某综合楼改造前的检测鉴定及加固方案

陈培福 （福建省建筑科学研究院，福建 福州 350025）

0 前言

对建筑进行局部改造及增层，需对原结构进行鉴定、设计、施工，并结合改造方案进行结构分析和校验计算，为后续改造设计、加固施工提供依据。因此，为保障建筑在后续使用年限内的安全使用，需要获取准确的检测鉴定结论和合理可行的加固处理措施。

1 工程概况

某检察院综合楼建造于2008年，现状为地下1层、地上8层的框架结构房屋，采用现浇钢筋混凝土楼、屋面板，基础采用冲孔灌注桩，建筑面积约为5900m2，平面呈不规则梯形布置，平面图详见图1。层高分别为：负一层2.70m，一层3.60m，二-七层均为3.20m，八层3.50m。

现为满足办公需要，业主单位对该楼进行重新装修改造，在原电梯旁新增加一部电梯，原屋面层加建一层钢筋混凝土框架结构，新增或拆除部分内外隔墙，改造后一层建筑平面示意图详见图2。该工程地质调查报告、设计文件、改造与装修设计图纸、施工及竣工验收资料均齐全。

图1 原建筑一层建筑平面图

图2 改造后一层建筑平面图

2 建筑结构检查与检测

2.1 结构平面布置检查

该建筑的层数、层高、结构轴网尺寸、梁柱的平面布置都与设计图纸一致。

2.2 地基基础检测

上部结构倾斜度观测结果表明,该建筑在现阶段还没有产生明显的整体倾斜,上部承重结构和围护结构检查还没有发现明显的沉降裂缝,结合基础的承载力计算,现阶段建筑地基基础承载力基本上满足上部结构受力要求。

2.3 外观质量检查

①建筑物整体外观质量良好，在主结构中没有明显的沉降裂缝和倾斜。

②主体结构构件保持完好，未发现存在明显的蜂窝、孔洞、露筋等施工质量缺陷，也未发现肉眼可见明显裂缝。梯间处2L-(C)-(1-2)梁侧面混凝土保护层脱落，箍筋暴露于室外且已严重锈蚀，详见图3。

图3 2L-(C)-(1-2)靠梁侧面现状

③围护结构没有明显的损坏现象，如因地基的不均匀沉降造成的整体倾斜、开裂和变形。

2.4 结构构件截面尺寸、混凝土强度、钢筋配置检测

①经现场抽查，该建筑除二～八层（A-B）轴间梁截面尺寸与设计值不符，其余结构构件截面尺寸与设计图纸相符。

②采用回弹法对梁柱构件混凝土强度进行抽检，结果标明，所检梁柱构件混凝土强度满足设计要求。

③采用混凝土钢筋检测仪扫描柱、梁构件钢筋分布及钢筋直径，检测结果标明除个别梁构件箍筋间距大于设计值，其余梁柱构件主筋根数及箍筋间距基本满足设计及验收规范要求。

3 结构承载力验算

依据检测结果、竣工资料、改造后方案和现行相关标准、规范，对该项目进行了结构计算与复核。计算模型考虑了新增的电梯井筒和新增一层，采用PKPM系列中的结构空间有限元分析设计软件（SATWE）和PMSAP软件进行计算分析。

3.1 计算模型及参数

基本风压取为0.7kN/m2，地面粗糙度类别取为C类；抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度为0.15g，设计地震分组为第三组，结构抗震等级为二级；楼面恒荷载及梁间荷载按改造设计图纸的具体位置及做法计算后取值，楼面活荷载按现行规范[1]取值,办公楼面活荷载取为2.0kN/m2，卫生间、阳台、食堂楼面活荷载取为2.5kN/m2，上人屋面活荷载取为2.0kN/m2；电梯机房活荷载取为7.0kN/m2，新增电梯型号规格与原有电梯相同，活荷载取为7.0kN/m2。混凝土抗压强度按现场实际检测结果取值，钢筋强度按原设计值取用，其余计算参数均按规范要求进行取值。

