钢筋混凝土框架结构安全性鉴定及加固案例分析

侯 晋 杰

(山西省建筑科学研究院，山西 太原 030001)



钢筋混凝土框架结构安全性鉴定及加固案例分析

侯 晋 杰

(山西省建筑科学研究院，山西 太原 030001)

结合某钢筋混凝土钢架结构安全性鉴定及加固的工程实例，简要介绍了结构检测与鉴定加固的程序，阐述了结构鉴定过程中的重点内容，并探讨了类似工程结构加固的研究方向，为日后混凝土框架结构鉴定及加固提供了依据。

混凝土框架结构，安全性鉴定，结构加固，承载力

1 工程简介

1.1 工程概况

混凝土框架结构作为高层建筑及大型场馆的主要结构体系，是鉴定加固比较具有代表性的结构，本工程是山西省朔州市某体育场馆，该体育馆结构东西总长46.5 m，南北宽28.0 m，建筑总面积1 326.82 m2，主体结构形式为钢筋混凝土框架结构，墙体采用加气混凝土砌块填充，主体高度12.0 m，结构平面布置呈矩形，抗震设防烈度为7度设防；屋面采用网架结构，网架支撑下部为钢筋混凝土框架柱，基础采用柱下钢筋混凝土独立基础。

本工程于2015年出现西北角地基基础下沉，最终导致上部填充墙体开裂，门窗扭曲变形，柱顶网架支座脱离、基础开裂、室内外地面开裂下沉等现象，因此对体育馆进行结构检测及安全性鉴定，以评估现有结构的安全现状和性能，并为后续加固改造工作提供依据和指导。

体育馆平面示意图见图1。

1.2 鉴定依据及检测仪器

鉴定主要依据有GB/T 50344—2004建筑结构检测技术标准、GB 50292—1999民用建筑可靠性鉴定标准以及建筑原结构设计图纸资料等。

检测仪器有全站仪、钢筋位置测定仪、裂缝宽度观测仪、混凝土回弹仪、超声波测厚仪以及皮尺、钢尺、游标卡尺、照相机等常用检测仪器。

2 结构检测及安全性鉴定

2.1 地基基础

现场采用全站仪对建筑物的相对沉降变形现状进行观测，以窗户顶角为观测点，图2中数据为各测点的相对高差。

根据上述观测结果，该结构目前整体地基基础最大整体倾斜为111，远超于《建筑地基基础设计规范》建筑物的地基变形允许值56 mm的规定，且局部最大相对沉降差达到56 mm，超过地基变形允许值14 mm的规定，不能满足GB 50007—2011建筑地基基础设计规范的相关要求。

结合地基基础现场开挖检测结果可知，此次地基基础开挖过程中发现该区域回填土较松软，没有充分夯实，受雨水浸湿从而导致基础的不均匀沉降；受此影响该结构西侧个别网架支座已经与柱顶脱开，且结构东侧二层框架填充墙体大面积出现裂缝。基础现场开挖见图3。

2.2 上部网架结构安全鉴定

建筑物上部网架结构是上部承重结构，梁柱钢结构构件的安全性鉴定，应按承载能力、构造以及不适于继续承载的位移(变形)等三个检查项目，分别评定每一受检构件的等级，并取其中最低一级作为该构件的安全性等级。

现场检测采用目测、拍照、记录、描述等方式对该网架结构进行检测，重点检测支座部位、钢材表面及端边、焊缝外观质量等；在施工时部分C型钢檩条焊接处存在漏焊、烧穿及网架支座脱离等现象，如图4，图5所示。

该建筑物存在部分网架下沉现象，网架支座和柱子已经分离，最大间距超过120 mm，严重影响网架的承载安全，依据《民用建筑可靠性鉴定标准》，该结构的钢结构构件的安全性按不适于继续承载的变形构造，评定为du级。

2.3 主体结构安全鉴定

该建筑现有结构构件存在裂缝，主要表现在主体结构填充墙开裂、散水开裂、门窗变形导致玻璃开裂、室内地面下沉等现象，典型裂缝如图6，图7所示。

现场采用回弹法对该结构柱类、梁类构件混凝土抗压强度进行检测，根据原结构设计图纸，对该结构梁类、柱类构件的实际尺寸进行复核，截面尺寸检测方法为钢尺测量、记录。每个构件选三处截面进行测量，并进行平均值统计。检测结果为抽检的梁类、柱类混凝土构件实际截面尺寸与设计图纸基本相符。

