北京市某科研機(jī)構(gòu)研究生公寓抗震鑒定與加固方案設(shè)計(jì)

楊書靈，張新先

國家林業(yè)和草原局林產(chǎn)工業(yè)規(guī)劃設(shè)計(jì)院，北京 100010

1 研究背景

近年來我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，并于2019年出臺了舊城改造政策，老舊小區(qū)改造的步伐越來越快。《中華人民共和國城鄉(xiāng)規(guī)劃法》指出舊城區(qū)的改建，應(yīng)保護(hù)歷史文化遺產(chǎn)和傳統(tǒng)風(fēng)貌，合理確定拆遷和建設(shè)規(guī)模，有計(jì)劃地對危房集中、基礎(chǔ)設(shè)施落后等地段進(jìn)行改建。

《中華人民共和國國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》指出加快推進(jìn)城市更新，改造提升老舊小區(qū)、老舊廠區(qū)、老舊街區(qū)和城中村等存量片區(qū)、老舊廠區(qū)、老舊街區(qū)和城中村等存量片區(qū)功能，推進(jìn)提升老舊樓宇改造，積極擴(kuò)建新建停車場、充電樁。堅(jiān)持以“房子是用來住的，不是用來炒的”為定位，加快建立多主體供給，多渠道保障，租購并舉，夯實(shí)城市政府主體責(zé)任，穩(wěn)定地價(jià)、房價(jià)和預(yù)期。在相關(guān)政策的引導(dǎo)下，新建住宅項(xiàng)目的用地、立項(xiàng)審批控制日趨嚴(yán)格，政府工作的重心逐漸由新建項(xiàng)目轉(zhuǎn)向既有建筑的改擴(kuò)建上，建筑行業(yè)市場近年來也正迎來較大的變革，改建改造項(xiàng)目已成為城市建設(shè)的重要角色。此類項(xiàng)目包括廠房的改造、公共建筑的改造、住宅（宿舍）的改造。按對主體結(jié)構(gòu)的影響，可分為一般修繕和因消防要求、功能改變引起的改造。前者一般對結(jié)構(gòu)無影響，后者需要根據(jù)抗震鑒定報(bào)告，復(fù)核計(jì)算改造前后結(jié)構(gòu)的剛度和重力荷載代表值的變化情況，對原建筑進(jìn)行局部或整體加固。

老舊小區(qū)（宿舍）類建筑多建于20世紀(jì)50年代到80年代期間，大部分為砌體結(jié)構(gòu)，承重體系為縱墻承重、縱橫墻共同承重等。此類建筑至今距建設(shè)期已至少40年，有的甚至已接近或超過結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限?！督ㄖ拐痂b定標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50023—2009）規(guī)定：接近或超過設(shè)計(jì)年限，或需要繼續(xù)使用的建筑需要進(jìn)行抗震鑒定。相關(guān)的規(guī)范距最初設(shè)計(jì)幾經(jīng)變遷，現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范對建筑的結(jié)構(gòu)安全性要求顯著提高。因此，老舊小區(qū)（宿舍）改造的同時(shí)，加固設(shè)計(jì)和施工也經(jīng)常同時(shí)進(jìn)行。對于住宅或宿舍類建筑的加固項(xiàng)目，由于人員安置困難，內(nèi)部暫時(shí)無法加固，這就要求設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)加固方案時(shí)，充分考慮建筑的使用功能和現(xiàn)狀的局限性，選擇合理的加固方案。

2 工程概況

文章以北京市某科研機(jī)構(gòu)的研究生公寓為研究對象，該建筑建造于20世紀(jì)50年代，建筑面積為1756m2。該建筑原設(shè)計(jì)為三層磚混結(jié)構(gòu)，后業(yè)主自行增加至四層，加層年代不詳?？傞L度為32m，總寬度為13.2m，檐口高度為13.2m，層高均為3.3m。1～2層外墻厚均為370mm，內(nèi)墻厚均為240mm。1～2層樓面頂板為100mm混凝土現(xiàn)澆板，3層頂板為預(yù)制混凝土板，屋面為雙坡木屋蓋。承重模式為縱墻承重。標(biāo)準(zhǔn)層承重墻體布置圖如圖1所示。

圖1 標(biāo)準(zhǔn)層承重墻體布置圖（單位：mm）

原結(jié)構(gòu)無構(gòu)造柱和圈梁，唐山大地震后，該房屋曾進(jìn)行過結(jié)構(gòu)抗震加固。在外墻四角增設(shè)了構(gòu)造柱，在1～3層各層外墻外側(cè)增設(shè)了圈梁，建筑現(xiàn)狀實(shí)景圖如圖2所示。

