南京市御道街標營某樓宇混合結(jié)構(gòu)鑒定與加固設計

郝曉航，周 鑫

（1.南京江寧高新區(qū)管委會，江蘇 南京 211112；2.南京科技職業(yè)學院，江蘇 南京 210048）

隨著城市化發(fā)展，城市里大量建筑已到了原設計年限，或由于使用功能改變需要重新加固改造，本文按照《既有建筑鑒定與加固通用規(guī)范》、《民用建筑可靠性鑒定標準》（以下簡稱“民標”）的原則，結(jié)合具體實例對既有建筑的檢測鑒定思路和方法進行研究，并根據(jù)其不滿足的程度采取相應的加固處理措施。

1 該樓宇改造項目的主體結(jié)構(gòu)安全及抗震鑒定

1.1 工程概況

本工程位于江蘇省南京市，為某大學原后勤用房，設計于1995年前后，共4個鑒定單元。鑒定單元1為單層框架結(jié)構(gòu)，層高為4.0 m，由框架梁、柱共同承重，屋蓋為現(xiàn)澆平屋面；鑒定單元2為單層磚混結(jié)構(gòu)，層高為4.0 m（局部6.4 m），由240 mm厚磚墻和混凝土梁承重，屋蓋為預制板平屋面；鑒定單元3為混凝土排架結(jié)構(gòu)，由混凝土柱和鋼梁、鋼檁條共同承重，屋面板為石棉保溫板，屋面檐口標高4.20 m，屋脊標高5.20 m；鑒定單元4為二層框架結(jié)構(gòu)，層高均為3.4 m，由框架梁、柱共同承重，樓板為預制板，屋蓋為預制板平屋面。各鑒定單元平面位置示意圖及房屋結(jié)構(gòu)布置圖分別如圖1、圖2所示。

圖1 鑒定單元平面位置示意圖

圖2 房屋結(jié)構(gòu)布置圖（單位：mm）

1.2 現(xiàn)場調(diào)查及檢測

1.2.1 結(jié)構(gòu)上的作用

經(jīng)現(xiàn)場檢查，該建筑目前處于空置狀態(tài)，屋面為不上人屋面。查閱GB 50009—2012《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》，該建筑活荷載采用2.0 kN/m2，不上人屋面的活荷載采用0.5 kN/m2。

1.2.2 地基基礎檢查

對該建筑上部承重結(jié)構(gòu)進行檢查，未發(fā)現(xiàn)上部結(jié)構(gòu)存在因基礎不均勻沉降引起的開裂、變形等，地面未發(fā)現(xiàn)明顯沉降裂縫。

1.2.3 材料性能檢測分析

采用回彈法對本次房屋的混凝土柱及混凝土梁的混凝土抗壓強度進行檢測。結(jié)合現(xiàn)場實際，依據(jù)民標中混凝土抗壓強度換算值，將所抽檢構(gòu)件的混凝土強度換算值乘以表K.0.3的修正系數(shù)進行評定，取修正系數(shù)0.89進行修正，經(jīng)修正后得到原結(jié)構(gòu)柱及梁的混凝土強度換算值，該建筑所抽檢混凝土構(gòu)件的混凝土抗壓強度推定值為21.6～27.9 MPa，采用貫入法對砌筑砂漿的抗壓強度進行了抽樣檢測，采用回彈法對磚的抗壓強度進行了抽樣檢測，該建筑所抽檢砌體構(gòu)件的砂漿強度為1.2～1.4 MPa，磚強度為10.84～11.97 MPa。

1.2.4 承重結(jié)構(gòu)檢查

采用鋼筋探測儀和鋼卷尺檢測混凝土構(gòu)件受力鋼筋的保護層厚度，現(xiàn)場檢測程序依照JGJ/T 152—2019《混凝土中鋼筋檢測技術(shù)標準》的規(guī)定執(zhí)行。該建筑所抽檢構(gòu)件混凝土保護層厚度在15～30 mm。

用鋼筋探測儀和鋼卷尺檢測混凝土構(gòu)件的受力鋼筋根數(shù)、鋼筋間距和箍筋加密區(qū)長度。現(xiàn)場檢測程序依照GB 50204—2015《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》和JGJ/T 152—2019《混凝土中鋼筋檢測技術(shù)標準》的規(guī)定執(zhí)行。

采用觀感法檢查該建筑主要承重構(gòu)件是否完好。檢查內(nèi)容包括是否有影響結(jié)構(gòu)安全的裂縫、變形等缺陷，混凝土構(gòu)件表面是否存在鋼筋外露、酥松、蜂窩、孔洞和夾渣等損傷。經(jīng)現(xiàn)場檢測，該建筑主要承重構(gòu)件基本完好。

