某磚木混合結構的上部承重結構安全性鑒定分析

張士煉 崔偉龍 張海剛

(1.河北建研科技有限公司，河北 石家莊 050021； 2.河北建研工程技術有限公司，河北 石家莊 050021)

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某磚木混合結構的上部承重結構安全性鑒定分析

張士煉1崔偉龍1張海剛2

(1.河北建研科技有限公司，河北 石家莊 050021； 2.河北建研工程技術有限公司，河北 石家莊 050021)

結合工程實例，明確了磚木混合結構房屋的上部承重結構安全性鑒定的內(nèi)容，并闡述了該種結構抗震措施的主要調(diào)查項目及墻垛承載力的計算方法，為同類工程的鑒定工作提供參考。

磚木混合結構，安全性鑒定，抗震措施鑒定，承載力

隨著經(jīng)濟的發(fā)展及人們安全意識的提高，人們對建筑結構的安全要求越來越高，因此對老舊建筑的安全性鑒定也越來越多。一般鑒定單位對于常規(guī)的框架結構、剪力墻結構及砌體結構的鑒定能夠得心應手，但對于一些建設年代較長、具有一定紀念意義的磚木混合承重結構往往無從下手。這類建筑通常是由帶壁柱的磚墻、木柱、木屋架等構成，現(xiàn)行規(guī)范對這種結構沒有明確規(guī)定。本文通過規(guī)范理論與實例分析闡述了這類磚木混合結構房屋的主體承重結構安全性鑒定方法。

1 上部承重結構安全性鑒定方法

根據(jù)《民用建筑可靠性鑒定標準》[1]第6.3節(jié)，上部承重結構的安全性鑒定，主要考慮各種構件的安全性、結構的整體性以及結構側向位移三個方面。由于該種結構的側向位移測繪與其他常見結構區(qū)別不大，本文從構件安全性、結構的整體性方面對結構的鑒定方法進行闡述。

構件的安全性鑒定項目主要有構件的承載能力、構造、不適于繼續(xù)承載的位移(或變形)、裂縫以及危險性的腐朽和蟲蛀等；結構的整體性鑒定項目主要有結構布置、支撐系統(tǒng)布置及構造、圈梁構造、結構件的聯(lián)系等。磚木混合結構是一種特殊的結構，應分為磚砌體結構和木結構兩部分分別鑒定。

木結構的構造措施及危險性的腐朽和蟲蛀現(xiàn)象，可根據(jù)《建筑抗震鑒定標準》[2]第10.1條及《木結構設計規(guī)范》[3]進行檢查；根據(jù)標準[2]第10.1.3條“木結構房屋以抗震構造鑒定為主，可不作抗震承載力驗算”，因此該類木結構不做抗震承載能力驗算，但應根據(jù)規(guī)范[1]對木構件在正常使用荷載下承載能力進行驗算。

根據(jù)標準[2]第10.1.1條注3的規(guī)定，木柱和磚柱混合承重的房屋，磚砌體部分可按照第9章的有關要求鑒定，因此砌體結構的抗震構造措施可根據(jù)第9章進行檢查，其他構造措施可依據(jù)《砌體結構設計規(guī)范》[4]進行檢查。磚砌體部分的抗震承載力應依據(jù)標準[2]第3.0.5條進行計算，正常使用荷載下的承載力應依據(jù)規(guī)范[4]進行計算。

以下舉例說明磚木混合結構主體結構安全性鑒定的方法。

2 實例分析

2.1 工程概況

某建筑物為單層圓木柱、磚壁柱混合承重結構(木屋蓋)，縱向外墻及山墻為帶壁柱磚砌體，內(nèi)部承重柱及檁條均為圓木，三角形木屋架，方木椽條，屋面由水泥瓦、黃泥、葦箔等構成。該建筑物約建于20世紀50年代，所處地區(qū)的抗震設防烈度為7度(0.1g)，現(xiàn)場照片如圖1，圖2所示，平面圖如圖3所示。

2.2 抗震措施鑒定

該結構的抗震措施應按A類建筑進行抗震鑒定[2]。

表1 木構件裂縫參數(shù)表 mm

1)木結構的外觀質(zhì)量調(diào)查。該建筑物部分木構件存在較大的裂縫，主要集中在圓木柱及屋架的上下弦桿，所檢構件表面最大裂縫寬度及深度如表1所示；圓木柱柱腳與基礎接觸部位存在輕微腐朽現(xiàn)象；個別木屋架桿件及檁條存在腐朽、蟻蝕現(xiàn)象；個別桿件連接存在松動現(xiàn)象；局部屋面存在破損現(xiàn)象；不滿足鑒定要求。缺陷照片如圖4，圖5所示。

2)磚墻體的外觀質(zhì)量調(diào)查。該建筑物部分磚砌平拱過梁存在不同程度的裂縫，局部外墻砂漿受雨水沖刷現(xiàn)象嚴重，不滿足鑒定要求。缺陷照片如圖6，圖7所示。