施工荷载[2]：根据规范[3]规定，“当房屋结构进行加固验算时，对不上人屋面，应计入加固工程的施工荷载，当估算的荷载低于现行国家标准《建筑结构荷载规范》规定的我们均布活荷载或集中荷载时，应按该规范采用”加固施工中施工荷载超出均布活荷载的现行时有发生，严重时导致结构开裂，所以，应对施工荷载的大小和位置进行控制，首先放在框架柱和承重墙上，其次堆放于框架梁上，最后才是楼板中部，尽量分散堆放。

3.2 验算结果

3.2.1 原设计复核结果

根据原有的结构设计图纸和现行设计规范，对其承载能力进行了复核，结果标明柱、梁、板等构件的承载力满足安全使用的要求。

3.2.2 拟改造承载力验算

结构的水平位移、自振周期、层刚度比等结构整体性能指标的控制，均满足规范要求。

①地基承载力

地基基础承载力验算结果标明，加层后的柱下桩基及承台承载力均满足设计要求。

②框架柱、梁承载力验算

该楼拟增加一层钢筋混凝土框架结构，加层梁板结构布置、截面尺寸及配筋同原屋面层梁板结构，加层柱结构布置、截面尺寸及配筋同原八层柱结构。

框架柱承载力计算结果标明：负一层、一层部分柱构件抗力与作用效比＜1，不满足改造后正常安全使用性要求；梁构件承载力验算结果标明：二层部分梁构件其抗力与作用效比＜1，承载力不满足改造后安全使用性要求。

③楼板承载力验算

采用PMSAP软件中的壳元，对楼板进行有限元计算。隔墙采用厚度100mm的加气混凝土砌块，实测自重均值为7.5kN/m3，考虑面层及装修的气体隔墙自重取12.5kN/m3计算。隔墙的自重按楼面活荷载的附加值考虑，边界条件按弹性计算。

计算结果标明：部分楼板纵向钢筋的实际配筋小于计算值，承载能力不满足规范要求。由于改变了该建筑内外隔墙的布置，并增设了部分内隔墙，加大了楼面荷载；新增的电梯井筒改变了楼板的受力性质，因此导致楼板上部负弯矩区受力钢筋不满足计算要求。

4 改造加固方案

①增设钢筋混凝土电梯井筒

在原电梯旁增设现浇钢筋混凝土井筒，新增一部电梯。

②柱梁构件加固

结合建筑后续使用年限及性价比考虑，按照后续使用年限30年进行加固计算[4]。通过对常用加固方案的必选，从安全、适用、经济等角度综合考虑分析，对承载力不满足要求的框架柱采用外包角钢加固[5]。

对承载力不满足计算要求的框架梁，可以采用粘贴碳纤布加固、粘钢板加固等措施处理[6]。

对个别加密区箍筋不满足抗震构造措施的构件采用粘贴碳纤布处理[5]。

③采用钢筋混凝土叠合层加固楼板

对承载能力不满足要求的楼板[2]，结合建筑垫层的重新处理，首先剔除原45mm厚的建筑垫层，露出现有楼板混凝土原浆面，进行凿毛、植筋和湿润处理，铺放上面层纵向钢筋，并在梁（支座）上拉通布置，然后浇筑60mm厚C40细石混凝土。楼板加固无需支模，降低了施工成本和周期。

本文通过增设钢筋混凝土电梯井,增加柱和梁构件的截面面积,钢筋混凝土复合层加固楼板等常规的加固方案,先做整体,局部强化的做法,不仅加固了构件,而且提高了整体性能,降低成本。

5 结语

改变建筑使用条件或对原建筑进行改建、扩建、加建是检测鉴定工作中经常遇到的案例，需考虑原建筑设计、施工及使用情况，进行现场检查、检测，并结合检测资料和改造方案综合分析、验算，鉴定、加固设计和施工是相辅相成的整体。本文根据建筑改造后的结构布置及荷载现状进行了结构鉴定分析，并提出了相应的加固方案，为同类工程提供参考。