某鋼框架宿舍安全性檢測(cè)與鑒定

孫樂樂

（云南省建設(shè)工程質(zhì)量檢測(cè)中心有限公司，云南 昆明 650217）

0 引 言

鋼框架結(jié)構(gòu)因其自重輕、強(qiáng)度高、施工速度快，安裝拆卸方便等優(yōu)點(diǎn)，在工民用建筑領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。但與此同時(shí)，由于缺少必要技術(shù)質(zhì)量監(jiān)督，鋼結(jié)構(gòu)承包單位缺少資質(zhì)或個(gè)人承包鋼結(jié)構(gòu)施工項(xiàng)目，從而造成部分鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量差，存在著安全隱患，給人們生命財(cái)產(chǎn)安全造成重大威脅。本文以某新建鋼框架結(jié)構(gòu)為例，分析探討鋼結(jié)構(gòu)工程檢測(cè)鑒定的方法及加固處理措施。

1 工程概況

某宿舍工程為 3 層鋼框架結(jié)構(gòu)，總高 10.5 m，基礎(chǔ)為柱下獨(dú)立基礎(chǔ)，屋架形式為三角形鋼屋架，框架柱采用鋼管柱，框架梁采用熱軋 H 型鋼，樓板為 120 mm 厚壓型鋼板與現(xiàn)澆混凝土組合樓板，建筑面積 2 175 m2。該工程于 2017 年 12 月開工建設(shè)，由于工程開建前未申領(lǐng)施工許可證，施工圖未經(jīng)審核，缺少地勘資料，且施工質(zhì)量較差，因此該工程于 2018 年 7 月被當(dāng)?shù)刭|(zhì)監(jiān)站勒令停工。目前該工程主體結(jié)構(gòu)、室內(nèi)外裝修已完工，強(qiáng)電、弱電敷設(shè)完畢，給水管安裝基本完畢。受該地住建局委托，筆者單位對(duì)此宿舍安全性進(jìn)行檢測(cè)鑒定，并提出加固處理意見。

2 現(xiàn)場(chǎng)勘驗(yàn)檢測(cè)情況

由于該鋼框架工程屬于未批先建項(xiàng)目，施工圖紙資料、圖紙審查資料、施工過程試驗(yàn)資料、地基基礎(chǔ)檢測(cè)資料、實(shí)體檢測(cè)資料等均缺失，故現(xiàn)場(chǎng)勘驗(yàn)檢測(cè)包括：①基礎(chǔ)形式；②圖紙繪制；③構(gòu)件截面尺寸、材料強(qiáng)度；④構(gòu)件連接節(jié)點(diǎn)及損傷調(diào)查；⑤涂層檢測(cè)；⑥變形觀測(cè)等內(nèi)容［1］。

2.1 基礎(chǔ)形式

通過觀測(cè)，建筑物周邊地面未發(fā)現(xiàn)明顯開裂，建筑物上部結(jié)構(gòu)未發(fā)現(xiàn)由不均勻沉降引起的裂縫及損傷情況，綜合來看地基基礎(chǔ)承載力滿足要求。現(xiàn)場(chǎng)對(duì)建筑物 A/3 軸基礎(chǔ)進(jìn)行局部開挖，經(jīng)開挖基礎(chǔ)形式為柱下獨(dú)立基礎(chǔ)，基礎(chǔ)埋深 0.70 m，獨(dú)立基礎(chǔ)尺寸 2.00 m×2.00 m。鋼柱柱腳通過與基礎(chǔ)預(yù)埋鋼板四周圍焊連接，柱腳四周包封混凝土，柱腳處未設(shè)置加勁肋。

2.2 圖紙繪制

建筑物呈倒置“L”型，左側(cè)為辦公區(qū)，右側(cè)為員工宿舍?，F(xiàn)場(chǎng)利用激光測(cè)距儀、鋼卷尺對(duì)建筑物結(jié)構(gòu)進(jìn)行測(cè)繪，宿舍樓結(jié)構(gòu)平面示意圖如圖1 所示。屋架形式為三角形鋼屋架，材料選用方鋼管，屋架結(jié)構(gòu)平面示意圖如圖2 所示，屋架大樣圖如圖3 所示。

建筑物結(jié)構(gòu)平面布置合理，豎向和水平向承重構(gòu)件布置基本合理，但 D/4～16 軸位置主梁未與柱可靠連接而與豎向主梁連接，傳力路線不合理。結(jié)構(gòu)未設(shè)置斜向支撐，結(jié)構(gòu)間聯(lián)系構(gòu)造基本完善。

2.3 構(gòu)件截面尺寸及材料強(qiáng)度檢測(cè)

檢測(cè)發(fā)現(xiàn)該建筑物所用原材多為回收舊料，利用游標(biāo)卡尺、鋼卷尺及超聲波測(cè)厚儀對(duì)構(gòu)件截面尺寸進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果如表1 所示。施工現(xiàn)場(chǎng)留有余料，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)余料加工制作成拉伸試樣，拉伸結(jié)果表明鋼材力學(xué)性能滿足 Q 235 鋼材技術(shù)要求。

