某單層磚柱廠房結(jié)構(gòu)安全性檢測(cè)鑒定

胡春杰,黃 浩

(安徽省建設(shè)工程測(cè)試研究院有限責(zé)任公司，安徽 合肥 230041)

0 引言

城市建筑在更新?lián)Q代的過(guò)程中，除了建設(shè)新的建筑物，老舊建筑改造再利用如今也變得越來(lái)越普遍，尤其是具有一定特色和歷史意義的老舊建筑。老舊建筑基本都呈現(xiàn)出年久失修，安全隱患嚴(yán)重的狀態(tài)。在老舊建筑改造之前通過(guò)結(jié)構(gòu)安全性檢測(cè)鑒定可以發(fā)現(xiàn)建筑存在的安全隱患，這樣我們可以通過(guò)對(duì)建筑進(jìn)行加固維修來(lái)消除安全隱患，避免工程事故發(fā)生。單層磚柱廠房與一般砌體結(jié)構(gòu)存在一定差異，本文通過(guò)某單層磚柱廠房的檢測(cè)鑒定分析，為后期改造設(shè)計(jì)及加固施工提供必要的依據(jù)。

1 工程概況

某單層磚柱廠房約建于20世紀(jì)70年代，該建筑為單層砌體結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)為條形基礎(chǔ)(局部為獨(dú)立基礎(chǔ))，基礎(chǔ)埋深約為1.1 m，建筑整體呈矩形布置，建筑總面積約為1 980 m2。建筑東西側(cè)山墻每隔5 m設(shè)置一個(gè)磚柱，南北縱墻每隔4 m設(shè)置一個(gè)磚柱，D軸為400 mm×400 mm混凝土柱，屋面2～3/A～G和15～16/A～G區(qū)域設(shè)有水平支撐，屋面為雙坡屋面，屋蓋采用預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土屋架與槽型板組成的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)?，F(xiàn)場(chǎng)未收集到該建筑相關(guān)施工資料。建筑現(xiàn)狀圖見圖1～圖4，建筑平面圖見圖5。

該磚柱廠房后期一直作為倉(cāng)庫(kù)使用，業(yè)主單位計(jì)劃將該片區(qū)改建成特色商業(yè)街區(qū)。為了解該磚柱廠房的結(jié)構(gòu)安全性狀況，同時(shí)為后期改造加固設(shè)計(jì)提供相關(guān)技術(shù)資料，業(yè)主單位擬對(duì)該磚柱廠房進(jìn)行結(jié)構(gòu)安全性鑒定。

2 現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、檢測(cè)與分析

2.1 建筑物現(xiàn)狀調(diào)查

1)該磚柱廠房墻體采用240 mm厚燒結(jié)普通磚砌筑，燒結(jié)磚外觀良好，未發(fā)現(xiàn)明顯風(fēng)化現(xiàn)象。

2)該磚柱廠房屋架為預(yù)制混凝土三角形桁架，屋架混凝土外觀良好，未發(fā)現(xiàn)明顯剝落現(xiàn)象；屋架結(jié)構(gòu)布置圖如圖6所示。

3)屋面采用預(yù)制槽型屋面板，槽型屋面板中鋼絲直徑約為3.5 mm，厚度約為20 mm，槽型屋面板搭接在屋架的上弦桿處，板端部采用胡子筋和砂漿灌封連接，板中鋼筋焊接在屋架上弦桿的預(yù)埋鋼板處。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，部分槽型屋面板出現(xiàn)開裂、破損現(xiàn)象。槽型屋面板結(jié)構(gòu)圖見圖7。

2.2 地基調(diào)查和基礎(chǔ)檢測(cè)

2.2.1 地基調(diào)查

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)巖土工程勘察報(bào)告，地基土構(gòu)成層序自上而下依次為：

①層素填土：粉質(zhì)黏土，可塑，工程性質(zhì)差。

②層粉質(zhì)黏土：可塑，中等壓縮性，工程性質(zhì)一般，可做淺基礎(chǔ)持力層。

③-1層粉質(zhì)黏土：硬塑，中低壓縮性，工程性質(zhì)好，可做淺基礎(chǔ)持力層。

③-2層粉質(zhì)黏土：硬塑，中低壓縮性，工程性質(zhì)好。

⑤-1層強(qiáng)風(fēng)化泥巖：工程性質(zhì)較好。

場(chǎng)地②層、③-1層、③-2層土均為膨脹土，經(jīng)室內(nèi)多組自由膨脹率試驗(yàn)，②層自由膨脹率δef=49.0%，③層自由膨脹率δef=52%，③層自由膨脹率δef=46%，均為弱脹縮性，具弱膨脹潛勢(shì)。膨脹土具有吸水膨脹軟化、失水收縮干裂的特點(diǎn)，在干濕循環(huán)作用下易引起變形與強(qiáng)度降低，且這種不良作用會(huì)重復(fù)發(fā)生和長(zhǎng)期存在，對(duì)工程影響較大。

