浅析某框架结构房屋抗震鉴定及加固

2021-09-23张智

山西建筑 2021年19期

张智

(福建吉特建筑工程检测有限公司，福建福州 350012)

在我国，混凝土框架结构是一种广泛使用的结构形式。由于设计标准的更新、现场施工管理水平的不够或者使用年限的增长，部分早期建造的建筑物存在一定程度的外表和内部结构缺陷，承载能力和抗震性能都无法满足要求，甚至威胁到它们的正常使用。对于此类存在不同程度缺陷但并未达到设计年限的建筑，比较合理的做法是采用适当的加固补强措施，使其能在满足基本的安全性和适用性的前提下继续发挥使用功能。

1 工程概况

该建筑主体为三层钢筋混凝土框架结构，总建筑面积约为3 400 m2，建筑高度约为14 m，基础为筏板基础。该建筑主要承重体系为：混凝土柱、混凝土梁、混凝土板，墙体基本连续，门窗洞口基本对齐，1层高为5.0 m,2层及3层层高均为4.5 m，结构传力路线清晰，可形成空间稳定结构，结构传递路径基本明确。建筑竣工时间为1995年，初始设计使用功能为生产车间，现场检测时，该建筑处于空置状态，业主拟将其改造为医院病房楼。由于初始设计资料不全，鉴定工作以现场检测数据为依据，实测建筑平面见图1。

2 结构安全性评级及抗震性能鉴定

2.1 鉴定程序

本次现场检测依据委托单提供信息对该建筑结构体系和平面布置进行详细调查，对地基基础现状进行查勘，再对上部承重结构进行检测：外观质量调查(外观缺陷、损伤)、材料强度性能检测(混凝土梁、混凝土柱抗压强度检测)、构件尺寸检测(柱、梁)以及围护结构检测。

根据现行国家标准GB 50292—2015民用建筑可靠性鉴定标准的相关规定，鉴定分为地基基础、上部承重结构、围护系统承重部分三个子单元进行检测，对子单元所包含的主要受力构件进行调查，根据调查及检测情况依次评定构件、子单元的安全性等级，最后评定鉴定单元的安全性等级；根据现行国家标准GB 50023—2009建筑抗震鉴定标准的相关规定，结合现状调查、勘测结果，从结构体系、材料强度、构造措施和承载力验算等方面对结构进行抗震鉴定。

2.2 检测结果

2.2.1 地基基础勘察

经现场查勘，建筑物周围地坪、散水发现有轻微的开裂、下沉等异常情况。上部结构未发现有明显的因不均匀沉降所导致的裂缝、变形等异常现象。

2.2.2 上部承重结构检测

1)建筑外观质量检查。

通过对建筑主要构件及一般构件外观质量进行全面检测，发现所测混凝土柱平直牢固，无明显倾斜变形、开裂及破损等异常现象；所测混凝土梁基本牢固，未见明显下挠变形、开裂及破损等异常现象；所测混凝土板平直牢固，无明显下挠变形、开裂及破损等异常现象。部分填充砖墙存在开裂现象，且以斜裂缝为主，部分内、外抹灰有轻微空鼓脱落现象。

2)结构侧向位移。

根据现场实际条件布置6个测点量测结构顶点的侧向位移，量测数据表明，所测测点侧向位移方向无明显一致性，最大侧向位移H/326，未超过规定的多层框架结构侧向位移H/200的限值要求[1]。

3)混凝土抗压强度检测。

根据建筑实际情况，采用回弹法对构件混凝土抗压强度抽样检测。根据现场采集的数据分析计算，得出构件现龄期混凝土抗压强度推定值分别为22.9 MPa，22.8 MPa，22.5 MPa，21.9 MPa，22.6 MPa，22.5 MPa，22.7 MPa，22.3 MPa，22.0 MPa和22.8 MPa[1,3]。

4)构件尺寸检测。

由于原始设计资料不全，无法得知构件初始设计尺寸，经现场检测，所有框架柱尺寸均在700 mm×400 mm附近，且偏差值在+10 mm和-5mm之内；所有主梁尺寸均在900 mm×300 mm附近，且偏差值在+10 mm和-5 mm之内；所有次梁尺寸均在600 mm×300 mm附近，且偏差值在+10 mm和-5 mm之内。