表1 構(gòu)件實(shí)測(cè)截面尺寸 mm

2.4 構(gòu)件連接節(jié)點(diǎn)及損傷調(diào)查

圖1 宿舍樓結(jié)構(gòu)平面示意圖（單位：mm）

圖2 屋架結(jié)構(gòu)示意圖（單位：mm）

圖3 三角形屋架大樣圖（單位：mm）

鋼柱與鋼梁采用栓焊連接，螺栓采用 6.8 級(jí)普通螺栓，鋼梁間采用全焊接連接，焊縫設(shè)計(jì)等級(jí)為二級(jí)。對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行外觀檢測(cè)發(fā)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)處焊縫存在填塞、漏焊、氣孔、焊瘤、未焊透、錯(cuò)邊等嚴(yán)重外觀缺陷［2］，現(xiàn)場(chǎng)典型照片如圖4～圖9 所示。利用超聲波探傷儀對(duì)焊縫質(zhì)量進(jìn)行抽檢，經(jīng)檢測(cè)大部分焊縫達(dá)不到二級(jí)焊縫質(zhì)量驗(yàn)收要求。

2.5 涂層厚度檢測(cè)

現(xiàn)場(chǎng)對(duì)鋼梁、鋼柱涂層厚度進(jìn)行抽檢，檢測(cè)結(jié)果表明涂層厚度不滿足 GB/T 50621-2010《鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》第 12.4.2 條“當(dāng)設(shè)計(jì)對(duì)涂層厚度無要求時(shí)，涂層干漆膜總厚度：室外應(yīng)為 150 μm，室內(nèi)應(yīng)為 125 μm，其允許偏差應(yīng)為-25μm”的要求。

圖4 柱牛腿與梁連接節(jié)點(diǎn)

圖5 梁柱連接節(jié)點(diǎn)

圖6 主次梁連接節(jié)點(diǎn)

圖7 屋架桿件

圖8 鋼柱凹陷變形

圖9 柱對(duì)接節(jié)點(diǎn)

2.6 框架梁、框架柱變形檢測(cè)

現(xiàn)場(chǎng)共抽取 8 根梁進(jìn)行變形檢測(cè)［3］，檢測(cè)結(jié)果表明所抽檢 8 根鋼梁中有 2 根不滿足 GB 50292-2015《民用建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》中 au、bu 級(jí)撓度極限，安全性等級(jí)評(píng)定為 du 級(jí)，檢測(cè)結(jié)果如表2 所示。

表2 鋼梁撓度檢測(cè)結(jié)果

表3 鋼柱側(cè)向位移觀測(cè)結(jié)果

現(xiàn)場(chǎng)共對(duì) 15 根鋼柱進(jìn)行側(cè)向位移檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果表明共有 3 根鋼柱側(cè)向位移不滿足 GB 50292-2015《民用建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》中第 7.3.10 條中規(guī)定，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)結(jié)果如表3 所示。

2.7 結(jié)構(gòu)承載力復(fù)核

依據(jù) GB 50009-2012《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》，該建筑物恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值取 2.5 kN/m2，活荷載標(biāo)準(zhǔn)值取 2.0 kN/m2，基本風(fēng)壓取 0.45 kN/m2。鋼框架結(jié)構(gòu)隔墻為加氣混凝土砌塊，故梁上線荷載取值為 4.5 kN/m2，建筑物所在地抗震設(shè)防基本烈度為 8 度，設(shè)計(jì)基本地震加速度為 0.2 g，設(shè)計(jì)地震分組為第 3 組。

利用 PKPM 系列計(jì)算軟件（V 3.1.4 版）進(jìn)行計(jì)算，經(jīng)計(jì)算得知：①1 層、2 層大部分框架柱、框架梁應(yīng)力比遠(yuǎn)＞1，3 層部分框架柱應(yīng)力比＞1，大部分構(gòu)件承載能力均不滿足要求；②部分梁跨中撓度遠(yuǎn)＞ GB 50017-2017《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》要求；③3 層柱長細(xì)比不滿足規(guī)范要求。

3 安全性鑒定

根據(jù) GB 50292-2015《民用建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》，建筑物的安全性鑒定分為構(gòu)件、子單元和鑒定單元三個(gè)層次。鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的安全性鑒定分別從承載能力、構(gòu)造以及不適于承載的位移等 3 個(gè)項(xiàng)目分別進(jìn)行評(píng)定，經(jīng) PKPM 建模分析可知，大部分構(gòu)件的承載能力不滿足標(biāo)準(zhǔn)要求；部分柱長細(xì)比、框架梁寬厚比、高厚比不滿足現(xiàn)行規(guī)范要求，節(jié)點(diǎn)、連接方式不當(dāng)，構(gòu)造存在明顯缺陷；部分框架梁撓度、柱頂水平位移超出標(biāo)準(zhǔn)要求，根據(jù)上述分析，1 層、2 層、3 層大部分構(gòu)件的安全性等級(jí)評(píng)定為 du 級(jí)。

