某綜合樓改造前的檢測(cè)鑒定及加固方案

陳培福 （福建省建筑科學(xué)研究院，福建 福州 350025）

0 前言

對(duì)建筑進(jìn)行局部改造及增層，需對(duì)原結(jié)構(gòu)進(jìn)行鑒定、設(shè)計(jì)、施工，并結(jié)合改造方案進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析和校驗(yàn)計(jì)算，為后續(xù)改造設(shè)計(jì)、加固施工提供依據(jù)。因此，為保障建筑在后續(xù)使用年限內(nèi)的安全使用，需要獲取準(zhǔn)確的檢測(cè)鑒定結(jié)論和合理可行的加固處理措施。

1 工程概況

某檢察院綜合樓建造于2008年，現(xiàn)狀為地下1層、地上8層的框架結(jié)構(gòu)房屋，采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓、屋面板，基礎(chǔ)采用沖孔灌注樁，建筑面積約為5900m2，平面呈不規(guī)則梯形布置，平面圖詳見(jiàn)圖1。層高分別為：負(fù)一層2.70m，一層3.60m，二-七層均為3.20m，八層3.50m。

現(xiàn)為滿足辦公需要，業(yè)主單位對(duì)該樓進(jìn)行重新裝修改造，在原電梯旁新增加一部電梯，原屋面層加建一層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，新增或拆除部分內(nèi)外隔墻，改造后一層建筑平面示意圖詳見(jiàn)圖2。該工程地質(zhì)調(diào)查報(bào)告、設(shè)計(jì)文件、改造與裝修設(shè)計(jì)圖紙、施工及竣工驗(yàn)收資料均齊全。

圖1 原建筑一層建筑平面圖

圖2 改造后一層建筑平面圖

2 建筑結(jié)構(gòu)檢查與檢測(cè)

2.1 結(jié)構(gòu)平面布置檢查

該建筑的層數(shù)、層高、結(jié)構(gòu)軸網(wǎng)尺寸、梁柱的平面布置都與設(shè)計(jì)圖紙一致。

2.2 地基基礎(chǔ)檢測(cè)

上部結(jié)構(gòu)傾斜度觀測(cè)結(jié)果表明,該建筑在現(xiàn)階段還沒(méi)有產(chǎn)生明顯的整體傾斜,上部承重結(jié)構(gòu)和圍護(hù)結(jié)構(gòu)檢查還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)明顯的沉降裂縫,結(jié)合基礎(chǔ)的承載力計(jì)算,現(xiàn)階段建筑地基基礎(chǔ)承載力基本上滿足上部結(jié)構(gòu)受力要求。

2.3 外觀質(zhì)量檢查

①建筑物整體外觀質(zhì)量良好，在主結(jié)構(gòu)中沒(méi)有明顯的沉降裂縫和傾斜。

②主體結(jié)構(gòu)構(gòu)件保持完好，未發(fā)現(xiàn)存在明顯的蜂窩、孔洞、露筋等施工質(zhì)量缺陷，也未發(fā)現(xiàn)肉眼可見(jiàn)明顯裂縫。梯間處2L-(C)-(1-2)梁側(cè)面混凝土保護(hù)層脫落，箍筋暴露于室外且已嚴(yán)重銹蝕，詳見(jiàn)圖3。

圖3 2L-(C)-(1-2)靠梁側(cè)面現(xiàn)狀

③圍護(hù)結(jié)構(gòu)沒(méi)有明顯的損壞現(xiàn)象，如因地基的不均勻沉降造成的整體傾斜、開(kāi)裂和變形。

2.4 結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面尺寸、混凝土強(qiáng)度、鋼筋配置檢測(cè)

①經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)抽查，該建筑除二～八層（A-B）軸間梁截面尺寸與設(shè)計(jì)值不符，其余結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面尺寸與設(shè)計(jì)圖紙相符。

