蘇州某廠房抗震性能檢測與分析

黃鵬宇 ，張文力 （蘇州建設(shè)工程質(zhì)量檢測中心有限公司，江蘇 蘇州 215129）

0 前言

地震是一種瞬時(shí)突發(fā)性且破壞性極強(qiáng)的社會災(zāi)害，幾十秒的地震就能造成大量的房屋倒塌、人員傷亡，因此提升建筑物的抗震性能對于降低地震災(zāi)害影響具有重要意義。目前我國地震災(zāi)害發(fā)生次數(shù)較為頻繁，為進(jìn)一步提升建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力，我國頒布實(shí)施了新版《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》，部分區(qū)域的抗震設(shè)防烈度發(fā)生了改變。然而，一些既有建筑結(jié)構(gòu)由于建設(shè)年代較早，原設(shè)計(jì)依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)偏低，加之耐久性及結(jié)構(gòu)已有損傷等因素影響，因此其抗震性能不可過高估計(jì)，同時(shí)為確保廣大人民的人身安全，有必要對一些年代較久的既有建筑進(jìn)行抗震性能分析[1-2]。

本文將以蘇州某廠房為例，通過現(xiàn)場調(diào)查檢測對現(xiàn)有結(jié)構(gòu)進(jìn)行安全抗震計(jì)算，分析結(jié)構(gòu)安全抗震性能，并給予鑒定結(jié)果以及加固建議。

1 工程概況

蘇州某廠房位于蘇州市姑蘇區(qū)，約建造于上世紀(jì)八十年代，屬既有建筑物，主體結(jié)構(gòu)地上三層，采用磚混結(jié)構(gòu)承重，樓面采用預(yù)制混凝土空心板，坡屋面，建筑面積約為180m2，該廠房立面圖如圖1所示。

2 現(xiàn)場調(diào)查及檢測

2.1 結(jié)構(gòu)外觀質(zhì)量檢查

圖1 廠房立面圖

經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)，部分墻體存在粉刷層剝落、破損以及滲漏水等問題，如圖2～4所示。屋面部分區(qū)域存在破損、塌陷等問題，如圖5所示。此外，混凝土構(gòu)件未發(fā)現(xiàn)明顯破損、露筋現(xiàn)象；結(jié)構(gòu)構(gòu)件表面未發(fā)現(xiàn)有可見結(jié)構(gòu)性裂縫，結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)處未發(fā)現(xiàn)工作異常和明顯變形。

圖2 墻體粉刷層風(fēng)化、剝落

圖3 墻體破損

圖4 墻面滲漏水圖

圖5 屋面塌陷、破損

2.2 構(gòu)件截面尺寸及鋼筋配置檢測

根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)檢測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（GB50344-2004）[3]要求，通過采用鋼卷尺、激光測距儀以及鋼筋位置測定儀等儀器，對不同構(gòu)件截面尺寸以及鋼筋配置進(jìn)行了抽樣檢查。由于該建筑物相關(guān)設(shè)計(jì)資料缺失，故構(gòu)件截面尺寸以及配筋的計(jì)算數(shù)據(jù)時(shí)依據(jù)實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行歸并取值。

2.3 材料強(qiáng)度檢測

本文通過采用貫入法對砌筑砂漿強(qiáng)度進(jìn)行了檢測，依據(jù)《貫入法檢測砌筑砂漿強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》（JGJ/T136-2017）[4]計(jì)算得出了砂漿強(qiáng)度推定值：其中墻體砌筑砂漿強(qiáng)度約在2MPa～5MPa，磚柱砌筑砂漿強(qiáng)度約在4MPa～5MPa。通過回彈法對燒結(jié)粘土磚抗壓強(qiáng)度進(jìn)行了檢測，得出其抗壓強(qiáng)度平均值約在10MPa～13MPa。現(xiàn)期混凝土抗壓強(qiáng)度經(jīng)鉆芯法測得均大于25MPa。

3 結(jié)構(gòu)計(jì)算及分析

3.1 計(jì)算參數(shù)取值

對于砌筑砂漿強(qiáng)度，其設(shè)定參數(shù)按實(shí)測值最小值取值，具體各材料參數(shù)取值如表1所示。針對荷載布置以及取值，本文結(jié)合《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB50009-2012）[5]以及現(xiàn)場情況進(jìn)行確定，如表2所示。

材料強(qiáng)度取值表 表1

荷載取值表 表2

3.2 結(jié)構(gòu)承載力驗(yàn)算

本文通過采用PKPM計(jì)算軟件，對廠房結(jié)構(gòu)承載力進(jìn)行了驗(yàn)算。經(jīng)計(jì)算發(fā)現(xiàn)，承載力偏低的構(gòu)件主要在于一層部分磚柱以及一層部分墻體。材料相關(guān)強(qiáng)度偏低、結(jié)構(gòu)上的多處墻體拆改以及整體性構(gòu)造、連接等存在缺陷和損傷均是造成一層部分構(gòu)件承載力不足的主要原因。

4 抗震計(jì)算及分析

4.1 抗震參數(shù)取值

該建筑物使用功能為辦公樓，根據(jù)《建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)》（GB50223-2008）[7]中相關(guān)規(guī)定，該工程抗震設(shè)防類別應(yīng)劃分為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類，即丙類。標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類應(yīng)按本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求確定其抗震措施和地震作用，故本工程按7度標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行抗震措施核查。由于該建筑物建于上世紀(jì)80年代，故后續(xù)使用年限采用30年，屬于A類建筑。

