m，建筑物主體總高為6.01m，最大高度為7.56m，建筑面積為252.0 m2。屋面為人字形木屋架坡屋頂結(jié)構(gòu)，高度為1.55m?，F(xiàn)要對該建筑進(jìn)行改造，故對其進(jìn)行抗震鑒定。

2.2現(xiàn)場檢測及結(jié)果分析

2.2.1 結(jié)構(gòu)體系檢查

辦公樓原為二層磚混結(jié)構(gòu)，平面布局呈矩形，由橫縱墻承重，房屋一、二層均未設(shè)有圈梁和混凝土構(gòu)造柱，樓板為預(yù)制板厚度為120mm，二層結(jié)構(gòu)層設(shè)有大梁和小梁，大梁截面尺寸為300×500mm，小梁尺寸為200×300mm。柱為磚柱，截面尺寸為350×450mm。屋面為木屋架坡屋頂結(jié)構(gòu)。該房屋之前未曾進(jìn)行過結(jié)構(gòu)上的抗震加固或者房屋的改造工程。

圖1 二層結(jié)構(gòu)平面布置圖

2.2.2 結(jié)構(gòu)構(gòu)件抽樣

檢測中，檢測批的最小樣本抽樣按《建筑結(jié)構(gòu)檢測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50344-2004）的檢測類別A進(jìn)行抽樣取值。

2.2.3 磚體強度檢測

（1）磚強度檢測

按照《砌體工程現(xiàn)場檢測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》對磚強度進(jìn)行測試。測試結(jié)果表明，磚的強度等級評定達(dá)到MU10。

表1 磚墻強度檢測結(jié)果

序號構(gòu)件位置回彈平均值測區(qū)抗壓強度平均值（MPa）強度等級評定

1一層1/A-B軸35.0810.12MU

10.0

2一層3-4/A軸35.1810.27

3一層3-4/B軸35.1010.15

4一層4/A-B軸35.1610.21

5二層4/A-B軸35.3810.42

6二層B/1-2軸33.989.10

7二層1/A-B軸36.3810.77

8二層3-4/A軸35.8210.84

9二層3-4/B軸35.9610.46

10二層6/A-B軸36.1210.80

（2）砂漿強度檢測

根據(jù)《砌體結(jié)構(gòu)現(xiàn)場檢測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50315-2000）采用貫入法對墻體砌筑砂漿強度進(jìn)行檢測。表2為貫入法檢測砂漿強度結(jié)果檢測。結(jié)果表明：所測砂漿強度等級評定為M1.2。

表2 貫入法檢測砂漿強度結(jié)果

軸線位置貫入深度平均值（mm）抗壓強度換算值（MPa）強度等級評定

一層1/A-B軸10.041.0

M1.2

一層3-4/A軸9.721.1

一層3-4/B軸9.911.1

一層4/A-B軸8.401.5

二層4/A-B軸10.341.0

二層B/1-2軸9.621.2

2.2.4 混凝土強度檢測

混凝土強度的檢測一般有回彈法、超聲波、超聲波回彈綜合法、鉆心法等。本工程為磚混結(jié)構(gòu)，主要的混凝土構(gòu)件為混凝土大梁、預(yù)制混凝土板，結(jié)合現(xiàn)場實際情況，采用回彈法對部分大梁、預(yù)制混凝土板等構(gòu)件的混凝土強度進(jìn)行測試。表3為混凝土強度檢測結(jié)果。測試結(jié)果表明，抗壓強度等級評定為C18。

表3混凝土回彈強度結(jié)果

樓層構(gòu)件位置碳化深度（mm）強度推定值（MPa）抗壓強度等級評定

二層3/A-B 梁>6.019.7C18

二層5/A-B 梁>6.019.5

二層1-2/B 梁>6.019.8

2.2.5 外觀質(zhì)量檢測

現(xiàn)場對房屋的外觀質(zhì)量包括裂縫、缺陷、損傷等進(jìn)行了檢查。檢查結(jié)果表明：一層有粉刷層破損、脫落，樓板滲水和墻面粉刷層開裂現(xiàn)象；雨棚上方粉刷層發(fā)霉、脫落；柱面粉刷層發(fā)霉、脫落。二層有瓷磚局部脫落，門框起皮、脫落，粉刷層脫落的現(xiàn)象；平臺、臺階樓板破損，窗框破損。

