某混凝土結構高層住宅樓結構安全性鑒定分析

李超， 張浩

（黑龍江省寒地建筑科學研究院，哈爾濱 150080）

0 引言

隨著城市的不斷發(fā)展，城市土地利用率也逐年提高，既有建筑物周邊的施工作業(yè)也越來越多。施工作業(yè)過程中對周圍建筑物造成擾動、損傷的情況也時有發(fā)生。既有建筑物使用人懷疑相鄰施工現(xiàn)場的施工作業(yè)可能對自己房屋造成影響，產生安全隱患。此時需對房屋現(xiàn)時的安全性進行鑒定，評定結構安全性等級。文中通過對某高層民用住宅樓結構安全性鑒定的總結分析、為今后同類型的結構安全性鑒定和相關研究提供實際工程經驗。

1 工程概況

某混凝土結構高層民用住宅樓，為地上10層的鋼筋混凝土框架剪力墻結構建筑，該房屋大致朝向為坐南向北，地基基礎采用天然地基上柱下擴展基礎，主體結構以鋼筋混凝土剪力墻、柱、梁及板共同承重，于2013年12月竣工。該房屋首層為停車位，2～10層為住宅。該房屋外墻采用長方形飾面磚裝飾。該房屋作為住宅樓使用，總建筑面積約為4500m2。該房屋南側約20.0m處有一建筑工地，正在進行基礎施工。該房屋業(yè)主，在建工地基礎施工期間發(fā)現(xiàn)室內房間內混凝土梁、柱，結構樓板、圍護墻等構件出現(xiàn)裂縫、破損等損傷情況。該房屋業(yè)主為了解施工作業(yè)對該房屋結構安全的影響及房屋結構現(xiàn)時的安全性進行委托鑒定?，F(xiàn)場收集到的資料包括：房屋竣工圖紙復印件及2018年12月至鑒定時該建筑的相關監(jiān)測數(shù)據(jù)。

2 建筑主體結構檢查與檢測情況

2.1 地基基礎

該房屋總高度為34.0m，現(xiàn)場使用全站儀，按JGJ 8-2016《建筑變形測量規(guī)范》［1］對該房屋主要轉角部位進行垂直度觀測，觀測結果見表1，垂直度測量點位布置見圖1。經現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)，該房屋南側室外地坪出現(xiàn)多條裂縫，裂縫最長約4.3m，寬約5.0mm。

表1 建筑垂直度觀測結果

圖1 垂直度測量點位布置

觀測結果表明，該房屋測點A-1向南偏移頂點位移量為113mm，測點A-3向南偏移頂點位移量為121mm，均不滿足GB 50292-2015《民用建筑可靠性鑒定標準》［2］中關于框架剪力墻結構頂點位移的規(guī)定。

根據(jù)JGJ 8-2016《建筑變形測量規(guī)范》“建筑沉降達到穩(wěn)定狀態(tài)可由沉降量與時間關系的曲線判定。當最后的100d的最大沉降速率小于0.01～0.04mm/d時，可認為達到穩(wěn)定狀態(tài)”。

通過施工單位提供的該建筑近兩個月的沉降觀測數(shù)據(jù)，最大沉降量為3.85mm，計算速度3.85mm/60d=0.06mm/d。通過上述沉降資料結果顯示，該建筑物沉降未達到穩(wěn)定狀態(tài)。

2.2 結構布置與軸線尺寸檢查

對房屋結構布置及軸線尺寸進行查勘檢查，該房屋屬于現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架剪力墻結構，結構柱網(wǎng)整齊，平面規(guī)整，傳力途徑明確、清晰，結構布置合理。

2.3 構件截面尺寸及鋼筋配置情況檢測

現(xiàn)場使用激光測距儀、HC-GY71鋼筋保護層測量儀等工具，采用隨機抽樣的方法對鋼筋混凝土主要構件的尺寸、保護層厚度及鋼筋配置情況進行檢測，并采用剔鑿法對部分構件的鋼筋配置及保護層厚度進行校對。

現(xiàn)場對混凝土框架柱、梁構件的截面尺寸、鋼筋保護層厚度、樓板厚度和鋼筋配置進行了檢測。并隨機抽查的混凝土柱、梁構件的截面尺寸符合GB 50204-2015《混凝土結構工程施工質量驗收規(guī)范》［3］允許偏差（+10mm，-5mm）的要求；箍筋間距符合GB 50204-2015《混凝土結構工程施工質量驗收規(guī)范》允許偏差（+20mm，-20mm）的要求；保護層厚度符合GB 50204-2015《混凝土結構工程施工質量驗收規(guī)范》符合允許偏差（+10mm，-7mm）的要求；鋼筋配置符合設計圖紙要求。

結構樓板鋼筋配置間距應符合GB 50204-2015《混凝土結構工程施工質量驗收規(guī)范》的允許偏差（+10mm，-10mm）要求，而保護層厚度也應符合GB 50204-2015《混凝土結構工程施工質量驗收規(guī)范》（+8mm，-5mm）的要求，鋼筋配置量符合設計圖紙要求。

