某單層框架-鋼屋面廠房結(jié)構(gòu)安全性鑒定

賀行銳 （宿松縣建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督站，安徽 安慶 246500）

0 前言

相鄰基坑開挖施工對(duì)建筑物的影響程度主要與相鄰施工距離和開挖深度有關(guān)，框架結(jié)構(gòu)相對(duì)磚混結(jié)構(gòu)來說抗變形能力較強(qiáng)。但如不做好預(yù)案，相鄰施工仍然有可能導(dǎo)致框架結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)產(chǎn)生不均勻沉降，不僅會(huì)對(duì)主體框架梁柱造成損傷，同時(shí)也對(duì)填充墻體產(chǎn)生不利影響。

筆者以某因相鄰施工造成梁柱損傷的單層框架-鋼屋面結(jié)構(gòu)廠房為例，對(duì)照《工業(yè)建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》（GB50144-2019）對(duì)其進(jìn)行沉降觀測和結(jié)構(gòu)檢測，綜合現(xiàn)場實(shí)測結(jié)果、結(jié)構(gòu)驗(yàn)算結(jié)論及結(jié)構(gòu)目前使用狀況，對(duì)該工程的安全性等級(jí)評(píng)定，并針對(duì)存在的問題提出合理化建議。

1 設(shè)計(jì)概況及鑒定原因

本工程設(shè)計(jì)為單層框架結(jié)構(gòu)，屋面為鋼屋面，主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限為50年，屋面主鋼結(jié)構(gòu)在使用過程中定期涂漆維護(hù)情況下設(shè)計(jì)使用年限為50年，混凝土結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為二級(jí)，抗震設(shè)防類別為丙類，抗震設(shè)防烈度為7度，地震分組第一組，設(shè)計(jì)基本地震加速度0.10g，框架抗震等級(jí)三級(jí)，場地類別為Ⅲ類。地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)為丙類，基礎(chǔ)采用筏板基礎(chǔ)，地基采用水泥土攪拌樁進(jìn)行加固處理，處理后的單樁豎向承載力特征值不小于150kN，復(fù)合地基承載力特征值不小于100kPa，設(shè)計(jì)基礎(chǔ)混凝土強(qiáng)度等級(jí)C30。上部結(jié)構(gòu)采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，柱、梁、板設(shè)計(jì)混凝土強(qiáng)度等級(jí)均為C35。屋面主承重結(jié)構(gòu)鋼梁采用H型鋼截面，結(jié)構(gòu)梁、連接板、加勁板及支撐桿件等均采用Q235B；梁-梁節(jié)點(diǎn)采用10.9S級(jí)高強(qiáng)螺栓連接，鋼梁與混凝土柱采用預(yù)埋錨栓連接，其余鋼構(gòu)件間采用普通螺栓連接。

由于廠房前期在臨近建筑物北側(cè)約4m的區(qū)域進(jìn)行污水管線基坑開挖施工（開挖深度約10m左右，超出基礎(chǔ)埋深），導(dǎo)致該建筑物基礎(chǔ)存在不均勻沉降，北段部分墻體及梁柱構(gòu)件出現(xiàn)不同程度開裂現(xiàn)象。為確保結(jié)構(gòu)安全使用，需對(duì)該工程進(jìn)行沉降觀測和結(jié)構(gòu)安全性鑒定。

2 結(jié)構(gòu)體系核查

經(jīng)現(xiàn)場檢測：該工程幾何平面尺寸、結(jié)構(gòu)構(gòu)件的布置、跨度、柱距、層高、檐口和屋脊高度、構(gòu)件選型符合設(shè)計(jì)要求。工程建筑平面、立面較規(guī)則，豎向構(gòu)件傳力途徑明確。

3 構(gòu)件質(zhì)量缺陷及損傷

檢測前開裂填充墻體已重新砌筑。經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)：1軸交A、B、C、D、E軸框架柱南側(cè)柱頭（梁柱節(jié)點(diǎn)附近）及北側(cè)柱底有水平裂縫產(chǎn)生，測得梁柱節(jié)點(diǎn)處最大縫寬約為0.50㎜，該裂縫系基礎(chǔ)不均勻沉降引起的受力裂縫；標(biāo)高30.9m及33.4m處1～2軸交A、E軸頂梁支座部位側(cè)面中上部有斜向裂縫產(chǎn)生，最大裂縫寬度約0.20㎜，裂縫系基礎(chǔ)不均勻沉降引起的受力裂縫；標(biāo)高25.1m處1～2軸交B、C、D、E軸頂梁近跨中和支座部位側(cè)面有豎向裂縫產(chǎn)生，裂縫主要呈中間粗兩端細(xì)的棗核形，并延伸至梁底，測得結(jié)構(gòu)層最大縫寬約為0.20㎜，裂縫系混凝土收縮及溫度應(yīng)力疊加作用引起；標(biāo)高25.1m處1～2軸交B～E軸夾層頂板板面有不規(guī)則裂縫產(chǎn)生，裂縫系混凝土早期塑性收縮作用引起。此外未見混凝土構(gòu)件存在蜂窩、孔洞等明顯施工質(zhì)量缺陷以及其他因荷載因素引起的結(jié)構(gòu)性受力裂縫等。