1.2.5 主體結(jié)構(gòu)承載力復核及鑒定評級

在詳細調(diào)查的基礎上，根據(jù)結(jié)構(gòu)體系分類及空間受力分布，按現(xiàn)行規(guī)范建立與原結(jié)構(gòu)匹配的計算模型，結(jié)合該體系以往的承載狀況和工程經(jīng)驗，輸入合理的結(jié)構(gòu)作用效應和結(jié)構(gòu)抗力，以此來確定結(jié)構(gòu)安全承載能力和變形。作用在結(jié)構(gòu)上的荷載標準值按本報告調(diào)查結(jié)果、設計及規(guī)范要求布置。作用效應的分項系數(shù)和組合系數(shù)按GB 50009—2012《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》的規(guī)定確定。材料強度按檢測值取用。結(jié)構(gòu)抗力分析時已考慮結(jié)構(gòu)及構(gòu)件的變形、損傷和材料劣化對實際承載能力的削弱。該結(jié)構(gòu)模型的計算和分析采用中國建科院開發(fā)的PKPM最新系列軟件。經(jīng)過分析得出，該建筑鑒定單元1、鑒定單元4承重構(gòu)件滿足承載力要求，鑒定單元2、鑒定單元3部分承重構(gòu)件不滿足承載力要求。

按照GB 50292—2015《民用建筑可靠性鑒定標準》對主體結(jié)構(gòu)安全性進行分析評價，共4個鑒定單元，應按構(gòu)件、子單元和鑒定單元各分3個層次。圍護系統(tǒng)承重部分并入上部承重結(jié)構(gòu)，劃分為地基基礎、上部承重結(jié)構(gòu)2個子單元。

地基基礎子單元的安全性鑒定應根據(jù)地基變形或地基承載力的評定結(jié)果進行確定，一般情況下宜根據(jù)地基、樁基沉降觀測資料以及不均勻沉降在上部結(jié)構(gòu)中的反應的調(diào)查結(jié)果來進行安全性評級。

上部受力結(jié)構(gòu)子單元的安全性等級依據(jù)結(jié)構(gòu)受力的等級、結(jié)構(gòu)的整體性等級以及結(jié)構(gòu)整體側(cè)向位移的等級進行評判。依據(jù)民標第9.1.2條的規(guī)定，綜合地基基礎和上部承重結(jié)構(gòu)的評價結(jié)果進行評判。

依據(jù)民標，御道街標營某樓宇鑒定單元1、鑒定單元4主體的結(jié)構(gòu)安全性鑒定等級為Bsu，安全性略低于民標對Asu級的規(guī)定，表現(xiàn)為尚不顯著影響整體受力；鑒定單元2、鑒定單元3主體的結(jié)構(gòu)安全性鑒定等級為Csu，安全性不符合本標準對Asu級的規(guī)定，表現(xiàn)為顯著影響整體承載。依據(jù)抗標的相關規(guī)定（GB 50023—2009《建筑抗震鑒定標準》）[1]，御道街標營某樓宇鑒定單元1、鑒定單元4綜合抗震能力基本滿足B類建筑抗震要求，鑒定單元2、鑒定單元3綜合抗震能力不滿足B類建筑抗震要求。

處理建議：建議對該建筑鑒定單元2高厚比不足的墻體進行加固處理，對鑒定單元3鋼結(jié)構(gòu)部分進行加固、更新處理，對存在外觀質(zhì)量缺陷的構(gòu)件進行修繕處理；嚴格控制結(jié)構(gòu)上部荷載，加強日常維護，未經(jīng)有資質(zhì)的設計單位的設計及相關技術(shù)部門的同意不得隨意改變原結(jié)構(gòu)的使用功能。

2 加固設計

根據(jù)鑒定結(jié)果，需對該混合結(jié)構(gòu)內(nèi)局部承載力不足的構(gòu)件進行加固設計，部分受損嚴重及無法加固的進行替換等。

2.1 加固設計一般流程

對該混合結(jié)構(gòu)的加固，現(xiàn)采用軟件分析里的鑒定加固模塊[2]。該模塊里模型信息，包含結(jié)構(gòu)恒荷載、活荷載，結(jié)構(gòu)內(nèi)構(gòu)件截面尺寸等，按修改后的實際情況寫入模型。