2.4 結構構件強度檢測

現(xiàn)場依據(jù)GB/T 50344-2004《建筑結構檢測技術標準》［4］對該建筑結構梁、柱構件混凝土抗壓強度進行隨機抽檢，采用回彈法［5］對構件的混凝土抗壓強度進行檢測?，F(xiàn)場對混凝土外觀質量進行檢查，未發(fā)現(xiàn)受環(huán)境介質作用的侵蝕，也未見蜂窩狀局部缺陷和明顯不密實區(qū)。據(jù)悉該房屋始建造于2010年，混凝土齡期大于2000d且小于4000d，依據(jù)GB 50292-2015《民用建筑可靠性鑒定標準》中對老齡混凝土回彈值齡期進行修正，齡期修正系數(shù)取0.97。批量檢測混凝土抗壓強度結果見表2。

表2 批量檢測混凝土抗壓強度結果

隨機抽檢1～3層混凝土柱構件批混凝土強度推定區(qū)間上限值為33.8MPa，符合設計強度30.0MPa的要求；4～10層混凝土柱構件批混凝土強度推定區(qū)間上限值為29.4MPa，符合設計強度25MPa的要求；混凝土梁構件批混凝土強度推定區(qū)間上限值為29.5MPa，符合設計強度25MPa的要求；抽檢結果表明房屋結構構件混凝土抗壓強度實測值符合設計圖紙要求。

2.5 結構構件、圍護構件損壞及缺陷檢查

現(xiàn)場在檢查結構構件、圍護構件的損傷及缺陷過程中發(fā)現(xiàn)，存在損傷及缺陷的結構構件共有16個，存在損傷及缺陷的圍護構件約有312個。該房屋地坪發(fā)現(xiàn)多處開裂，地坪損傷位置見圖2。部分構件的損壞、缺陷檢查結果：①檢查202室套房南側墻有1條“「”型裂縫，裂縫豎向長約2.5m，寬約0.1mm；②發(fā)現(xiàn)404室房間2東墻中部有1條豎直貫通裂縫，裂縫長約2.2m，寬約0.1mm；③發(fā)現(xiàn)804室套房北側梁側面飾面層有1條裂縫，裂縫長約0.1m，寬約0.1mm；④檢查902室（復式戶型）上復式套房西側陽臺柱有1條豎向通長裂縫，裂縫寬約0.3mm。

圖2 地坪損傷位置

3 結構承載力驗算

鑒定項目主體結構三維建模驗算采用PKPM2010軟件。依據(jù)現(xiàn)行國家規(guī)范標準，采用上述結構分析程序軟件進行主要承重構件安全性等級評定。構件尺寸、材料強度等參數(shù)取值均按實測值進行選取。恒荷載按現(xiàn)場實際情況進行選取，活荷載根據(jù)使用要求，按設計文件取值。繪制該建筑物計算模型。建模驗算分析所采用的計算參數(shù)見表3。

表3 結構計算參數(shù)

4 結構安全性鑒定

4.1 結構構件鑒定評定等級

混凝土結構構件的安全性鑒定評級，分別按承載能力、不適于繼續(xù)承載的位移、裂縫和構造等4個檢查項目，分別評定每一項受檢構件的安全性等級，并選取最低一級作為該構件的安全性等級。

（1） 按承載能力評定等級。根據(jù)結構承載力驗算結果，該房屋結構柱、梁、板等主要承重構件均能滿足結構承載力要求，結構柱構件軸壓比未超出規(guī)范限值。構件安全性評級為au級。

（2） 按構造評定等級。根據(jù)現(xiàn)場勘查、檢測的結果，該房屋結構柱、梁等主要結構構件的構造合理，構件連接方式正確，符合規(guī)范中對構造的要求；結構構件工作無異常。構件安全性評級為au級。

（3） 按不適于繼續(xù)承載的位移或變形評定等級。現(xiàn)場對可檢測區(qū)域內的主要結構構件進行檢查，該房屋主要承重構件中，發(fā)現(xiàn)個別構件發(fā)生明顯因傾斜產生的損傷。根據(jù)檢查結果，按不適于繼續(xù)承載的位移或變形，對結構柱、梁等主要結構構件安全性等級評定為cu級。

（4） 按不適于繼續(xù)承載的裂縫評定等級。根據(jù)現(xiàn)場檢測結果，發(fā)現(xiàn)主要承重構件構件存在不適于繼續(xù)承載的裂縫。圍護墻體飾面層開裂，墻體釉面磚表面存在裂縫，空鼓等損傷現(xiàn)象，個別構件裂縫寬度大于0.7mm，構件安全性評級為cu級。

4.2 子單元鑒定評級

根據(jù)上述檢測、檢查的情況及結構承載力驗算結果，采用GB 50292-2015《民用建筑可靠性鑒定標準》，對該建筑的安全性進行綜合評定，按地基基礎子單元、上部承重結構子單元、圍護系統(tǒng)的承重部分子單元3個項目分別進行評定。

