某多层砖混结构安全性鉴定及加固方案

周 鹏 广 浩 和增表 陆 梅

(中国计量科学研究院，北京 100029)

0 引言

砖混结构是我国传统建筑结构形式，随着社会发展及科技进步，人们对建筑环境的要求也在不断提高，有些年代久远的砖混结构建筑在功能布局、环境条件等方面已难以满足使用要求，亟待修缮改造。由于之前结构类规范标准较低，而且建筑在长期使用过程中的局部改造导致结构安全性能下降，继续使用会存在结构安全隐患。改造前应对建筑进行安全性鉴定，并根据鉴定结论采取加固措施。加固措施应按照国家现行的相关标准规范，解决结构安全问题，避免造成人民的生命财产损失。

1 工程概况

北京市某老旧建筑，建成于1963年，主要功能为科研办公室及实验室。该建筑为地上4层砖混结构，总建筑面积为4 808.0 m2。承重墙均为370 mm厚实心砖，楼面、屋面为钢筋混凝土预制板。结构基础类型为条形基础。首层结构平面布置如图1，图2所示。该建筑在长期使用过程中曾多次局部改造，设备安装、管线穿墙穿板均对结构安全有影响，存在结构安全隐患，建成以来未对该楼进行过加固。

2 检测内容及方法

2.1 结构体系检查

经图纸核查及现场检查可知，该建筑平面布置呈L型，平面拐角连接处设有变形缝，建筑总长度约为66.5 m，总宽度约为24.5 m，首层层高为4.9 m，2层～4层层高4.5 m，室外地面距房屋檐口高度约为21.0 m，属于横墙较少的多层砌体房屋。变形缝西侧区域房屋宽为14.1 m，房层总高度与最小投影宽度比值为1.35，变形缝东侧区域房屋宽为16.1 m，房层总高度与最小投影宽度比值为1.18。房屋设置有圈梁，建筑外墙四角处墙体采用120 mm厚钢筋混凝土进行了加固补强，楼面、屋面主要采用预制混凝土梁、板。

该建筑的纵横墙布置均匀，立面无高差，结构传力途径明确。

2.2 外观质量检查

根据现场条件对该建筑的结构外观状况进行检查，主要存在的外观质量问题整理如下：

1)个别墙体渗水发霉、抹灰起鼓脱落，部分墙体存在裂缝。

2)室内窗台、地面部分开裂、破损。

3)屋面防水破损。

2.3 材料强度检测

1)采用测砖回弹仪检测砌筑砖的强度，检测操作按GB/T 50315—2011砌体工程现场检测技术标准[1]中的相关规定进行。所抽检1层砖的强度验算结果满足设计强度标号100号(现行规范相当于MU10)的要求，2层～4层砖的强度验算结果满足设计强度标号75号(现行规范相当于MU7.5)的要求。

2)采用砂浆回弹仪检测砂浆的强度，检测操作按GB/T 50315—2011砌体工程现场检测技术标准中的相关规定进行。所抽检1层～4层的砂浆抗压强度推定值均满足设计强度标号50号(现行规范相当于M5)的要求。

3)采用混凝土回弹仪抽查检测梁构件的混凝土强度，检测操作按JGJ/T 23—2011回弹法检测混凝土抗压强度技术规程[2]中的相关规定进行，所抽检梁构件的混凝土强度满足设计标号200号(现行规范相当于C18)的要求。

2.4 整体倾斜检测

采用全站仪对建筑的整体倾斜情况进行检测，检测操作按JGJ 8—2016建筑变形测量规范[3]的相关规定进行。检测结果表明该建筑整体倾斜值均满足规定要求。

2.5 结构承载力验算

1)综合考虑原设计参数及该建筑改造后的使用需求，房间楼面活荷载取5 kN/m2；楼梯间取3.5 kN/m2，卫生间、走廊取2.5 kN/m2，屋面取2.0 kN/m2。

2)楼面、屋面恒载标准值：根据建筑构造做法，按GB 50009—2012建筑结构荷载规范[4]规定计算取值。

3)风荷载：基本风压取0.45 kN/m2，地面粗糙度类别为C类。

4)地震作用：设防烈度8度(0.2g)，抗震设防类别为丙类，设计地震分组第二组。

5)抗震验算体系影响系数取0.90，局部影响系数取1.0。

根据原结构图纸和检测结果，采用结构计算软件PKPM 2010系列分析软件建立分析模型，对结构进行计算。验算结果整理如下：1层2%墙体的受压承载力不满足标准要求；各层墙体高厚比满足现行规范要求；1层～3层综合抗震承载能力指数小于0.90，4层综合抗震承载能力指数大于1.0；混凝土梁的承载力满足标准要求。

