兰州市某商住楼地下室改造对主体结构安全性影响分析

杨全全

（甘肃省建筑科学研究院，甘肃 兰州 730050）

0 引言

商住楼作为多用途建筑形式，当商铺部分采用剪力墙结构时，因结构布置不够灵活，造成商铺购买方或承租方装修改造中为了满足使用要求（比如改变建筑布局、改变管线走向及其他变更），往往通过对个别剪力墙或框架梁开设洞口、局部增设填充墙及集中荷载等方式进行结构局部改造。实际工程中，多数项目中结构局部改造后未采取任何加固补强措施，同时关于结构局部改造是否会对整体结构造成影响等易引起楼上住户与商户、开发商与业主以及物业与商户之间的纠纷［1］。针对上述问题，本文以某商住楼地下室改造为工程实例，分别建立改造前后的商住楼整体结构计算模型，通过对比构件承载力及各项参数，分析了地下室改造对该商住楼主体结构安全性的影响。

1 工程概况

兰州市某商住楼建造于 2004 年，采用全现浇钢筋混凝土框架-剪力墙结构，地下 1 层、地上 12 层。地下 1 层为超市，地上 1、2 层为商铺及会所等配套设施，3 层及以上为住宅楼；地下 1 层层高为 3.9 m，1～2 层层高均为 4.2 m，3～11 层层高均为 2.9 m，12 层层高为 2.7 m，室内外高差为 0.3 m，结构主体总高度为 37.5 m。该商住楼所处地区 8 度（0.2 g）设防，第三组；Ⅱ类场地，结构阻尼比为 0.05；设计使用年限为50年，结构安全等级为二级，抗震等级：框架二级，剪力墙一级，标准设防（丙）类。该商住楼采用人工挖孔灌注桩基础，基础持力层为卵石层，桩端极限承载力为 3 000 kPa。混凝土设计强度等级：井桩 C25，基础梁及 13.900 m 标高以下结构构件 C35，13.900 m 标高以上框架柱、梁、板及剪力墙 C30。钢筋等级：框架柱主筋、框架梁纵筋及剪力墙钢筋均采用 HRB335 级，现浇板受力钢筋以及箍筋均采用 HPB235 级。钢筋混凝土保护层厚度为：桩 50 mm，基础梁 30 mm，柱 30 mm，梁 25 mm，板、墙 15 mm。内、外填充墙体±0.000 以上采用 K K 型黏土空心砌块（容重小于 8.0 kN/m3）及 M5 混合砂浆砌筑，±0.000 以下采用 MU10 黏土实心砖及 M5 水泥砂浆砌筑。

2017 年，因该商住楼地下室改造为健身房，分别在地下室底板局部新增填充墙体及游泳池、对多片钢筋混凝土墙体开设洞口及扩大原有洞口。

2 地下室改造情况检测

2.1 地下室填充墙体变更情况核查

经现场核查，该商住楼地下室原有 10×E～F 轴线填充墙被拆除，且分别在 E×15～17 轴线、E×1/7 ～10 轴线、B×2～1/7 轴线及 1/B×4～8 轴线新增 200 mm 后砌体填充墙，其中 1/B×4～8 轴线填充墙体置于地下室底板上，其余新增填充墙均置于对应轴线基础梁上方。

2.2 地下室底板新增游泳池检查

经现场检查，该商住楼地下室 6～16×A～C 轴线及 16～18×B～E 轴线范围内新建了一个游泳池，修建在原结构地下室底板上。该游泳池采用钢筋混凝土浇筑，池壁高度 1.8 m，厚度 0.24 m，池底厚度 0.2 m，成人区（6～16×A～C 轴线范围）水位高 1.0～1.4 m，儿童区（16～18×B～E 轴线范围）水位高 0.8 m。

2.3 钢筋混凝土墙体受损情况检测

经现场检测，该商住楼地下室共有6片钢筋混凝土墙体遭到破坏。其中对5片墙体（轴线号分别为：E×5～7、5×D～E、D×1/12～13、E×1/12～13、E×13～15）原有洞口进行扩大，对1片墙体（轴线号为：15×D～E）新开设洞口，开洞墙体布置及洞口详细尺寸如图 1～图 6 所示。

图1 商住楼地下室结构平面及改造情况布置示意图（单位：mm）

图2 地下室 E×1/12～15 轴线剪力墙洞口扩大（单位：mm）

经现场核查，现场扩大洞口的 5 片墙体原洞口边缘均有暗柱，改造过程中对原有暗柱进行破坏，减小了暗柱截面尺寸且将新洞口范围内的暗柱主筋及箍筋截断，新开设洞口的 1 片墙体在洞口开设过程中将原墙体中的水平及竖向钢筋截断，且对钢筋端头未进行连接处理。