根據(jù)巖土工程勘察報(bào)告，建筑所在場(chǎng)區(qū)是穩(wěn)定的，無(wú)滑坡、巖溶、土洞等不良地質(zhì)作用。同時(shí)經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，未發(fā)現(xiàn)建筑物因地基不均勻沉降而導(dǎo)致的傾斜和上部結(jié)構(gòu)裂縫等現(xiàn)象，可認(rèn)為地基承載狀態(tài)良好。

2.2.2 基礎(chǔ)檢測(cè)

現(xiàn)場(chǎng)分別抽取一處墻體和一處混凝土柱進(jìn)行基礎(chǔ)開挖，并采用鋼卷尺對(duì)基礎(chǔ)截面尺寸、基礎(chǔ)埋深進(jìn)行測(cè)量，基礎(chǔ)斷面圖分別見圖8,圖9，混凝土柱配筋圖見圖10。

2.3 抽樣檢測(cè)

2.3.1 磚抗壓強(qiáng)度

為了驗(yàn)算承重墻的承載力，現(xiàn)場(chǎng)抽取部分具有代表性的墻體進(jìn)行磚抗壓強(qiáng)度檢測(cè)，檢測(cè)方法采用回彈法。檢測(cè)之前先剔除所抽取墻體表面的粉刷層并清除表面浮灰，剔除時(shí)應(yīng)確保磚面的完整性。詳細(xì)檢測(cè)結(jié)果見表1。

表1 磚抗壓強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果表

2.3.2 砌筑砂漿抗壓強(qiáng)度

為了驗(yàn)算承重墻的承載力，現(xiàn)場(chǎng)抽取部分具有代表性的墻體進(jìn)行砂漿強(qiáng)度檢測(cè)，檢測(cè)方法采用貫入法，檢測(cè)之前先剔除所抽取墻體表面的粉刷層并清除表面浮灰，剔除時(shí)應(yīng)確保砂漿的完整性。詳細(xì)檢測(cè)結(jié)果見表2。

表2 砌筑砂漿抗壓強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果表

2.3.3 混凝土抗壓強(qiáng)度

為了驗(yàn)算混凝土柱的承載力，現(xiàn)場(chǎng)抽取部分具有代表性的混凝土構(gòu)件進(jìn)行混凝土抗壓強(qiáng)度檢測(cè)，檢測(cè)方法采用回彈法。當(dāng)現(xiàn)齡期超過(guò)1 000 d時(shí)，經(jīng)回彈法檢測(cè)得到的現(xiàn)齡期混凝土強(qiáng)度推定值可參考GB 50292—2015民用建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)附錄K的要求進(jìn)行修正[1]，根據(jù)該廠房建造的時(shí)間，修正系數(shù)取0.89。所抽檢構(gòu)件現(xiàn)齡期混凝土強(qiáng)度推定值、修正后現(xiàn)齡期混凝土強(qiáng)度推定值見表3。

表3 混凝土強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果表

2.3.4 混凝土碳化深度檢測(cè)

為了核查混凝土碳化深度是否超過(guò)鋼筋保護(hù)層厚度，現(xiàn)場(chǎng)抽取部分混凝土構(gòu)件進(jìn)行碳化深度檢測(cè)，在所抽檢構(gòu)件表面進(jìn)行鑿孔并清除孔內(nèi)灰塵，然后對(duì)孔內(nèi)噴上質(zhì)量濃度1%的酚酞酒精溶液進(jìn)行碳化深度檢測(cè)。檢測(cè)結(jié)果見表4。

表4 構(gòu)件碳化深度檢測(cè)結(jié)果表

2.3.5 墻體垂直度檢測(cè)

為檢測(cè)上部結(jié)構(gòu)不適于承載的側(cè)向位移，現(xiàn)場(chǎng)采用全站儀對(duì)該建筑墻體垂直度進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果見表5。

表5 墻體垂直度檢測(cè)結(jié)果表

2.4 預(yù)制屋面板靜荷載試驗(yàn)

2.4.1 試驗(yàn)前準(zhǔn)備

為了更直觀的了解該建筑預(yù)制屋面板承載能力，現(xiàn)場(chǎng)抽取一塊外觀質(zhì)量較好的預(yù)制屋面板在原位進(jìn)行靜荷載試驗(yàn)，本次荷載試驗(yàn)加載值為2.5 kN/m2(安全性檢驗(yàn)荷載3.5 kN/m2扣除屋面板自重1.0 kN/m2)。為了降低相鄰預(yù)制板對(duì)試驗(yàn)準(zhǔn)確性的影響，現(xiàn)場(chǎng)剔除了試驗(yàn)預(yù)制板與相鄰預(yù)制板之間的灌縫砂漿。試驗(yàn)前對(duì)該屋面板進(jìn)行仔細(xì)檢查，該屋面板混凝土成型較好，板底少量麻面，未見明顯裂縫。試驗(yàn)所用的位移傳感器安裝布置見圖11，圖12。