圖2 建筑現(xiàn)狀實(shí)景圖

建筑原始結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)資料缺失，由鑒定機(jī)構(gòu)對該建筑進(jìn)行測繪及檢測，各層材料檢測強(qiáng)度推定值如下：磚墻部分，1～2層為MU20，3～4層為MU10；砂漿部分，1層為M5.2，2層為M0.9，3層為M1.5，4層為M1.4。

3 抗震鑒定

對該建筑從房屋高度和層數(shù)、抗震墻間距、墻體材料的實(shí)際強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間整體性連接構(gòu)造的可靠性，以及墻體抗震承載力進(jìn)行綜合分析，按后續(xù)使用年限30年、8度抗震設(shè)防的鑒定要求對該建筑的綜合抗震能力進(jìn)行兩級鑒定，具體鑒定分析結(jié)果如下。

3.1 一級鑒定結(jié)論

（1）房屋高度和層數(shù)房屋實(shí)際高度為13.2m，小于19m，層數(shù)為4層，小于6層，滿足鑒定要求。

（2）結(jié)構(gòu)體系抗震橫墻最大間距為14.4m，大于7m，不滿足鑒定要求。

（3）墻體材料實(shí)際砌筑用磚實(shí)測強(qiáng)度推定值為1～2層為MU20，3～4層為MU10，大于MU7.5，滿足鑒定要求；2層實(shí)測砂漿強(qiáng)度利推定值為M0.9，小于M1，不滿足鑒定要求。

（4）整體性連接構(gòu)造3～4層內(nèi)墻均無圈梁，不滿足鑒定要求。

（5）墻體局部尺寸，部分承重門間墻寬度小于1.0m，不滿足鑒定要求。

3.2 二級鑒定結(jié)論

根據(jù)墻體面積和實(shí)際磚、砂漿強(qiáng)度等級并考慮構(gòu)造影響，二級鑒定采用樓層綜合抗震能力指數(shù)在縱橫兩個(gè)方向分層進(jìn)行。計(jì)算結(jié)果表明，橫向樓層綜合抗震能力指數(shù)均小于0.9，磚墻實(shí)際的抗剪能力不滿足《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50023—2009）的要求。

該建筑的綜合安全性鑒定等級評定為Deu級，嚴(yán)重影響整體抗震性能。

4 抗震加固方案

建筑平面圖如圖3所示。對該建筑的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，可以看出圖1中原結(jié)構(gòu)磚墻分別形成了4個(gè)砌體筒體，這種布置形式有利于提高結(jié)構(gòu)的抗震能力，雖然橫墻較少，但整體性較好。

圖3 建筑平面圖（單位：mm）

考慮到該建筑的特殊情況，加固設(shè)計(jì)時(shí)僅對外墻外側(cè)、走廊內(nèi)側(cè)墻體、樓梯間墻體及3軸單側(cè)墻體進(jìn)行板墻加固，各標(biāo)準(zhǔn)層加固平面圖如圖4所示。實(shí)際施工時(shí)，可根據(jù)學(xué)生宿舍的使用情況，確定合理的施工順序和施工方案。

圖4 各標(biāo)準(zhǔn)層加固平面圖（單位：mm）

加固后的樓層綜合抗震能力指數(shù)計(jì)算公式如下：

式中：βs為加固后樓層或墻段的綜合抗震能力指數(shù)；η為加固增強(qiáng)系數(shù)；β0為樓層或墻段原有的抗震能力指數(shù)；ψ1、ψ2分別為體系影響系數(shù)和局部影響系數(shù)。

經(jīng)計(jì)算，加固后的樓層綜合抗震能力指數(shù)最小值為1.05，大于1.0，加固后的抗震承載力滿足規(guī)范要求。由于梁、板的安全性等級為A級，且該建筑的使用功能未改變，此次加固暫未考慮房間內(nèi)梁、板的加固。另外，施工時(shí)需在補(bǔ)齊4層外圈梁，在3～4層建筑內(nèi)部增設(shè)水平支撐，以增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的剛度。

5 結(jié)束語

由于宿舍類、住宅類項(xiàng)目存在人員和物品安置困難，內(nèi)部加固難以實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)，在加固施工的同時(shí)，原建筑功能仍在使用，這就需要設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)時(shí)盡量選取外圍加固和不影響持續(xù)使用的方案。荷載控制盡量準(zhǔn)確，必要時(shí)采用新技術(shù)、新材料。該項(xiàng)目充分考慮了建筑的使用功能和業(yè)主的需求，從抗震概念入手，合理地控制了荷載和加固范圍，采取了切實(shí)有效、經(jīng)濟(jì)合理的抗震加固措施，最終提高了結(jié)構(gòu)的綜合抗震能力。