②采用回彈法對(duì)梁柱構(gòu)件混凝土強(qiáng)度進(jìn)行抽檢，結(jié)果標(biāo)明，所檢梁柱構(gòu)件混凝土強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。

③采用混凝土鋼筋檢測(cè)儀掃描柱、梁構(gòu)件鋼筋分布及鋼筋直徑，檢測(cè)結(jié)果標(biāo)明除個(gè)別梁構(gòu)件箍筋間距大于設(shè)計(jì)值，其余梁柱構(gòu)件主筋根數(shù)及箍筋間距基本滿足設(shè)計(jì)及驗(yàn)收規(guī)范要求。

3 結(jié)構(gòu)承載力驗(yàn)算

依據(jù)檢測(cè)結(jié)果、竣工資料、改造后方案和現(xiàn)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范，對(duì)該項(xiàng)目進(jìn)行了結(jié)構(gòu)計(jì)算與復(fù)核。計(jì)算模型考慮了新增的電梯井筒和新增一層，采用PKPM系列中的結(jié)構(gòu)空間有限元分析設(shè)計(jì)軟件（SATWE）和PMSAP軟件進(jìn)行計(jì)算分析。

3.1 計(jì)算模型及參數(shù)

基本風(fēng)壓取為0.7kN/m2，地面粗糙度類別取為C類；抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.15g，設(shè)計(jì)地震分組為第三組，結(jié)構(gòu)抗震等級(jí)為二級(jí)；樓面恒荷載及梁間荷載按改造設(shè)計(jì)圖紙的具體位置及做法計(jì)算后取值，樓面活荷載按現(xiàn)行規(guī)范[1]取值,辦公樓面活荷載取為2.0kN/m2，衛(wèi)生間、陽(yáng)臺(tái)、食堂樓面活荷載取為2.5kN/m2，上人屋面活荷載取為2.0kN/m2；電梯機(jī)房活荷載取為7.0kN/m2，新增電梯型號(hào)規(guī)格與原有電梯相同，活荷載取為7.0kN/m2。混凝土抗壓強(qiáng)度按現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際檢測(cè)結(jié)果取值，鋼筋強(qiáng)度按原設(shè)計(jì)值取用，其余計(jì)算參數(shù)均按規(guī)范要求進(jìn)行取值。

施工荷載[2]：根據(jù)規(guī)范[3]規(guī)定，“當(dāng)房屋結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固驗(yàn)算時(shí)，對(duì)不上人屋面，應(yīng)計(jì)入加固工程的施工荷載，當(dāng)估算的荷載低于現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》規(guī)定的我們均布活荷載或集中荷載時(shí)，應(yīng)按該規(guī)范采用”加固施工中施工荷載超出均布活荷載的現(xiàn)行時(shí)有發(fā)生，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開(kāi)裂，所以，應(yīng)對(duì)施工荷載的大小和位置進(jìn)行控制，首先放在框架柱和承重墻上，其次堆放于框架梁上，最后才是樓板中部，盡量分散堆放。

3.2 驗(yàn)算結(jié)果

3.2.1 原設(shè)計(jì)復(fù)核結(jié)果

根據(jù)原有的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖紙和現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范，對(duì)其承載能力進(jìn)行了復(fù)核，結(jié)果標(biāo)明柱、梁、板等構(gòu)件的承載力滿足安全使用的要求。

3.2.2 擬改造承載力驗(yàn)算

結(jié)構(gòu)的水平位移、自振周期、層剛度比等結(jié)構(gòu)整體性能指標(biāo)的控制，均滿足規(guī)范要求。

①地基承載力

地基基礎(chǔ)承載力驗(yàn)算結(jié)果標(biāo)明，加層后的柱下樁基及承臺(tái)承載力均滿足設(shè)計(jì)要求。

②框架柱、梁承載力驗(yàn)算

該樓擬增加一層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，加層梁板結(jié)構(gòu)布置、截面尺寸及配筋同原屋面層梁板結(jié)構(gòu)，加層柱結(jié)構(gòu)布置、截面尺寸及配筋同原八層柱結(jié)構(gòu)。

