北京市某科研机构研究生公寓抗震鉴定与加固方案设计

杨书灵，张新先

国家林业和草原局林产工业规划设计院，北京 100010

1 研究背景

近年来我国经济快速发展，并于2019年出台了旧城改造政策，老旧小区改造的步伐越来越快。《中华人民共和国城乡规划法》指出旧城区的改建，应保护历史文化遗产和传统风貌，合理确定拆迁和建设规模，有计划地对危房集中、基础设施落后等地段进行改建。

《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》指出加快推进城市更新，改造提升老旧小区、老旧厂区、老旧街区和城中村等存量片区、老旧厂区、老旧街区和城中村等存量片区功能，推进提升老旧楼宇改造，积极扩建新建停车场、充电桩。坚持以“房子是用来住的，不是用来炒的”为定位，加快建立多主体供给，多渠道保障，租购并举，夯实城市政府主体责任，稳定地价、房价和预期。在相关政策的引导下，新建住宅项目的用地、立项审批控制日趋严格，政府工作的重心逐渐由新建项目转向既有建筑的改扩建上，建筑行业市场近年来也正迎来较大的变革，改建改造项目已成为城市建设的重要角色。此类项目包括厂房的改造、公共建筑的改造、住宅（宿舍）的改造。按对主体结构的影响，可分为一般修缮和因消防要求、功能改变引起的改造。前者一般对结构无影响，后者需要根据抗震鉴定报告，复核计算改造前后结构的刚度和重力荷载代表值的变化情况，对原建筑进行局部或整体加固。

老旧小区（宿舍）类建筑多建于20世纪50年代到80年代期间，大部分为砌体结构，承重体系为纵墙承重、纵横墙共同承重等。此类建筑至今距建设期已至少40年，有的甚至已接近或超过结构设计使用年限。《建筑抗震鉴定标准》（GB 50023—2009）规定：接近或超过设计年限，或需要继续使用的建筑需要进行抗震鉴定。相关的规范距最初设计几经变迁，现行标准规范对建筑的结构安全性要求显著提高。因此，老旧小区（宿舍）改造的同时，加固设计和施工也经常同时进行。对于住宅或宿舍类建筑的加固项目，由于人员安置困难，内部暂时无法加固，这就要求设计人员在设计加固方案时，充分考虑建筑的使用功能和现状的局限性，选择合理的加固方案。

2 工程概况

文章以北京市某科研机构的研究生公寓为研究对象，该建筑建造于20世纪50年代，建筑面积为1756m2。该建筑原设计为三层砖混结构，后业主自行增加至四层，加层年代不详。总长度为32m，总宽度为13.2m，檐口高度为13.2m，层高均为3.3m。1～2层外墙厚均为370mm，内墙厚均为240mm。1～2层楼面顶板为100mm混凝土现浇板，3层顶板为预制混凝土板，屋面为双坡木屋盖。承重模式为纵墙承重。标准层承重墙体布置图如图1所示。

图1 标准层承重墙体布置图（单位：mm）

原结构无构造柱和圈梁，唐山大地震后，该房屋曾进行过结构抗震加固。在外墙四角增设了构造柱，在1～3层各层外墙外侧增设了圈梁，建筑现状实景图如图2所示。

图2 建筑现状实景图

建筑原始结构设计资料缺失，由鉴定机构对该建筑进行测绘及检测，各层材料检测强度推定值如下：砖墙部分，1～2层为MU20，3～4层为MU10；砂浆部分，1层为M5.2，2层为M0.9，3层为M1.5，4层为M1.4。

3 抗震鉴定

对该建筑从房屋高度和层数、抗震墙间距、墙体材料的实际强度、结构构件之间整体性连接构造的可靠性，以及墙体抗震承载力进行综合分析，按后续使用年限30年、8度抗震设防的鉴定要求对该建筑的综合抗震能力进行两级鉴定，具体鉴定分析结果如下。

3.1 一级鉴定结论

（1）房屋高度和层数房屋实际高度为13.2m，小于19m，层数为4层，小于6层，满足鉴定要求。

（2）结构体系抗震横墙最大间距为14.4m，大于7m，不满足鉴定要求。

（3）墙体材料实际砌筑用砖实测强度推定值为1～2层为MU20，3～4层为MU10，大于MU7.5，满足鉴定要求；2层实测砂浆强度利推定值为M0.9，小于M1，不满足鉴定要求。

（4）整体性连接构造3～4层内墙均无圈梁，不满足鉴定要求。

（5）墙体局部尺寸，部分承重门间墙宽度小于1.0m，不满足鉴定要求。

3.2 二级鉴定结论

根据墙体面积和实际砖、砂浆强度等级并考虑构造影响，二级鉴定采用楼层综合抗震能力指数在纵横两个方向分层进行。计算结果表明，横向楼层综合抗震能力指数均小于0.9，砖墙实际的抗剪能力不满足《建筑抗震鉴定标准》（GB 50023—2009）的要求。

该建筑的综合安全性鉴定等级评定为Deu级，严重影响整体抗震性能。

4 抗震加固方案

建筑平面图如图3所示。对该建筑的结构进行分析，可以看出图1中原结构砖墙分别形成了4个砌体筒体，这种布置形式有利于提高结构的抗震能力，虽然横墙较少，但整体性较好。

图3 建筑平面图（单位：mm）

考虑到该建筑的特殊情况，加固设计时仅对外墙外侧、走廊内侧墙体、楼梯间墙体及3轴单侧墙体进行板墙加固，各标准层加固平面图如图4所示。实际施工时，可根据学生宿舍的使用情况，确定合理的施工顺序和施工方案。

图4 各标准层加固平面图（单位：mm）

加固后的楼层综合抗震能力指数计算公式如下：

式中：βs为加固后楼层或墙段的综合抗震能力指数；η为加固增强系数；β0为楼层或墙段原有的抗震能力指数；ψ1、ψ2分别为体系影响系数和局部影响系数。

经计算，加固后的楼层综合抗震能力指数最小值为1.05，大于1.0，加固后的抗震承载力满足规范要求。由于梁、板的安全性等级为A级，且该建筑的使用功能未改变，此次加固暂未考虑房间内梁、板的加固。另外，施工时需在补齐4层外圈梁，在3～4层建筑内部增设水平支撑，以增强结构的刚度。

5 结束语

由于宿舍类、住宅类项目存在人员和物品安置困难，内部加固难以实现的特点，在加固施工的同时，原建筑功能仍在使用，这就需要设计人员在设计时尽量选取外围加固和不影响持续使用的方案。荷载控制尽量准确，必要时采用新技术、新材料。该项目充分考虑了建筑的使用功能和业主的需求，从抗震概念入手，合理地控制了荷载和加固范围，采取了切实有效、经济合理的抗震加固措施，最终提高了结构的综合抗震能力。