3)木結構體系及連接構造做法調(diào)查。該建筑物未設置柱間支撐及圓木柱柱頂縱向水平系桿，未設置屋架上下弦橫向支撐、豎向支撐及下弦縱向水平系桿，不滿足鑒定要求。

該建筑物圓木柱直接放于料石基礎上，無有效錨固措施，屋架與圓木柱連接節(jié)點未設置斜撐，椽條與檁條、檁條與屋架均未釘牢，不滿足鑒定要求。

4)磚墻體的整體連接措施調(diào)查。該建筑物砌體墻中均未設置混凝土圈梁和構造柱，不滿足鑒定要求。

5)房屋的易損部位及其連接的構造調(diào)查。屋頂女兒墻高度為500 mm，未采取有效錨固措施且砂漿強度低于M0.4，不滿足鑒定要求。

6)磚柱與磚墻體的材料強度。經(jīng)檢測，磚強度等級為MU7.5，滿足鑒定標準的最低要求；砂漿強度等級M0.5，滿足鑒定標準的最低要求。

2.3 承載力驗算

該建筑物兩側外縱墻高度為4.8 m，小于6.6 m，縱墻厚度為370 mm，大于240 mm，且開洞面積不超過50%，結構單元兩端均有山墻，根據(jù)《建筑抗震設計規(guī)范》[5]第9.3.4條的規(guī)定，可不進行縱向截面抗震驗算。該建筑物的橫向抗震可按照平面排架進行計算并記及空間工作。

采用ANSYS有限元計算軟件對該榀排架進行計算。由于現(xiàn)有計算軟件的限制，計算時需要進行一些假定和簡化。假定：木構件表面沒有裂縫，木柱柱腳有效錨固，連接節(jié)點完好，砌體無裂縫。簡化：磚垛基礎部位設為剛接，木柱柱腳及頂部、墻垛頂部設為鉸接，屋架腹桿兩端設為鉸接。計算簡圖如圖8所示。

計算參數(shù)設置：7度(0.1g)抗震設防，屋頂恒荷載取3.5 kN/m2，活載取0.50 kN/m2，基本雪壓取0.35 kN/m2，基本風壓取0.40 kN/m2，磚強度等級MU7.5，砂漿強度等級M0.5，木柱的強度等級取TC11，屋架強度等級取TB11。砌體的抗壓強度設計值及彈性模量如下[6，7]：

k1=0.78,a=0.5,f1=7.5 MPa,

f2=0.5 MPa,γf=1.8,k2=0.6+0.4f2=0.8,

δ=0.08f=0.85 MPa。

墻垛驗算：考慮風荷載控制的組合(不考慮地震荷載)：墻垛底部彎矩迎風面M=23.204 kN·m，軸向壓力N=97.811 kN，y1=0.305 m，e=M/N=0.237 m>0.6·y1=0.183 m，不滿足規(guī)范[4]第5.1.5條的規(guī)定。

考慮地震組合時，墻垛底部彎矩設計值M=15.523 kN·m，軸向壓力N=97.810 kN，y1=0.305 m，e=M/N=0.158 m<0.9·y1=0.274 m，滿足規(guī)范[5]第9.3.8的規(guī)定。

其他構件的承載力計算不再詳述。

2.4 結論及建議

針對該建筑物存在構造缺陷、結構損傷、承載力不足等現(xiàn)狀，該建筑物應依據(jù)相關規(guī)范采取補強或更換等處理措施。

3 結語

老舊磚木混合承重結構是一種的特殊結構，本文結合相關規(guī)范通過工程實例，明確了上部承重結構安全性鑒定的內(nèi)容，并詳述了該種結構抗震措施的主要調(diào)查項目及墻垛承載力的計算方法，為相關工程的鑒定提供了參考。

[1] GB 50292—1999，民用建筑可靠性鑒定標準[S].

[2] GB 50023—2009，建筑抗震鑒定標準[S].

[3] GB 50005—2003，木結構設計規(guī)范[S].

[4] GB 50003—2011，砌體結構設計規(guī)范[S].

[5] GB 50011—2010，建筑抗震設計規(guī)范[S].

[6] 施楚賢.砌體結構理論與設計[M].第2版.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2003:78-80.

[7] 劉桂秋，施楚賢，劉一彪.砌體及砌體材料彈性模量取值的研究[J].湖南大學學報(自然科學版)，2004，35(4)：29-32.

The analysis of security appraisal for the upper load-bearing structure of some brick-wood structure

Zhang Shilian1Cui Weilong1Zhang Haigang2

(1.HebeiBuildingResearchTechnologyCo.,Ltd,Shijiazhuang050021,China; 2.HebeiBuildingResearchEngineeringTechnologyCo.,Ltd,Shijiazhuang050021,China)

The paper makes clear the content of security appraisal of the upper load-bearing structure for the brick-wood structure through a engineering example. It also details the key investigation items of seismic measures and the method of wall-pier’s capacity calculation for this structure, which has provided some reference for identification of similar engineering.

hybrid structure of brick and wood, security appraisal, seismic measures identified, bearing capacity

1009-6825(2016)26-0045-02

2016-07-02

張士煉(1983- )，男，工程師

TU317

A