既有城镇住宅的抗震鉴定与加固

2019-11-12陈曦李文峰

城市与减灾 2019年5期

陈曦李文峰

自20世纪60年代起，我国各地陆续建造了大量民用住宅建筑，依据国家统计局数据及《中国住房存量报告：2019》调查结果，我国目前既有城镇住宅建筑面积约275亿平方米，其中，1997年前建成的面积约162亿平方米，占当前城镇住宅存量面积的59%。受制于当时的经济水平以及对工程抗震认知程度的不足，这些房屋许多未经合理的抗震设计，尤其是1978年前建造的建筑，已成为国家防灾减灾工程中的薄弱环节。随着我国经济的急速发展、城镇化速度的不断加快、财富存量的不断累积，地震灾害带来的人员伤亡与经济损失可能也在不断扩大。因此，对这些抗震性能不足的既有老旧住宅建筑进行加固改造就显得尤为必要。历史震害经验表明，通过合理、恰当的结构加固可显著提高结构抗震性能，实现“小震不坏、中震可修、大震不倒”的设防目标。

建筑抗震加固工作的一般流程可概括为：1）结构检测（含安全性鉴定）；2）抗震鉴定；3）加固方案比选及抗震加固设计；4）施工图审查；5）加固施工；6）竣工验收。就我国既有城镇住宅而言，20世纪60—90年代以砌体结构住宅居多，90年代后，混凝土结构住宅建筑比例逐渐提高。本文将针对砌体结构及混凝土结构住宅，从第2、3、5点对既有城镇住宅抗震鉴定及加固工作的主要内容及注意要点进行具体阐述。

既有城镇住宅的抗震鉴定

并非所有的城镇建筑均需要进行抗震性能鉴定，依据《建筑抗震鉴定标准》（GB 50023）要求，当：1）接近或超过设计使用年限需要继续使用时；2）原设计未考虑抗震设防或抗震设防要求提高时；3）需要改变结构的用途和使用环境时，应进行抗震鉴定。当然，对于出现未按照规定变动建筑主体和承重结构、因事故导致结构整体损伤等情形时，也应进行抗震性能鉴定。

既有城镇住宅应依据建筑所在地区的抗震设防烈度、抗震设防类别、后续使用年限、结构类型等，按现行国家及地方相关标准要求进行抗震鉴定。房屋现状检测报告是房屋抗震鉴定的主要依据，其深度应满足国家、地方相关规范标准的要求以及抗震鉴定的需求，相关检测数据还应当具有可复验性。

（一）抗震鉴定的工作流程

抗震鉴定工作内容主要包括：1）收集资料：收集建筑的地质勘察报告、设计施工图、竣工及验收资料。若房屋曾进行过加固改造，还应收集检测鉴定报告、加固改造设计施工图、加固改造竣工及验收资料等。当原建筑结构图纸缺失时，还应进行现场实测。2）现状评估与检测：调查评估城镇住宅现状与原始资料相符合的程度、施工质量、使用状况、加固改造及受灾情况等。同时，根据鉴定及加固设计的需要进行现场检测。3）综合评价（步骤详见图1）：依据各类建筑结构的特点、建成年代、结构布置、材料强度、抗震构造及抗震验算等结果，进行综合抗震能力分析。必要时，还应对结构正常使用极限状态下的承载能力进行判定。

（二）抗震鉴定的基本原则

既有城镇住宅的抗震鉴定应以结构体系鉴定、构造措施鉴定及抗震验算为主，进行综合抗震性能评价，并符合以下基本原则：1）不同结构类型的住宅建筑，抗震鉴定时检查的重点、内容和要求不同，应采用不同的鉴定方法；2）抗震鉴定时，应区分重要部位和一般部位，按不同的要求进行检查和鉴定；3）对抗震性能有整体影响的构件和仅有局部影响的构件，在进行综合抗震性能分析时应区别对待。

（三）抗震鉴定报告要求

抗震鉴定报告应包括工程概况、鉴定依据、现状调查及检测结果、鉴定过程、评定等级、结论及建议等内容，并对建筑整体抗震性能做出评价。对符合抗震鉴定要求的建筑应明确其后续使用年限，对不符合抗震鉴定要求的建筑应给出适宜的处理建议。此外，抗震鉴定的成果应能够满足抗震加固设计的需要。

既有城镇住宅的抗震加固设计

经过多年的科学研究及工程实践经验总结，我国已经形成了概念清晰、层次鲜明的既有建筑加固改造方法。常规的结构整体抗震加固方法有：圈梁构造柱加固法、增大截面加固法、增设剪力墙加固法、外包型钢加固法、钢筋网水泥砂浆面层加固法、钢筋混凝土面层加固法等。但就城镇住宅建筑而言，这些方法不完全适用，城镇住宅宜遵循不入户或少入户、不减小使用面积、减少对住户干扰、注重美观的总体原则进行抗震加固设计。

图1 综合评价流程图

2011年，北京市人民政府曾出台《北京市房屋建筑抗震节能综合改造工作实施意见》（京政发〔2011〕32号），要求2015年年底完成北京市城镇住宅建筑的综合改造工作。但从实施情况来看，效果不明显，较多房屋虽已完成了抗震加固设计，但加固施工实施推进缓慢，主要原因在于，部分抗震性能较差的房屋需配合“内部板墙、内部钢筋网砂浆面层加固法或内部构件增大截面法”使用，内部加固导致套内建筑使用面积的减少、内部装修完全破坏，居民普遍抵制。