5)混凝土配筋检测。

用钢筋位置检测仪对钢筋的具体位置及保护层厚度进行检测，经检测分析，钢筋间距及保护层厚度基本满足构造要求。随后采用了部分剔凿的方法获取钢筋的规格尺寸，作为后续承载力验算的依据。

2.2.3 结构验算

依据现场采集的结构及材料数据资料，结合建筑实际使用状态，采用盈建科计算软件进行建模验算[1,4]。

建筑结构安全等级为二级；建筑抗震设防类别为乙类；框架抗震等级为二级；抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度为0.10g；设计地震分组为第二组，场地类别为Ⅲ类。

经计算复核，该建筑首层部分框架柱受压承载力不满足要求，梁柱核心区抗剪能力不足。

2.3 结构安全性鉴定评级

2.3.1 地基基础子单元评级

现场检测发现建筑物周边地面存在轻微开裂现象，上部结构未发现因基础不均匀沉陷引起的明显变形和裂缝，地基基础安全性等级根据上部结构反应情况间接评为Bu级。

2.3.2 上部承重结构构件及子单元评级

根据现场查勘情况及检测情况，依据GB 50292—2015民用建筑可靠性鉴定标准的相关规定对构件及结构系统进行安全性分析与评定，评定结果如表1，表2所示。

表1 构件安全性鉴定评级(上部承重结构)

表2 子单元安全性鉴定评级(上部承重结构)

2.3.3 围护系统的承重部分构件及子单元评级

该建筑围护结构承重部分主要为边柱、边梁、屋面以及门窗洞口过梁。围护结构承重构件平直牢固，无倾斜、下挠、变形、裂缝、松动等异常现象。围护系统承重结构基本完好，主要构件集为Bu，围护系统承重部分承载功能为Cu级；围护系统承重部分结构布置及构造合理，形成完整支撑系统，围护系统承重部分结构整体性等级为Bu级；综合评定围护系统承重部分安全性鉴定评级为Cu级。

2.3.4 鉴定单元安全性评级

根据地基基础、上部承重结构和围护系统承重部分等的安全性等级，综合评定鉴定单元的安全性等级为Csu级[1]。

2.4 结构抗震性能鉴定

本工程为医院普通住院用房建筑，抗震设防类别为重点设防类，地处抗震设防烈度7度区(0.10g)，按8度抗震设防标准确定其抗震措施。

该房屋建成年份为1995年，已投入使用26年，依据GB 50023—2009建筑抗震鉴定标准第1.0.4以及第1.0.5条款，后续使用年限按40年考虑( B 类建筑)，应按GB 50011—2010建筑抗震设计规范各章规定抗震鉴定方法进行鉴定。

房屋高度、结构体系合理性、结构材料实际强度、建筑形体及其构造布置的规则性、局部易倒易损部位构件等均满足GB 50011—2010建筑抗震设计规范的要求，但抗震承载力不满足要求。综合以上抗震分析，建筑抗震能力不满足GB 50023—2009建筑抗震鉴定标准8度抗震设防标准的抗震要求。

3 加固方案

根据鉴定结论，该建筑的主要缺陷为框架柱截面承载力不满足要求，部分框架柱轴压比超限，且梁柱节点核心区抗剪能力不足，此外部分填充墙也存在开裂现象，需采用合适的加固方案，提升房屋的抗震性能和改善房屋的使用功能。

3.1 框架柱加固方案

结合房屋实际情况，为大幅提高混凝土柱的截面承载能力和抗震能力，可采用外粘型钢加固法。框架柱新增受力角钢采用L75×5，框架柱中间部分采用型号为-40×4的缀板与角钢焊接，缀板在框架柱的上下端设加密区，非加密区和加密区缀板间距分别为400 mm和200 mm。外粘角钢沿柱高必须全部贯通，两端均应有可靠的连接和锚固，如角钢遇楼层梁无法通过时，可通过采用等代钢筋穿过楼板与上下楼层加固角钢焊接；框架柱根部与筏板交接处应可靠锚固，在四角位置加设锚固钢筋，上端与角钢焊接，下端植筋锚入筏板基础内。

框架柱加固简图如图2所示。