框架柱承載力計(jì)算結(jié)果標(biāo)明：負(fù)一層、一層部分柱構(gòu)件抗力與作用效比＜1，不滿足改造后正常安全使用性要求；梁構(gòu)件承載力驗(yàn)算結(jié)果標(biāo)明：二層部分梁構(gòu)件其抗力與作用效比＜1，承載力不滿足改造后安全使用性要求。

③樓板承載力驗(yàn)算

采用PMSAP軟件中的殼元，對(duì)樓板進(jìn)行有限元計(jì)算。隔墻采用厚度100mm的加氣混凝土砌塊，實(shí)測(cè)自重均值為7.5kN/m3，考慮面層及裝修的氣體隔墻自重取12.5kN/m3計(jì)算。隔墻的自重按樓面活荷載的附加值考慮，邊界條件按彈性計(jì)算。

計(jì)算結(jié)果標(biāo)明：部分樓板縱向鋼筋的實(shí)際配筋小于計(jì)算值，承載能力不滿足規(guī)范要求。由于改變了該建筑內(nèi)外隔墻的布置，并增設(shè)了部分內(nèi)隔墻，加大了樓面荷載；新增的電梯井筒改變了樓板的受力性質(zhì)，因此導(dǎo)致樓板上部負(fù)彎矩區(qū)受力鋼筋不滿足計(jì)算要求。

4 改造加固方案

①增設(shè)鋼筋混凝土電梯井筒

在原電梯旁增設(shè)現(xiàn)澆鋼筋混凝土井筒，新增一部電梯。

②柱梁構(gòu)件加固

結(jié)合建筑后續(xù)使用年限及性價(jià)比考慮，按照后續(xù)使用年限30年進(jìn)行加固計(jì)算[4]。通過(guò)對(duì)常用加固方案的必選，從安全、適用、經(jīng)濟(jì)等角度綜合考慮分析，對(duì)承載力不滿足要求的框架柱采用外包角鋼加固[5]。

對(duì)承載力不滿足計(jì)算要求的框架梁，可以采用粘貼碳纖布加固、粘鋼板加固等措施處理[6]。

對(duì)個(gè)別加密區(qū)箍筋不滿足抗震構(gòu)造措施的構(gòu)件采用粘貼碳纖布處理[5]。

③采用鋼筋混凝土疊合層加固樓板

對(duì)承載能力不滿足要求的樓板[2]，結(jié)合建筑墊層的重新處理，首先剔除原45mm厚的建筑墊層，露出現(xiàn)有樓板混凝土原漿面，進(jìn)行鑿毛、植筋和濕潤(rùn)處理，鋪放上面層縱向鋼筋，并在梁（支座）上拉通布置，然后澆筑60mm厚C40細(xì)石混凝土。樓板加固無(wú)需支模，降低了施工成本和周期。

本文通過(guò)增設(shè)鋼筋混凝土電梯井,增加柱和梁構(gòu)件的截面面積,鋼筋混凝土復(fù)合層加固樓板等常規(guī)的加固方案,先做整體,局部強(qiáng)化的做法,不僅加固了構(gòu)件,而且提高了整體性能,降低成本。

5 結(jié)語(yǔ)

改變建筑使用條件或?qū)υㄖM(jìn)行改建、擴(kuò)建、加建是檢測(cè)鑒定工作中經(jīng)常遇到的案例，需考慮原建筑設(shè)計(jì)、施工及使用情況，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢查、檢測(cè)，并結(jié)合檢測(cè)資料和改造方案綜合分析、驗(yàn)算，鑒定、加固設(shè)計(jì)和施工是相輔相成的整體。本文根據(jù)建筑改造后的結(jié)構(gòu)布置及荷載現(xiàn)狀進(jìn)行了結(jié)構(gòu)鑒定分析，并提出了相應(yīng)的加固方案，為同類工程提供參考。