采用钢筋扫描仪对该结构梁、柱类构件配筋状况(钢筋位置与钢筋数量)进行了抽检。经检测，本次抽检构件配筋情况与原设计图纸基本相符。根据原设计要求，梁、柱类构件主筋保护层厚度为30 mm，箍筋保护层厚度为25 mm，经检测，本次抽检构件混凝土保护层厚度情况与原设计基本相符。

3 结构承载力计算分析

结合上述检测分析结果、原设计图纸等相关资料，按照实际的荷载条件及材料性能，对该结构承载力进行验算分析。根据现场检测结果，采用MIDAS Gen结构计算分析软件对该结构承载力进行验算校核，网架杆件、混凝土构件截面尺寸及配筋均以检测结果为准。计算模型和验算结果如图8所示。

根据现场实际情况，将支座已与柱脱开的网架，在承载力验算时解开此支座约束，并输入E/1-7轴檩条相对沉降位；由图8可知，部分杆件轴向应力验算不满足现行规范要求。

4 鉴定结论及加固处理建议

根据GB 50292—1999民用建筑可靠性鉴定标准表3.2.5的规定将该建筑整体结构安全性等级综合评为Dsu级，即结构存在明显的安全隐患，必须立即采取措施。

1)该结构地基基础已经发生了严重的不均匀沉降，引起的网架及框架结构应力重分布已经危及到地基基础及上部结构安全，可采取对建筑物地面回填土层注浆加固，将不稳定的土层填充密实，使地基承载力提高，起到稳固地基的作用，待地基稳定之后再对基础、上部开裂墙体及网架结构进行合理加固。

2)经现场检测，该结构室外散水及部分室内地面均已出现不同程度的沉降裂缝或塌陷，建议对上述散水及地面进行拆除重做，并要求事先对松散回填土进行夯实或采用灰土进行换填。

3)针对开裂填充墙体，建议在地基基础沉降趋于稳定后，通过压力注浆、环氧树脂灌缝法以及通过表面用界面剂处理，焊接金属网等方法进行加固修复，以恢复结构的整体性能；对于梁、柱等构件的裂缝，可根据裂缝大小及现场施工的环境等，采取如增大截面法、支点法、粘钢法，碳纤维布法等加固方法提高构件承载力，从而满足建筑物安全性要求；对于柱顶网架支座脱离现象采取有效的连接方式进行连接，构件漏焊部分进行补焊，并对相关构件进行全数检查。

4)建筑物加固工作专业性较强，且难度较大，结构及地基基础加固设计，应由具备相关经验和资质的专业设计单位进行专业设计，加固施工要求专业加固施工单位进行专业施工，并在加固施工期间以及竣工后对结构沉降进行监测，直到结构沉降稳定为止。

5 结语

本文结合工程实例，介绍了钢筋混凝土框架结构检测的方法、内容及具体步骤，明确了安全性鉴定的主要内容，分析了地基不均匀沉降、结构裂缝等现象的根本原因，并结合MIDAS Gen结构计算分析软件对分析结果进行了严格的验证，针对本工程出现的安全性隐患提供了简要的加固方法，对类似混凝土框架结构安全性检测、鉴定及加固具有一定的指导意义。

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The safety appraisal and reinforcement case analysis of reinforced concrete frame structure

Hou Jinjie

(Shanxi Academy of Building Research, Taiyuan 030001, China)

Combining with the steel reinforced concrete structure safety appraisal and reinforcement engineering example, the paper briefly introduces structural detection and appraisal reinforcement procedures, describes major structural appraisal contents, and explores similar engineering structure reinforcement research trend, which has provided some guidance for concrete frame structure appraisal and reinforcement in future.

concrete frame structure, safety appraisal, structural reinforcement, bearing capacity

1009-6825(2016)30-0053-02

2016-08-15

侯晋杰(1980- )，男，高级工程师

TU746.3

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