4 上部結(jié)構(gòu)承重結(jié)構(gòu)檢測

4.1 混凝土框架結(jié)構(gòu)

4.1.1 混凝土強(qiáng)度檢測

采用回彈法對(duì)框架柱梁構(gòu)件混凝土強(qiáng)度進(jìn)行檢測：抽檢框架柱梁構(gòu)件現(xiàn)齡期混凝土強(qiáng)度推定值達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)（C35）要求。

4.1.2 框架柱鋼筋配置及截面尺寸檢測

采用鋼筋定位儀及鋼尺等對(duì)框架柱鋼筋配置情況及截面尺寸進(jìn)行檢測：除部分測區(qū)箍筋實(shí)測平均間距偏大超出規(guī)范要求外，抽檢框架柱截面尺寸、豎向主筋數(shù)量及箍筋實(shí)測平均間距符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

4.1.3 框架梁鋼筋配置及截面尺寸檢測

采用鋼筋定位儀及鋼尺等對(duì)框架梁鋼筋配置情況及截面尺寸進(jìn)行檢測：抽檢框架梁截面尺寸及箍筋實(shí)測平均間距基本符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，實(shí)測梁側(cè)面縱向構(gòu)造鋼筋、梁底面主筋數(shù)量與設(shè)計(jì)相符。

4.1.4 現(xiàn)澆板鋼筋配置及板厚度檢測

采用鋼筋定位儀及鋼尺等對(duì)現(xiàn)澆板底鋼筋間距進(jìn)行檢測：抽檢現(xiàn)澆板板底正彎矩鋼筋實(shí)測平均間距符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

4.2 屋面鋼結(jié)構(gòu)

4.2.1 屋面系統(tǒng)支撐桿件布置

現(xiàn)場對(duì)屋面支撐系統(tǒng)桿件布置情況進(jìn)行現(xiàn)場核查：屋面支撐系統(tǒng)桿件的布置符合設(shè)計(jì)要求，桿件未見明顯松弛現(xiàn)象，形成完整的支撐系統(tǒng)。

4.2.2 鋼構(gòu)件截面尺寸

現(xiàn)場采用金屬測厚儀、游標(biāo)卡尺及鋼尺對(duì)鋼構(gòu)件截面尺寸進(jìn)行檢測：抽檢鋼構(gòu)件截面尺寸基本符合設(shè)計(jì)要求。

4.2.3 節(jié)點(diǎn)連接情況

該工程鋼梁-鋼梁節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)采用高強(qiáng)螺栓連接，鋼梁與-混凝土柱節(jié)點(diǎn)采用預(yù)埋錨栓連接，現(xiàn)場抽取部分節(jié)點(diǎn)進(jìn)行檢測：抽檢鋼梁-鋼梁、鋼梁-混凝土柱節(jié)點(diǎn)螺栓及錨栓安裝質(zhì)量基本符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

5 地基基礎(chǔ)檢測鑒定

5.1 工程地質(zhì)概況

本工程勘察報(bào)告顯示：工程擬建場地北部、西側(cè)均為已建污水處理廠區(qū)，擬建場地大部分地段原地面地勢低洼，后堆填大量施工棄土。現(xiàn)主要為林地、荒地。地貌單元為江淮丘陵，微地貌單元為崗地與坳溝。該建筑場地類別為Ⅱ～Ⅲ類，考慮到場地?cái)M定的室外地坪標(biāo)高較高，整個(gè)場地的后期填土厚度較大，故建議全部按Ⅲ類場地進(jìn)行設(shè)計(jì)。屬對(duì)建筑抗震一般地段。

場地內(nèi)巖土層自上而下為①1層雜填土（Qml）：層厚0.30～4.40m；①2層含淤泥質(zhì)雜填土（Qml）：層厚1.00～6.20m；①3層素填土（Qml）：層厚1.00～4.60m；②1層粉質(zhì)粘土（Q4al+dl）：層厚0.60～4.40m，地基承載力特征值fak=110kPa，壓縮模量Es1-2=5.0MPa；②2層粘土夾粉質(zhì)粘土（Q4al+dl）：層厚1.20～3.80m，地基承載力特征值fak=160kPa，壓縮模量Es1-2=7.5MPa；③1層粘土（Q3al+pl）：層厚1.20～5.70m，地基承載力特征值fak=240kPa，壓縮模量 Es1-2=12.0MPa；③2層粘土夾粉質(zhì)粘土（Q3al+pl）：該層未鉆穿，最大揭示厚度28.60m，地基承載力特征值fak=280kPa，壓縮模量Es1-2=14.0MPa。