對于原結(jié)構(gòu)部分的結(jié)構(gòu)柱、梁、板的配筋，可按現(xiàn)場檢測中得到的實際配筋數(shù)據(jù)輸入，該模塊內(nèi)能對內(nèi)力計算自動進行組合，判斷梁、柱、板受力是否滿足最新規(guī)范要求，最終結(jié)果輸出界面，不滿足的以標紅等進行結(jié)果提示。結(jié)構(gòu)柱、結(jié)構(gòu)梁及次梁、板等可以計算出受力大小，提供相應的配筋數(shù)量，供結(jié)構(gòu)加固設計人員進行分析，設計人員根據(jù)結(jié)構(gòu)力學的系統(tǒng)性知識和結(jié)構(gòu)概念、經(jīng)驗判斷該混合結(jié)構(gòu)是否需要進行補強；如最終驗算和分析需要加固，可在該鑒定加固模型輸入具體的補強方法進行補強計算。

2.2 結(jié)構(gòu)整體與構(gòu)件加固

對3～5軸線砌體墻結(jié)構(gòu)采用雙面鋼筋網(wǎng)聚合物砂漿面層加固[3]，拆除局部墻體，增加使用空間，采用鋼筋混凝土雙梁托換法，預制樓板采用板底粘貼碳纖維同時支承端布置角鋼增加支承長度法。

對6～9軸線排架結(jié)構(gòu)屋蓋進行了更新，采用圖集（12SG535實腹鋼梁混凝土柱）中雙坡實腹鋼梁屋架，對混凝土排架柱采用增大截面法進行加固，對排架柱基礎采用加大基礎底面法進行加固。結(jié)構(gòu)加固設計圖如圖3—圖8所示。

圖3 3～5軸二層梁加固平面圖（單位：mm）

圖8 預制樓板板底加固做法

3 注意事項及建議

對既有結(jié)構(gòu)進行檢測鑒定分析時，在現(xiàn)場鑒定前應踏勘現(xiàn)場，了解項目的基本情況，結(jié)合現(xiàn)場踏勘情況收集齊全各類所需的技術(shù)資料，原設計圖紙尤為重要。但除原設計圖紙外，還應包括圖審中心專家審圖意見、設計交底與現(xiàn)場圖紙會審結(jié)果?，F(xiàn)場設計變更、簽證記錄等，目的是對設計及變更原因及施工情況有更精確的了解。如果圖紙資料等缺失，會大大增加現(xiàn)場的檢測工作量，檢測應更加詳盡。檢測鑒定分析和如結(jié)構(gòu)需進行加固補強，應整體考慮施工時的現(xiàn)場環(huán)境、對周邊可能產(chǎn)生的影響等，站在建設單位角度考慮，選擇最適合項目的特定方法。

圖4 一層承重墻體托換立面示意圖（單位：mm）

圖5 樁基礎做法（單位：mm）

在滿足結(jié)構(gòu)受力和變形的前提下，改造的建筑非受力內(nèi)外隔墻應盡量采用輕質(zhì)ALC、陶粒板等非結(jié)構(gòu)構(gòu)件，降低荷載，以避免或減少結(jié)構(gòu)補強的范圍和程度。在前期方案階段時候，考慮施工次序、裝修、機電設備、管道的條件的影響，如采用增大截面時，應分析梁高等增大影響使用空間的凈高，對裝修效果、空間使用等產(chǎn)生的影響，有條件可應用BⅠM碰撞檢查等。在施工圖設計結(jié)束后，應考慮施工次序、相鄰建筑影響、地下管線（如供電、城市用水、燃氣、電信）是否對周邊既有結(jié)構(gòu)有影響；臨近新建結(jié)構(gòu)的構(gòu)件，從施工作業(yè)面考慮，應在施工之前進行加固。在既有建筑的改造項目中新增構(gòu)件應按現(xiàn)行標準進行設計，并考慮與原結(jié)構(gòu)連接處的處理，不能因為新增結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的連接而對原結(jié)構(gòu)造成損傷，在加固施工中造成新的損害。如果現(xiàn)有受力構(gòu)件截面尺寸較小，則不宜植筋過多、過深，必要時可考慮結(jié)構(gòu)受力轉(zhuǎn)移，優(yōu)化結(jié)構(gòu)。

圖6 梁柱節(jié)點示意圖

圖7 框架節(jié)點示意圖（單位：mm）

4 結(jié)語

隨著城市用地越來越緊張，現(xiàn)有政策避免大拆大建，各地城市更新如火如荼發(fā)展，不少建筑將步入“老齡化”，越來越多的既有建筑會加入更新改造或延長使用年限的行列。本文根據(jù)南京市御道街標營某樓宇混合結(jié)構(gòu)改造項目的抗震鑒定及加固設計，探討了幾類結(jié)構(gòu)的抗震鑒定及加固設計的思路，并結(jié)合安全性和抗震性現(xiàn)行檢測鑒定和加固設計規(guī)范，針對建筑安全、抗震鑒定與加固設計提出了一些注意事項及建議。