4.2 場地、地基和基礎(chǔ)

經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查可知，該建筑上部結(jié)構(gòu)未發(fā)現(xiàn)明顯的傾斜和不均勻沉降的變形現(xiàn)象，該建筑上部結(jié)構(gòu)表面未發(fā)現(xiàn)明顯的沉降裂縫。根據(jù)相關(guān)規(guī)定，該建筑地基基礎(chǔ)現(xiàn)狀無嚴(yán)重靜載缺陷，可不進(jìn)行地基基礎(chǔ)的抗震檢測。

4.3 抗震鑒定（第一級鑒定）

根據(jù)現(xiàn)場勘察情況，對該建筑按A類建筑（丙類設(shè)防、砌體結(jié)構(gòu)、7度核查）進(jìn)行抗震措施鑒定，主要針對砌體房屋高度以及層數(shù)、房屋結(jié)構(gòu)體系、平、立面和墻體布置規(guī)則性等方面進(jìn)行鑒定檢測，主要在以下幾點(diǎn)發(fā)現(xiàn)存在不滿足鑒定標(biāo)準(zhǔn)問題：

①由《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》（GB50023-2009）[8]可知，抗震橫墻間距應(yīng)≤10m，而實(shí)測房屋三層抗震橫墻最大間距為13.2m，不滿足鑒定標(biāo)準(zhǔn)；

②對于跨度不小于6m的大梁，不宜由獨(dú)立磚柱支承，乙類設(shè)防時(shí)不應(yīng)由獨(dú)立磚柱支承，實(shí)測中有獨(dú)立磚柱支承現(xiàn)象，不滿足鑒定標(biāo)準(zhǔn)；

③內(nèi)外墻樓蓋、屋蓋處，均未設(shè)置圈梁，房屋局部尺寸不滿足規(guī)定。

4.4 抗震鑒定（第二級鑒定）

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)[8]相關(guān)規(guī)定，對于A類砌體房屋，現(xiàn)有結(jié)構(gòu)體系、圈梁布置和構(gòu)造極易引起局部倒塌的結(jié)構(gòu)構(gòu)件不符合第一級鑒定的房屋，可采用平面結(jié)構(gòu)的樓層綜合抗震能力指數(shù)進(jìn)行第二級鑒定。樓層綜合抗震能力指數(shù)應(yīng)按式（1）～（2）計(jì)算：

式中：βci為平面結(jié)構(gòu)樓層綜合抗震能力指數(shù)；Ψ1為體系影響系數(shù)；Ψ2為局部影響系數(shù)；βi為樓層平均抗震能力指數(shù)；Ai為第i層橫向或縱向抗震墻在層高1/2處凈截面積的總面積；Abi為第i層樓層建筑平面總面積；ξ0i為第i層橫向或縱向抗震墻基準(zhǔn)面積率。

由上式結(jié)合PKPM計(jì)算所得檢測結(jié)果如表3所示。根據(jù)相關(guān)規(guī)定，當(dāng)樓層綜合抗震能力指數(shù)小于1.0時(shí)，應(yīng)采取加固或其他相應(yīng)措施。由表可知，1層橫向、2層橫向以及3層縱向綜合抗震能力指數(shù)均小于1.0，故建筑物樓層綜合抗震能力指數(shù)不滿足抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)的要求。圖6為計(jì)算采用模型圖。

5 鑒定結(jié)果與建議

通過對以上抗震鑒定結(jié)果進(jìn)行總結(jié)分析，發(fā)現(xiàn)該建筑主要存在以下問題：①該建筑部分構(gòu)件承載力不滿足安全性要求；②墻、梁以及柱等構(gòu)件設(shè)置不滿足鑒定標(biāo)準(zhǔn)要求；③該建筑三層抗震橫墻間距不滿足抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)的要求；④建筑物樓層綜合抗震能力指數(shù)不滿足抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)的要求。

綜合抗震能力指數(shù)驗(yàn)算結(jié)果 表3

圖6 計(jì)算模型圖

對于以上存在的問題，可采取面層或板墻加固等方法對承載力不滿足的構(gòu)件進(jìn)行加固處理，或通過增設(shè)圈梁或增設(shè)構(gòu)造柱等方法可提升結(jié)構(gòu)抗震能力。加固方案確定后，可通過PKPM計(jì)算分析軟件對加固后建筑進(jìn)行抗震驗(yàn)算，核查樓層綜合抗震能力指數(shù)是否達(dá)到相關(guān)要求[9]。

6 結(jié)論

本文通過采用現(xiàn)場檢測結(jié)合PKPM軟件計(jì)算分析的方法，對蘇州某廠房抗震性能進(jìn)行了抗震分析。經(jīng)現(xiàn)場檢測發(fā)現(xiàn)，由于建造年代較久，該建筑部分構(gòu)件外觀出現(xiàn)損傷；通過總結(jié)分析各樓層綜合抗震能力指數(shù)發(fā)現(xiàn)，該建筑樓層綜合抗震能力指數(shù)不滿足抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)的要求，對此提出了加固建議，并為類似工程抗震鑒定提供借鑒參考。