建設(shè)場地地下水（土）對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)具微腐蝕性，對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋具微腐蝕性。

5.2 地基基礎(chǔ)檢測

5.2.1 基礎(chǔ)混凝土強(qiáng)度

采用回彈法對(duì)6～7/A軸筏板西側(cè)面混凝土強(qiáng)度進(jìn)行檢測：抽檢基礎(chǔ)筏板現(xiàn)齡期混凝土強(qiáng)度推定值達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)（C35）要求。

5.2.2 基礎(chǔ)工作狀態(tài)

經(jīng)現(xiàn)場查看，建設(shè)場地位于非邊坡地帶，截至2020年6月3日發(fā)生不均勻沉降的地基已基本趨于穩(wěn)定（沉降速率不大于0.05mm/d，半年內(nèi)沉降量小于5mm），沉降觀測期間未發(fā)現(xiàn)上部結(jié)構(gòu)構(gòu)件有明顯新裂縫產(chǎn)生，裂縫無進(jìn)一步發(fā)展趨勢，沉降對(duì)吊車設(shè)備的正常運(yùn)行基本沒有影響。

6 圍護(hù)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)檢測鑒定

6.1 圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)造與連接

根據(jù)《工業(yè)建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》（GB50144-2019），本工程圍護(hù)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)主要為建筑功能配件（非承重圍護(hù)墻體及屋面系統(tǒng)）。填充墻體采用240mm厚蒸壓加氣混凝土砌塊結(jié)合干混砌筑砂漿砌筑，屋面采用園林瓦和巖棉夾心板彩鋼板。

經(jīng)現(xiàn)場檢測：墻體拉結(jié)鋼筋間距在470mm～540mm之間，基本滿足施工驗(yàn)收規(guī)范要求。圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)件工作正常，未見對(duì)主體結(jié)構(gòu)的安全存在明顯不利影響的異?，F(xiàn)象。

6.2 圍護(hù)結(jié)構(gòu)質(zhì)量缺陷及損傷

檢測期間未見圍護(hù)墻體存在開裂和滲水現(xiàn)象；鋼結(jié)構(gòu)屋面排水通暢，未見滲漏現(xiàn)象。

7 建筑物沉降觀測

7.1 觀測點(diǎn)布置

7.1.1 基準(zhǔn)點(diǎn)布置

根據(jù)現(xiàn)場條件，共布設(shè)3個(gè)水準(zhǔn)基點(diǎn)，編號(hào)分別為BM1、BM2、BM3，互相通視良好，無外界干擾，使用方便，距建筑物50m～60m，其中BM1假定其相對(duì)高程為0.00000米，其余點(diǎn)為平差后數(shù)據(jù)（BM2為 -0.15317，BM3為 -0.14478）。

7.1.2 沉降觀測點(diǎn)布置

觀測點(diǎn)的布置以全面反映建筑物地基變形特征，并顧及建筑物結(jié)構(gòu)和地質(zhì)特點(diǎn)為原則。本工程對(duì)建筑物四角、東西側(cè)中點(diǎn)及發(fā)生基礎(chǔ)不均勻沉降的北側(cè)加密布點(diǎn)，共布置了9個(gè)觀測點(diǎn)。

7.2 觀測結(jié)果

經(jīng)對(duì)該建筑物進(jìn)行觀測（合計(jì)54天），觀測次數(shù)為8次，從觀測結(jié)果來看，目前沉降變化速率處于收斂狀態(tài)，但由于沉降觀測時(shí)間較短，尚不能對(duì)沉降是否達(dá)到穩(wěn)定作出評(píng)價(jià)（總沉降速率在0.025～0.049mm/d之間）。

8 結(jié)構(gòu)驗(yàn)算結(jié)果

地基基礎(chǔ)承載能力符合標(biāo)準(zhǔn)要求?？蚣苤涂蚣芰撼休d能力符合標(biāo)準(zhǔn)要求，屋面鋼梁和檁條承載能力符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

9 鑒定結(jié)論

依據(jù)《工業(yè)建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》（GB50144-2019），綜合實(shí)測結(jié)果、結(jié)構(gòu)驗(yàn)算結(jié)論及目前使用狀況，對(duì)該工程的安全性等級(jí)評(píng)定如下。

9.1 地基基礎(chǔ)

經(jīng)現(xiàn)場查看，建設(shè)場地位于非邊坡地帶，截至目前發(fā)生不均勻沉降的地基沉降速率處于收斂狀態(tài)（沉降速率不大于0.05mm/d，半年內(nèi)沉降量小于5mm），沉降觀測期間未發(fā)現(xiàn)上部結(jié)構(gòu)構(gòu)件有明顯新裂縫產(chǎn)生，裂縫無進(jìn)一步發(fā)展趨勢，沉降對(duì)吊車設(shè)備的正常運(yùn)行基本沒有影響，以上均符合GB50144-2019標(biāo)準(zhǔn)B級(jí)相關(guān)要求。