2.3結(jié)構(gòu)抗震鑒定

根據(jù)《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50023—2009）規(guī)定，本工程按后續(xù)使用年限為30年的建筑即A類建筑對該樓進(jìn)行抗震鑒定。

2.3.1 結(jié)構(gòu)抗震措施鑒定

經(jīng)抗震措施核查，該辦公室樓有多項抗震措施不滿足或基本標(biāo)準(zhǔn)要求：1）木屋蓋為無下弦人字屋架，無支撐，不滿足抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)；2）橫墻間距最大為7.0m，基本滿足抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)（最大間距為11m，對IV類場地，最大間距尚應(yīng)減少3m或4m以內(nèi)）。

2.3.2 結(jié)構(gòu)抗震驗算

結(jié)合檢測結(jié)果和原設(shè)計圖紙、加固設(shè)計圖紙及《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB 50009-2001）（2006版）、《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（GB 50011- 2010）等規(guī)范，采PKPM用軟件對結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體建模、計算并驗算房屋的整體抗震性能。驗算結(jié)果表明：1）該樓大部分墻段豎向受壓承載力基本能夠滿足規(guī)范要求，只有局部墻體抗壓承載力局部不滿足《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB 5003-2011）要求；2）該樓局部墻體高厚比局部不滿足規(guī)范要求；3）混凝土大梁抗彎承載力不滿足規(guī)范要求。

綜合抗震措施鑒定及承載力驗算本工程不滿足抗震鑒定的原因主要有以下：

（1）建筑建造時間長。我國第一部抗震設(shè)計規(guī)范是1974年正式開始實施的，所以之前絕大部分的建筑從沒考慮過抗震設(shè)防，而新的規(guī)范的要求則是越來越高，導(dǎo)致很多年代久遠(yuǎn)的老建筑都沒法滿足現(xiàn)行的抗震設(shè)計規(guī)范。

（2）材料強度低。一方面由于舊規(guī)范材料強度等級要求較低，另一方面由于建筑材料的自然老化，所以導(dǎo)致本工程檢測所得部分材料強度等級不滿足現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)。

3加固處理措施

砌體結(jié)構(gòu)的加固的實質(zhì)就是通過改善結(jié)構(gòu)的受力途徑，提高主要抗側(cè)力構(gòu)件的承載力和延性，增強結(jié)構(gòu)之間的相互連接，加強建筑物的空間作用和結(jié)構(gòu)整體性，加強結(jié)構(gòu)薄弱部分的承載力，針對抗震鑒定和結(jié)構(gòu)驗算及分析結(jié)果，提出如下加固處理措施：

（1）現(xiàn)屋架用型鋼進(jìn)行加固處理，并增設(shè)屋架下弦桿。

（2）墻體抗壓承載力和高厚比不足處，建議采用鋼筋網(wǎng)水泥砂漿面層加固處理。

（3）混凝土梁抗彎承載力不足處，建議采用粘貼碳纖維、粘鋼等方法加固處理。

（4）本工程加固和加層年代較為久遠(yuǎn)針對墻體局部位置存在酥堿、空鼓、風(fēng)化等現(xiàn)象，在加固前對墻體自身存在缺陷的地方進(jìn)行修補灌漿。

4.結(jié)論

對既有砌體結(jié)構(gòu)的房屋進(jìn)行檢測鑒定時，負(fù)責(zé)檢測的人員應(yīng)該根據(jù)工程的實際情況，詳細(xì)了解原結(jié)構(gòu)體系的各項參數(shù)、材料的實際強度、構(gòu)造措施的設(shè)置等采用合理的措施進(jìn)行檢測，并根據(jù)檢測結(jié)果對結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體分析及綜合評定?；跈z測鑒定結(jié)論，提出針對本次鑒定的既有磚混建筑的合理的修繕加固方案，從而有效的解決結(jié)構(gòu)上的缺陷與問題，保證后續(xù)使用年限內(nèi)結(jié)構(gòu)安全使用。

參考文獻(xiàn)：

[1]GB 50023-2009建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2009.