图3 地下室 D×1/12～13 轴线剪力墙（单位：mm）

图4 地下室 15×D～E 轴线轴线剪力墙新增洞口（单位：mm）

3 结构复核计算及影响分析

采用 YJK-A 软件分别创建该商住楼改造前后的结构模型进行复核计算，并对两个模型的计算结果进行对比分析，从而确定地下室改造对主体结构的影响程度。其中材料强度实测值取值，并考虑实际改造情况。

3.1 地下室墙体洞口改造对主体结构影响分析

3.1.1 本层结构计算控制参数对比及影响分析

通过对比该商住楼地下室 6 片墙体洞口改造前后本层层间位移角及剪重比计算控制参数的变化情况，分析墙体洞口改造对本层承载力的影响情况。具体对比情况如表 1 所示。

图5 地下室 5×D～E 轴线剪力墙洞口扩大（单位：mm）

图6 地下室 E×5～7 轴线剪力墙洞口扩大（单位：mm）

表1 本层结构计算控制参数对比

从表 1 中各项控制参数的对比可以看出，该商住楼地下室 6 片墙体洞口改造后对本层结构计算控制参数几乎无影响。

3.1.2 本层结构构件承载力影响分析

经计算复核，该商住楼地下室 6 片墙体洞口改造后，对本层其他结构构件未造成影响，但该 6 片墙体轴压比有所增加，其中 E×5～7 轴线墙体轴压比增加 0.01、5×D～E 轴线墙体轴压比增加 0.04、D×1/12～13 轴线墙体轴压比增加 0.01、E×1/12～13 轴线墙体轴压比增加 0.03、E×13～15 轴线墙体轴压比增加 0.01，15×D～E 轴线墙体轴压比增加 0.12。

3.1.3 整体结构计算控制参数对比及影响分析

通过对比该商住楼地下室 6 片混凝土墙体洞口改造前后整体结构计算各项控制参数变化，分析混凝土墙体洞口改造对各项控制参数的影响程度，进而分析出混凝土墙体洞口改造对整体结构安全性的影响。具体对比情况如表 2 所示。

从表 2 中各项控制参数的对比可以看出，该商住楼地下室 6 片混凝土墙体洞口改造后对整体结构各项计算控制参数存在微弱影响，且均在规范限值以内，未对整体结构的安全性造成影响。

3.2 地下室新增游泳池对主体结构影响分析

根据图纸及现场实际情况，新增游泳池按照外加自重荷载施加于地下室底板上，且不考虑底板及基础梁底面回填土的支撑作用，采用 YJK 软件分别建立两个计算模型，即模型 1-考虑池体自重荷载、模型 2-考虑池体及水（水深按 1.4 m 计算）总自重，通过对比两个模型中游泳池范围内基础梁配筋量及桩端承载力，从而判断新增游泳池对原结构主体的影响程度，基础梁配筋量对比情况如表 3 所示。

表2 整体结构计算控制参数对比

表3 基础梁配筋量对比表 mm2

经计算复核，模型 2-考虑池体及水（水深按 1.4 m 计算）自重考虑（轴线号为 12×B）最大竖向承载力远大于原设计图纸桩端极限承载力 3 000 kPa。

根据计算结果可知，分别考虑新增游泳池自重及游泳池加水使用时的总自重两种荷载工况下均会对该楼的原结构（基础梁）承载能力产生显著的影响，且造成该游泳池范围内桩端承载力不满足原设计要求。

3.3 地下室填充墙体变更对主体结构影响分析

经计算，商住楼地下室填充墙体变更（部分拆除、部分新增）对原结构构件承载力及整体结构安全性未造成影响［2-5］。

4 结论及建议

根据现场检测及复核计算结果，经综合分析，结论如下。

1）该商住楼地下室 6 片墙体改造（扩大洞口及新增洞口）后，对本层其余结构构件及整体结构安全性未造成影响，但该 6 片墙体自身轴压比有所增加，承载力降低。

2）该商住楼地下室新增游泳池造成该商住楼部分基础梁和个别桩端承载力不足。

3）该商住楼地下室填充墙体变更未对原主体结构造成影响。

通过建立某商住楼地下室改造前后的结构计算模型，定量计算且分析出结构局部改造对整体结构的影响程度，对解决该类工程问题具有一定的借鉴意义。