因此，针对既有住宅建筑抗震的加固设计方案，宜具有以下特点：1）能够解决结构抗震性能不足问题且具有可实施性；2）无须进入建筑内部施工或内部施工量极少；3）加固过程不影响现有建筑功能的使用或仅在极短时间内影响功能使用；4）便于施工、现场湿作业量小、加固费用适宜。结合上述原则，本文针对砌体住宅建筑和混凝土住宅建筑，选取了一些常用、适用的加固方案，并对各加固方案的具体特点进行了比较，对加固方案的适用条件进行了分析。

（一）砌体住宅抗震加固

多层砌体住宅抗震加固应结合场地条件、造价和工期要求等，针对结构实际抗震问题，选择适宜的抗震加固方案。常用的砌体住宅加固方案可概括为：外加圈梁构造柱加固法、外套结构加固法、外墙外侧加固法（外墙钢筋混凝土板墙或者钢筋网砂浆面层加固等）、内部加固法（内部钢筋混凝土板墙或者钢筋网砂浆面层加固等），如图2～图5所示，各加固方案的特点比较详见表1。各建筑单体根据抗震性能的实际问题，可按下述原则选用加固方案：

图2 外加圈梁构造柱加固

图3 外套结构加固

图4 外墙外侧加固

图5 内部加固

1.当结构抗震承载力满足要求，圈梁构造柱等抗震构造措施不足时，可采用外加圈梁构造柱（含内部增设钢拉杆）的方法；

2.当圈梁构造柱等抗震构造措施满足要求，结构抗震承载力不足时，可采用外墙外侧加固的方法；

3.当砌体结构横墙方向抗震承载力明显不足时，需同时对横向墙体进行内部加固；

4.当圈梁构造柱等抗震构造措施、结构抗震承载力均不满足要求时，可采用外加圈梁构造柱与外墙外侧加固相结合的方法；当结构横墙方向抗震承载力明显不足时，需同时结合内部横墙加固；

5.当圈梁构造柱等抗震措施、结构抗震承载力均不满足时，且建筑场地条件具备一定的外扩空间时，可采用外套结构加固法；

6.当建筑外部不具备加固条件、内墙竖向承载力不满足要求时，可采用内部整体加固的方法。

（二）混凝土住宅抗震加固

常见的混凝土住宅结构体系有框架结构、剪力墙结构、框架-剪力墙结构等。框架结构住宅一般可采用消能减震加固法、增设抗震墙加固法等方式进行整体性加固；剪力墙结构住宅可对外围剪力墙采用外侧增大截面法加固；框架-剪力墙结构住宅可采用增设抗震墙加固的方法进行加固。

增大截面加固法、增设钢绞线-聚合物砂浆面层加固法、粘贴钢板或纤维布加固法等，可用于对框架梁柱或抗震墙等结构构件进行直接加固，但这些方法内部施工量相对较大，对居民生活会产生一定程度的影响，各加固方案的特点比较详见表2。就混凝土结构住宅而言，可按下述原则选用加固方案：

1.框架结构可采用外围增设消能装置（图6 & 图10）、增设抗震墙（图7 & 图11，利用框架结构外墙增设翼墙，或利用房屋内部的楼梯间、电梯间增设抗震墙）等方法进行加固，框架-剪力墙结构可采用增设抗震墙（图7 & 图11）的方法进行加固。住宅内部构件确实有加固需求时，尽量采用加固影响范围小、对门窗洞口影响不明显的方法。此外，框架结构加固还应注意避免因加固不当而形成楼层刚度及承载力分布不均匀、形成短柱短梁、强梁弱柱等新的薄弱环节的情况。

表1 砌体住宅常用抗震加固方法的特点

表2 混凝土住宅常用抗震加固方法的特点

图6 外围消能减震加固

图8 外围剪力墙增大截面

图7 增设抗震墙加固

图9 增大截面加固（柱）

2.剪力墙结构可采用对外围剪力墙增大截面法加固（图8 & 图12，加厚原有结构外围剪力墙）等方法进行加固，内部构件确实需要加固时，尽量采用加固局部墙体的方法，力求避免普遍性的墙体直接加固。

图10 框架结构外围消能减震加固典型平面布置示意

图11 增设抗震墙加固典型平面布置示意

图12 外围剪力墙增大截面加固典型平面布置示意

（三）新型抗震加固方法

本节针对城镇住宅介绍了一些常用的抗震加固方法，一些新型的抗震加固方法如减隔震加固法，也可用于城镇住宅的加固。减隔震技术已在芦山地震中被证实能够有效减轻地震作用，提升房屋建筑的抗震能力，保障人民生命财产安全。

既有城镇住宅的抗震加固施工

既有城镇住宅的抗震加固施工应由具有特种工程（结构补强）专业资质的单位进行施工，相关的施工作业人员也应具有相应岗位的资格证书。同时，施工单位应综合考虑住宅特点、住户是否周转等因素，有针对性地编制施工组织方案。

抗震加固施工前，建设单位、监理单位、设计单位及施工单位应共同对建筑现状做全面细致的检查，对重点加固部位做好记录并留存影像资料。在检查过程中，若发现加固设计图纸未包含某些需要进行加固修复的情况，设计单位应对原有加固设计方案进行调整。此外，施工单位还应充分分析施工过程中可能发生的裂缝发展、构件开裂、结构传力路径变化、房屋倾斜或倒塌等情况，确定可能存在的重大危险源，并有针对性地编制专项应急预案。

抗震加固施工过程中，施工单位还应组织测量核对构件实际尺寸，发现与住宅原始资料差异较大时，应及时通知参建各方协商处理。同时，应采取可靠措施避免或减少因施工造成的原有结构构件损伤。对于一些隐蔽部位的构造缺陷，如混凝土密实度不足、钢筋锈蚀、承重墙体粉化等情形，一旦发现，应立即暂停施工，在采取有效措施进行处理后，方可继续施工。