某中学教学楼安全性分析

安保宏

在建成年代较长的国有大中型企业中，常常会存在一些使用年代久远、结构形式陈旧或者出现了这样那样问题的旧楼、旧厂房。这些建筑物大多存在一定程度的结构缺陷，或者已经出现破损、变形，但仍保留着部分使用功能。对这些陈旧的甚至是破损的建筑物，往往没有合适的处理方法，大部分都处于长期闲置或半闲置中，对国有资产造成了一定程度的浪费。又鉴于此，本文以某中学旧教学楼的结构安全性分析为例，将笔者对此类问题处理方面的一点经验与诸位读者、同行们分享、探讨。

1 安全性分析第一步

调查了解建筑物概况，包括设计、使用和表现出的主要缺陷情况等。某中学教学楼，平面布局为矩形，南北向宽6.5 m，东西向长44 m，建筑总高度11.7 m，总建筑面积约1 011 m2。全楼共3层，1层层高3.1 m，2层，3层层高均为 3.6 m。原设计图纸标注为3层框架结构，除外走廊挑板和楼梯间部分采用钢筋混凝土现浇楼(屋)盖板外，其余部分的楼(屋)盖板均采用预应力空心板，钢筋混凝土条形基础，基础埋深为2.15 m。教学楼砖砌体采用75号机砖，25号混合砂浆;基础采用 150号混凝土，2层，3层圈过梁采用150号混凝土，其余梁、柱等构件采用200号混凝土。该校教学楼于1987年开工建设，当年完工并投入使用;至1996年起，教学楼部分墙体开始出现裂缝，至1998年墙体裂缝已较为严重，教学楼停止正式使用。

2 安全性分析第二步

从建筑物概况可以看出，该楼主要表现出的缺陷是结构构件的裂缝。因此，对该教学楼的安全性分析评价，应当主要分析以下几个方面的问题:1)裂缝的程度和性质。包括导致结构裂缝的原因、裂缝目前造成危害的程度、裂缝是否还在持续发展当中等。2)结构是否存在隐患。包括结构的传力体系、构造连接等是否存在不合理的环节，是否还存在其他安全隐患。3)当前结构承载力状态和材料性能。包括结构本身的承载能力、结构基本材料的强度以及目前结构变形的程度。

确定了上述三点问题，下一步结构检测的内容就以解决这些问题为目标来进行。检测的具体内容包括:结构普查(包括结构形式、构造措施、外观缺陷普查等三个方面的工作)、材料强度检测(包括混凝土强度和砌体材料强度)、倾斜观测、结构承载力验算(按照现行规范和实际测试结果的材料强度)。

3 安全性分析第三步

主体结构现场检测和结构验算。

结构检测和验算是整个分析过程中最重要的部分，最终的安全性分析就是建立在结构检测所提供的检测结果基础上的，所以检测结论必须真实可靠。以下为省内权威检测机构对该教学楼的检测结果节选:

结构普查检测结果:该楼各层墙体存在不同程度的裂缝，其中1层的墙体裂缝情况较为严重，裂缝形态多为斜向，出现位置在东西两端的墙体上较为集中，底层的裂缝比上部的较为显著，各窗台墙的裂缝形态总体呈倒“八”字形分布，这是由于该楼地基发生不均匀沉降所致。教学楼墙体存在的裂缝分布范围较广，墙体裂缝的存在影响和削弱了构件的承载能力。该教学楼原设计图纸标注为框架结构，而实际为梁—柱—横墙混合承重结构体系。这种混合承重结构体系布置不甚合理，传力路线不明晰，一般工程中较少使用，也不符合现行国家设计规范的要求。

材料强度检测结果:现场检测混凝土强度的结果，有相当部分的构件混凝土强度低于设计要求。砖强度检测结果满足设计要求，砌体砂浆强度检测结果离散性较大，砂浆匀质性差，强度偏低。

倾斜观测结果:教学楼整体倾斜的实测值已超过规定限值。

结构验算结果:受压承载力验算结果，所有受压构件承载力验算结果满足规范要求;抗震承载力验算结果，教学楼按抗震设防烈度7度、设计基本地震加速度值取0.10g进行抗震验算，该楼所有构件抗震承载力满足设计规范要求。墙体高厚比验算结果，该教学楼墙体构件高厚比均满足GB 50003-2001砌体结构设计规范的限值要求。

4 安全性分析第四步

依据主体结构检测的结果，对结构安全状态进行分析。

综合现场检测的结果可知该教学楼目前存在的缺陷:1)地基不均匀沉降，造成大量的墙体裂缝，裂缝的墙体数量多，裂缝范围大，已对构件的承载能力形成了不良影响，同时也导致了教学楼整体倾斜量超过规范限值。由相关资料调查得知，此处地基沉降系煤矿采空区影响导致，采空区已于数年前进行了治理，沉降已稳定。2)教学楼主体结构实际为梁—柱—横墙混合承重结构体系，体系布置不合理，存在一定的先天缺陷。3)材料强度方面，混凝土强度的检测结果有相当部分未达到设计要求，而教学楼原设计为基础采用150号混凝土，2层，3层圈过梁采用150号混凝土，其余梁、柱等构件采用200号混凝土。GB 50011-2001建筑抗震设计规范第3.9.1条中对混凝土结构材料的规定:混凝土的强度等级，框支梁、框支柱及抗震等级为一级的框架梁、柱、节点核心区，不应低于C30;构造柱、芯柱、圈梁及其他各类构件不应低于C20，依此规定，该教学楼混凝土构件在构造上存在严重缺陷。

根据上述三个方面的缺陷，对该楼的主体结构安全性作以下分析:该教学楼目前存在大量墙体裂缝，并有材料强度不足的构造缺陷，对结构承载力造成了显著影响，结构安全受到了一定程度的威胁，结构体系的不合理也对结构安全造成了影响。但从整体而言，该楼主体结构并未受到严重损伤，且主要问题起因的地基沉降经过治理已稳定;结构体系布置不合理和材料强度的不足，虽然未能满足现行设计规范，但从现象上看并未对结构造成显著危害。

综上所述，目前该教学楼安全性存在一定的缺陷，但在经过适当的加固措施处理(如裂缝墙体加固和地基基础加固)之后，仍可满足正常使用的要求。