該建筑物第 2 層次的安全性鑒定分為地基基礎(chǔ)、上部承重結(jié)構(gòu)和圍護(hù)結(jié)構(gòu)承重部分 3 個(gè)方面。建筑物周邊場(chǎng)地、地面未發(fā)現(xiàn)開裂現(xiàn)象，上部結(jié)構(gòu)構(gòu)件未發(fā)現(xiàn)由不均勻沉降引起的變形、裂縫及破損現(xiàn)象，地基基礎(chǔ)的安全性等級(jí)評(píng)定為 Au 級(jí)；由于大部分構(gòu)件的安全性等級(jí)評(píng)定為 du 級(jí)，故上部承重結(jié)構(gòu)按承載功能等級(jí)評(píng)定為 Du 級(jí)，結(jié)構(gòu)存在薄弱環(huán)節(jié)，部分傳力路線設(shè)計(jì)不當(dāng)，部分構(gòu)造措施不滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，無支撐系統(tǒng)，故上部承重結(jié)構(gòu)按結(jié)構(gòu)整體牢固性評(píng)定為 Cu 級(jí)，依據(jù)表2 中測(cè)量結(jié)果，上部承重結(jié)構(gòu)按不適于承載的側(cè)向位移評(píng)定為 Cu 級(jí)，根據(jù)上述分析，上部承重結(jié)構(gòu)安全性等級(jí)評(píng)定為 Du 級(jí)；經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查與檢測(cè)，圍護(hù)結(jié)構(gòu)與主體連接可靠，未發(fā)現(xiàn)明顯的變形，評(píng)定圍護(hù)結(jié)構(gòu)承重部分安全性等級(jí)為 Au 級(jí)。

根據(jù)以上分析，綜合評(píng)定該建筑物安全性等級(jí)為 Dsu 級(jí)，即安全性嚴(yán)重不符合標(biāo)準(zhǔn)對(duì) Asu 級(jí)的規(guī)定，嚴(yán)重影響整體承載，必須立即采取措施。

4 抗震鑒定

依據(jù) GB 50223-2008《建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)》，該建筑的抗震設(shè)防分類為丙類（即標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類），故按照本地區(qū)抗震設(shè)防烈度確定其抗震構(gòu)造措施和地震作用。該建筑始建于 2017 年，依據(jù) GB 50023-2009《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》，該建筑后續(xù)使用宜采用 50 年，故該建筑物采用 GB 50011-2010《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》中相關(guān)規(guī)定進(jìn)行抗震鑒定。建筑物所處場(chǎng)地地勢(shì)平坦，建筑物周邊場(chǎng)地?zé)o嚴(yán)重開裂變形情況。可見，該房屋地基基礎(chǔ)現(xiàn)狀無嚴(yán)重靜載缺陷，故可不進(jìn)行地基基礎(chǔ)的抗震鑒定。

該建筑物抗震等級(jí)為三級(jí)，現(xiàn)場(chǎng)依據(jù) GB 50011-2010《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》對(duì)該建筑物進(jìn)行抗震構(gòu)造措施檢驗(yàn)，結(jié)果表明大部分抗震措施不滿足規(guī)范要求，檢驗(yàn)結(jié)果如表4 所示。

表4 抗震措施鑒定表

5 處理措施及對(duì)策

該建筑物大部分構(gòu)件承載力不滿足要求，構(gòu)造措施不符合規(guī)范要求，焊接質(zhì)量較差，故加固難度大［4-5］。

1）柱加固可采用增大截面法。具體做法為：在圓管柱外側(cè)包覆鋼筋混凝土，加固采用的豎向鋼筋錨固入基礎(chǔ)內(nèi)，樓層處鋼筋穿過鋼梁上下貫通，豎向鋼筋間通過直螺紋套筒連接，加固之后梁-柱連接節(jié)點(diǎn)直接埋入混凝土內(nèi)，從而增加了整體穩(wěn)定性，鋼柱經(jīng)加固后變?yōu)樾弯?混凝土柱。

2）鋼梁加固可采用在梁底增設(shè)次梁的方法，具體做法為：在各框架梁底跨中位置緊貼梁底沿垂直方向增設(shè)一道鋼梁，鋼梁與框架柱間采用剛性連接。

3）節(jié)點(diǎn)連接處焊縫進(jìn)行重新焊接，未擰緊螺栓重新擰緊或更換處理。

4）加固改造未完成前建筑物禁止投入使用。

6 結(jié) 語

該建筑物開建前未取得規(guī)劃許可證、施工許可證，設(shè)計(jì)圖紙未加蓋審圖章，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)建筑物現(xiàn)狀與設(shè)計(jì)圖紙存在不符之處，施工過程中未委托有資質(zhì)的施工單位進(jìn)行施工，并且未委托監(jiān)理單位，工程質(zhì)量處于失控狀態(tài)，最終導(dǎo)致建筑物質(zhì)量不滿足要求。因此，政府監(jiān)督部門必須嚴(yán)格把關(guān)，從審批手續(xù)開始即要嚴(yán)格監(jiān)督，建設(shè)單位、施工單位也必須切實(shí)負(fù)起社會(huì)責(zé)任，才能避免此類質(zhì)量事故發(fā)生。