4.2.1 地基基礎

根據(jù)JGJ 8-2016《建筑變形測量規(guī)范》建筑物沉降穩(wěn)定狀態(tài)的判定條件。通過施工單位提供的近兩個月的該建筑沉降觀測數(shù)據(jù)，最大沉降量為3.85mm，計算沉降速率3.85mm/60d=0.06mm/d。由沉降觀測數(shù)據(jù)結果判定，建筑物沉降未達到穩(wěn)定狀態(tài)。結合不均勻沉降在上部結構中產生的裂縫等損傷情況與垂直度測量結果進行綜合評定［6］。故地基基礎子單元的安全性等級評定為Cu級。

4.2.2 上部承重結構

（1） 結構承載功能。結構安全驗算結果表明，在現(xiàn)荷載作用下框架剪力墻柱承載能力滿足安全使用要求，框架剪力墻柱軸壓比符合規(guī)范允許限值要求，框架剪力墻梁承載能力滿足安全使用要求的情況，結構樓板承載能力滿足安全使用。故結構承載力功能的安全性等級評定為Au級。

（2） 結構整體性。結構的整體性完好，結構平面規(guī)整，柱網(wǎng)整齊，傳力途徑清晰、明確，結構布置合理。個別墻體飾面層開裂，釉面磚表面存在開裂空鼓等損傷現(xiàn)象；局部構件裂縫寬度大于0.7mm，但損傷構件不超過20%。故結構整體性的安全性等級為Bu級。

（3） 結構側向位移。該建筑測點A-1、A-3頂點位移符合GB 50292-2015《民用建筑可靠性鑒定標準》中關于框架剪力墻結構頂點位移Cu級的評定要求：建筑頂點位移不超過H/300或＞400mm的規(guī)定（H為基礎頂面至柱頂總高度）。故結構側向位移的安全等級評定為Cu級。

綜上所述上部承重結構子單元的安全性等級評定為Cu級。

4.2.3 圍護系統(tǒng)的承重部分

現(xiàn)場對該房屋內外磚砌墻、陽臺擋板、挑檐、門窗過梁等圍護構件進行抽查，發(fā)現(xiàn)局部墻體開裂、釉面磚表面存在裂紋、局部釉面磚空鼓等損傷現(xiàn)象；室內木質衣柜不能正常開啟；局部裂縫寬度大于0.7mm，但損傷構件不超過30%；其余門窗、水電等設施具備正常使用功能。故圍護系統(tǒng)的承重部分子單元的安全性等級為Cu級。

綜上所述，根據(jù)《民用建筑可靠性鑒定標準》，該房屋的結構安全性等級為Csu級，安全性不符合Asu級的規(guī)定，顯著影響整體承載。

5 處理建議

建議委托有專業(yè)資質的單位對該房屋出現(xiàn)的開裂損壞、飾面磚空鼓等情況進行修復處理。建議對首層車庫地面處的裂縫進行維修處理。鑒于房屋西側面臨近施工現(xiàn)場，并且該房屋傾斜量已超出國家現(xiàn)行規(guī)范允許限值的要求，項目施工時應采取有效安全措施，盡量避免和減少對房屋的影響，并應加強對房屋的監(jiān)測（不限于沉降、傾斜、裂縫、地下水位等）［7］，如發(fā)現(xiàn)房屋有異常情況或變化量、變化速率超限時，應采取相應安全措施進行處理，以確保安全。建議在房屋后續(xù)的使用過程中，定期對房屋進行檢查、維修以及養(yǎng)護。如發(fā)現(xiàn)房屋存在異常情況，應立即報告有關部門并采取有效措施進行處理。如需改變建筑的使用功能及拆改建筑的承重構件，使用人及所有人應聘請具有專業(yè)資質的單位進行設計或同意［8］。

6 結語

文中通過分析因基礎施工對相鄰高層民用鋼筋混凝土框架剪力墻結構建筑物安全性產生的影響得到了結論如下：

（1） 建筑因施工行為導致，近兩月內沉降速率一直較大，不能達到穩(wěn)定狀態(tài)的要求。

（2） 因不均勻沉降致使上部結構中出現(xiàn)多條寬度超限的混凝土結構裂縫及結構側向位移超出規(guī)范要求限制。

（3） 維護系統(tǒng)產生的損傷主要集中在，飾面裝飾的開裂、空鼓、脫落；衣、壁櫥，門窗出現(xiàn)變形，導致不能正常使用。

（4） 施工過程對相鄰建筑物的影響主要體現(xiàn)在建筑物結構構件結構性開裂、建筑物側向位移超限與發(fā)生不均勻沉降等方面。

文中從地基基礎安全性、上部承重結構安全性及圍護結構安全性三方面進行逐級分析、綜合評定。結合該建筑現(xiàn)時情況提出處理建議，為委托方下一步加固、修繕等工作提供相關技術資料，并為今后類似情況的結構安全性鑒定和相關結構研究提供實際工程經驗。