2.6 抗震构造措施核查

根据GB 50223—2008建筑工程抗震设防分类标准[5]和GB 50023—2009建筑抗震鉴定标准[6]的相关条款可知，按丙类建筑、抗震设防烈度8度、后续使用年限30年进行抗震构造措施核查，核查主要结论如下：

1)该建筑属于横墙很少的房屋(开间不大于4.2 m的房间占该层总面积不到20%且开间大于4.8 m的房间占该层总面积的50%以上)，房屋总高度不满足现行标准要求；

2)最大抗震横墙间距不满足现行标准要求；

3)承重窗间墙最小宽度不满足现行标准要求；

4)连接构造中墙体平面内闭合，连接可靠；每层楼盖处内外墙均设置圈梁，且圈梁水平间距不大于12 m。

3 鉴定结论

3.1 安全性鉴定评级

该建筑物上部墙体未出现因基础不均匀沉降，且整体倾斜值均满足规定要求,地基基础的安全性评定为Au级。部分墙体预制板间连接存在裂缝，结构承载能力等级为Bu级，结构整体布置合理，连接方式正确，整体性等级为Au级，综合评定上部承重结构的安全性等级为Bu级。

根据地基和基础、上部承重结构的安全性等级，该建筑的结构安全性等级为Bsu级。即略低于国家现行标准，规范的安全性要求，仍能满足结构安全性的下限水平要求，尚不明显影响整体安全性能，建议对存在的外观质量缺陷部位和受压承载力不足的墙体进行处理。

3.2 抗震鉴定评级

各个楼层的综合抗震承载力评级结果详见表1。

表1 各楼层综合抗震承载力等级

房屋建筑所在场地为建筑抗震有利地段且不存在静载缺陷，地基基础的抗震鉴定评定为Ae级。上部结构的抗震承载力等级为De1，房屋抗震宏观控制的抗震构造等级为De2级，综合评定上部承重结构的抗震能力等级为De级。

根据地基基础、上部承重结构的抗震能力评级结果，依据DB 11/637—2015房屋结构综合安全性鉴定标准,该建筑的抗震能力等级为Dse级。即严重不符合现行国家标准的抗震能力要求，严重影响整体抗震性能，建议进行抗震加固。

4 结构加固方案

该建筑为某科研院所实验办公楼，近期无拆迁规划。为消除结构安全隐患，同时最大程度保留该楼修缮改造后继续使用的要求，根据鉴定结论及建议，需要对房屋进行加固，主要是加固承重墙体和构造柱等主要受力构件，具体如下：

1)内部加固墙体，如图1所示。1层～3层墙体抗震承载力不满足可对墙体进行70 mm厚单面混凝土板墙加固，4层可采用40 mm单面钢筋网水泥砂浆加固。为保证加固层与原有砖墙面可靠粘结，需将原墙面抹灰层全部清除，用水冲洗刷素水泥浆。水泥砂浆分两次抹至设计厚度，分层压实粘牢。水泥砂浆终凝后采用浇水养护，防止面层干缩开裂。实施完成后使截面面积加大，提高构件承载力。

2)承重横墙间距大于11 m时在墙体增设构造柱，如图1，图2所示。使新增构造柱和余留的承重墙体共同受力，增强受压承载力。

3)部分有裂缝预制楼板和楼梯间的台板，采用粘碳纤维加固方式，如图3，图4所示。通过使用建筑结构胶的内聚力及粘结强度，使粘碳纤维和结构板有机地结合成一个整体，从而达到补强加固和提高承载力的目的。

加固施工过程中，应尽量减少破坏原有结构，要安排好施工顺序，熟悉施工技术要点，认真做好施工计划，还应加强监控，一旦出现问题及时调整解决，确保最终加固效果。

5 结语

通过调查该建筑原有设计图纸、现场检测及建模分析得出鉴定结论：结构安全性等级为Bsu级，抗震能力等级为Dse级。根据鉴定结论，应对存在的外观质量缺陷部位和受压承载力不足的墙体进行处理，并进行抗震加固。根据该楼实际状况及周边环境，综合考虑降低实施难度以减少工程量、降低造价，可采取内部加固墙体，增设构造柱，楼板、楼梯台板采用粘碳纤维等方式进行加固，加固后可在不增加现有承重墙体荷载的前提下，满足安全性要求，以便后续根据该建筑的使用需求进行修缮改造。