[2]JGJ 116-2009建筑抗震加固技術(shù)規(guī)程[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2009.

[3]JGJ/T 23-2011回彈法檢測混凝土抗壓強度技術(shù)規(guī)程[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011.

[4]GJ/T 136-2001貫入法檢測砌筑砂漿抗壓強度技術(shù)規(guī)程[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2001.

上接第67頁

1、大體積混凝土施工應(yīng)建立和健全溫控管理和保證體系，并根據(jù)工程規(guī)模和質(zhì)量控制及管理的需要，配備相應(yīng)的技術(shù)人員和必要的檢驗、試驗設(shè)備，建立健全必要的技術(shù)管理與溫控制度。

2、在混凝土澆筑過程中應(yīng)進(jìn)行混凝土澆筑溫度的監(jiān)測，在養(yǎng)護(hù)過程中應(yīng)進(jìn)行混凝土澆筑塊體升降溫、內(nèi)外溫差、降溫速度及環(huán)境溫度等監(jiān)測。這些監(jiān)測結(jié)果能及時反饋現(xiàn)場大體積混凝土澆筑塊內(nèi)溫度變化的實際情況，以及所采用的施工技術(shù)措施的效果，為工程技術(shù)人員及時采取溫控對策提供科學(xué)依據(jù)。大體積混凝土澆筑塊體內(nèi)外溫差、降溫速度及環(huán)境溫度的測試，每晝夜應(yīng)不少于2次。

3、安排專人測定混凝土入倉溫度、坍落度，并留置規(guī)定的試壓塊組數(shù)。混凝土拆模后，應(yīng)檢查其外觀質(zhì)量。有混凝土裂縫、蜂窩、麻面、錯臺和模板走樣等質(zhì)量問題或事故時應(yīng)及時檢查和處理。對混凝土強度或內(nèi)部質(zhì)量有懷疑時，可采取無損檢測法（如回彈法、超聲回彈綜合法等）或鉆孔取芯、壓水試驗等進(jìn)行檢查。

三、結(jié)束語

經(jīng)過多年工作實踐，本人對大體積混凝土裂縫形成的原因和預(yù)防措施作了初步探討，認(rèn)為大體積混凝土中產(chǎn)生裂縫有多種原因，主要是溫度和濕度的變化，混凝土的脆性和不均勻性，以及結(jié)構(gòu)不合理，原材料不合格，模板變形，基礎(chǔ)不均勻沉降等。為了保證建筑物和構(gòu)件的安全，我們一方面要從控制溫度、改變約束、降低溫度著手，另一方面應(yīng)可能設(shè)法提高混凝土的抗裂性能。只有在施工中采取以上行之有效的措施，并且施工中多觀察、多比較，出現(xiàn)問題后多分析、多總結(jié)，結(jié)合多種預(yù)防處理措施，才能控制裂縫的出現(xiàn)或延伸，進(jìn)而保證建筑物安全、穩(wěn)定的工作。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳斌.混凝土配合比優(yōu)化及結(jié)構(gòu)早期裂縫防治研究[D].浙江大學(xué)，2005.

[2]李小法.太原濱河小區(qū)高層住宅現(xiàn)澆混凝土樓板裂縫的預(yù)防及治理[D].天津大學(xué)，2004.

[3]王頂堂.大體積混凝土裂縫控制技術(shù)應(yīng)用研究[J].安徽建筑工業(yè)學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版），2008，（06）.

[4]王朋.大體積混凝土施工溫度控制計算[J].安徽水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2008，（03）.

[5]袁勇.混凝土結(jié)構(gòu)早期裂縫控制[M].科學(xué)出版社.2004 .

[6]程志，郭宏，韓云山.超大體積混凝土溫度裂縫控制技術(shù)[J].四川建筑科學(xué)研究.2010 年 04 期 .

[7]孫林柱.大體積混凝土溫度裂縫控制的理論分析及其對策[J].淮南工業(yè)學(xué)院學(xué)報.