2.4.2 試驗(yàn)過(guò)程

試驗(yàn)構(gòu)件應(yīng)分級(jí)加載，每級(jí)加載完成后，持荷10 min～15 min。在每級(jí)持荷時(shí)間內(nèi)，仔細(xì)觀察是否出現(xiàn)板裂縫及其他破壞跡象，在持續(xù)時(shí)間結(jié)束時(shí)，觀察并記錄各項(xiàng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，荷載分級(jí)及加卸載時(shí)間見表6，現(xiàn)場(chǎng)堆載圖見圖13,圖14。

表6 荷載加卸載分級(jí)和持續(xù)時(shí)間表

2.4.3 試驗(yàn)結(jié)果分析

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)各分級(jí)荷載下的實(shí)測(cè)撓度進(jìn)行記錄，并繪制成荷載-撓度曲線圖，見圖15。依據(jù)GB/T 50784—2013混凝土結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[2]，當(dāng)受檢構(gòu)件無(wú)明顯破壞跡象，實(shí)測(cè)撓度滿足下列條件之一時(shí)，可評(píng)定受檢構(gòu)件安全性滿足要求。

1)實(shí)測(cè)撓度值小于相應(yīng)的理論計(jì)算值。2)實(shí)測(cè)撓度與荷載基本保持線性關(guān)系。3)構(gòu)件殘余撓度不大于最大撓度的20%。

根據(jù)圖15并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查：在各分級(jí)荷載作用下，實(shí)測(cè)撓度與荷載基本保持線性關(guān)系；在檢驗(yàn)荷載下，屋面板無(wú)明顯破壞跡象；完全卸載后，屋面板基本無(wú)殘余變形，且試驗(yàn)后板面未發(fā)現(xiàn)明顯裂縫。故所抽檢屋面板在安全性檢驗(yàn)荷載(3.5 kN/m2)作用下，承載能力滿足要求。

2.5 結(jié)構(gòu)承載能力驗(yàn)算

2.5.1 驗(yàn)算條件

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)結(jié)果，采用中國(guó)建筑科學(xué)院PKPM軟件(2021)版結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件對(duì)該建筑進(jìn)行承載力驗(yàn)算。該建筑抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.10g，設(shè)計(jì)地震分組為第一組，安全等級(jí)為二級(jí)；屋面恒載根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查取值為1.85 kN/m2，活荷載按照GB 50009—2012建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范規(guī)定取值[3]，砌體和混凝土材料強(qiáng)度依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)結(jié)果取值。

2.5.2 驗(yàn)算結(jié)果

復(fù)核驗(yàn)算結(jié)果表明該建筑承重墻抗壓承載力、高厚比滿足規(guī)范要求，混凝土柱承載力滿足規(guī)范要求，山墻抗震承載力不滿足規(guī)范要求，屋架承載力不滿足規(guī)范要求。

3 結(jié)論

依據(jù)GB 50292—2015民用建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)，鑒定單元的安全性等級(jí)，應(yīng)根據(jù)其地基基礎(chǔ)、上部承重結(jié)構(gòu)和圍護(hù)系統(tǒng)承重部分等的安全性等級(jí)，以及與整幢建筑有關(guān)的其他安全問(wèn)題進(jìn)行評(píng)定。一般情況下，應(yīng)根據(jù)地基基礎(chǔ)和上部承重結(jié)構(gòu)的評(píng)定結(jié)果按其中較低等級(jí)確定。通過(guò)調(diào)查、檢測(cè)和驗(yàn)算分析，綜合評(píng)定該建筑結(jié)構(gòu)安全性等級(jí)為Csu級(jí)，顯著影響整體承載，應(yīng)采取處理措施。評(píng)定結(jié)果詳見表7。

表7 安全性鑒定評(píng)級(jí)結(jié)果表

4 處理建議

1)對(duì)出現(xiàn)開裂、破損的屋面板采取處理措施；對(duì)該建筑承載力不足的山墻及屋架等構(gòu)件進(jìn)行加固處理。

2)在后期改造過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)使用功能及荷載變化對(duì)該建筑進(jìn)行加固維修[4-7]。

3)該建筑建于20世紀(jì)70年代，已使用約50 a，混凝土碳化深度基本超過(guò)鋼筋保護(hù)層厚度，應(yīng)采取可靠處理措施，確保該建筑混凝土柱、屋架和屋面板等構(gòu)件的耐久性能滿足繼續(xù)使用要求。