抽檢筏板現(xiàn)齡期混凝土強(qiáng)度推定值達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)（C35）要求。對(duì)原設(shè)計(jì)地基基礎(chǔ)進(jìn)行結(jié)構(gòu)驗(yàn)算：地基基礎(chǔ)承載能力符合標(biāo)準(zhǔn)要求。綜上所述，地基基礎(chǔ)安全性等級(jí)可評(píng)定為B級(jí)。

9.2 上部承重結(jié)構(gòu)

9.2.1 結(jié)構(gòu)整體性

結(jié)構(gòu)布置合理，體系完整；傳力路徑明確；結(jié)構(gòu)形式和構(gòu)件選型、整體性構(gòu)造和連接符合標(biāo)準(zhǔn)要求。屋面支撐系統(tǒng)桿件的布置符合設(shè)計(jì)要求，桿件未見明顯松弛現(xiàn)象，形成完整的支撐系統(tǒng)；節(jié)點(diǎn)連接基本符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，無明顯缺陷或損傷。因此，結(jié)構(gòu)整體性等級(jí)可評(píng)定為A級(jí)。

9.2.2 承載功能

9.2.2.1 框架結(jié)構(gòu)

抽檢框架柱梁構(gòu)件現(xiàn)齡期混凝土強(qiáng)度推定值達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)（C35）要求。除部分測區(qū)箍筋實(shí)測平均間距偏大超出規(guī)范要求外，抽檢框架柱截面尺寸、豎向主筋數(shù)量及箍筋實(shí)測平均間距符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求；抽檢框架梁截面尺寸及箍筋實(shí)測平均間距基本符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，實(shí)測梁側(cè)面縱向構(gòu)造鋼筋、梁底面主筋數(shù)量與設(shè)計(jì)相符。抽檢現(xiàn)澆板板底正彎矩鋼筋實(shí)測平均間距符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

經(jīng)檢測：①1軸框架柱柱端存在基礎(chǔ)不均勻沉降引起的水平裂縫；②標(biāo)高30.9m及33.4m處1～2軸交A、E軸頂梁支座部位存在基礎(chǔ)不均勻沉降引起的斜向裂縫；③標(biāo)高25.1m處1～2軸交B、C、D、E軸一層頂梁存在混凝土收縮及溫度應(yīng)力疊加作用引起的豎向裂縫；④標(biāo)高25.1m處1～2軸交B～E軸夾層頂板板面存在混凝土早期塑性收縮作用引起的不規(guī)則裂縫；此外未見混凝土構(gòu)件存在蜂窩、孔洞等明顯施工質(zhì)量缺陷以及其他因荷載因素引起的結(jié)構(gòu)性受力裂縫等。

根據(jù)現(xiàn)場實(shí)測結(jié)果結(jié)合設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行結(jié)構(gòu)復(fù)核驗(yàn)算：框架柱和框架梁承載能力符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

9.2.2.2 屋面鋼結(jié)構(gòu)

抽檢鋼構(gòu)件截面尺寸基本符合設(shè)計(jì)要求。抽檢鋼梁-鋼梁、鋼梁-混凝土柱節(jié)點(diǎn)螺栓及錨栓安裝質(zhì)量基本符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)測結(jié)果結(jié)合設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行結(jié)構(gòu)復(fù)核驗(yàn)算：屋面鋼梁和檁條承載能力符合標(biāo)準(zhǔn)要求。綜上所述，上部承重結(jié)構(gòu)安全性等級(jí)可評(píng)定為B級(jí)。

9.3 圍護(hù)結(jié)構(gòu)

經(jīng)現(xiàn)場檢測：墻體拉結(jié)鋼筋間距基本滿足施工驗(yàn)收規(guī)范要求。圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)件工作正常，未見對(duì)主體結(jié)構(gòu)的安全存在明顯不利影響的異?，F(xiàn)象。檢測期間未見圍護(hù)墻體存在開裂和滲水等異?，F(xiàn)象；鋼結(jié)構(gòu)屋面排水通暢，未見滲漏現(xiàn)象。綜上所述，圍護(hù)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)安全性等級(jí)可評(píng)定為A級(jí)。

9.4 鑒定單元安全性評(píng)定

依據(jù)《工業(yè)建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》（GB50144-2019），本工程鑒定單元安全性等級(jí)可評(píng)定為二級(jí)，尚不明顯影響整體安全，但應(yīng)對(duì)存在裂縫的構(gòu)件進(jìn)行有效處理，且由于觀測周期較短，故應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行沉降觀測。