改變建筑使用功能的鑒定與加固

邵晉彪

（山西工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 太原 030009）

建筑物在功能改造過程中，在人為的因素作用下將發(fā)生材料結(jié)構(gòu)損傷，這是一個(gè)不可逆轉(zhuǎn)的客觀規(guī)律。這種損傷將導(dǎo)致結(jié)構(gòu)性能劣化、承載力下降、耐久性能降低。如果能夠科學(xué)地評(píng)估這種損傷的規(guī)律和程度，及時(shí)采取有效處理措施，可以延緩結(jié)構(gòu)損傷的進(jìn)程，達(dá)到延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)使用壽命的目的。因此，在用結(jié)構(gòu)的可靠性評(píng)估方法及加固技術(shù)已逐漸成為工程界關(guān)注的熱點(diǎn)問題，許多工程技術(shù)人員和研究團(tuán)體已經(jīng)開始把注意力轉(zhuǎn)向該領(lǐng)域，把結(jié)構(gòu)的鑒定與加固技術(shù)放在非常突出的位置。我國(guó)目前普遍采用的是以《民用建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》(GB50292-1999)為代表的鑒定方法。

一、工程概況

僑聯(lián)大廈為九層局部十層現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)房屋，基礎(chǔ)采用片筏基礎(chǔ)，建筑面積約為3700m2，約建于1984年。該樓原設(shè)計(jì)使用功能為旅館，現(xiàn)二至八層準(zhǔn)備改為自助KTV包廂，九層為辦公室。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)結(jié)果與原設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行分析，該樓平面布置與原設(shè)計(jì)圖紙主要差別在以下幾方面：(1-5)-(A-B)軸房間由三間改為兩間，(3-4)軸的隔墻砌在樓板上；(7-9)-(A-B)、(3-7)-(C-E)軸房間由兩間改為一間，房間內(nèi)加設(shè)衛(wèi)生間，衛(wèi)生間墻體砌在樓板上；(1/A)軸墻體原砌在次梁上，現(xiàn)砌在樓板上；(A)、(E)軸墻體原砌在框架梁上，現(xiàn)砌在外挑梁上；(1/8-10)-(B-C)軸開間增設(shè)一部電梯。該樓橫向外墻為240mm厚實(shí)心磚墻，縱向外墻及內(nèi)墻均120mm厚實(shí)心磚墻，現(xiàn)場(chǎng)檢查表明，該樓平面布置與原設(shè)計(jì)圖紙相同部分均采用原墻體，其余有變動(dòng)部分外墻采用190mm厚承重空心磚墻，內(nèi)墻采用100mm厚加氣混凝土砌塊，且內(nèi)墻數(shù)量較原設(shè)計(jì)減小。

二、可靠性鑒定

1.混凝土抗壓強(qiáng)度檢測(cè)

在建筑改變使用功能時(shí)，會(huì)對(duì)混凝土柱、混凝土梁產(chǎn)生影響。為檢驗(yàn)混凝土的強(qiáng)度，現(xiàn)場(chǎng)采用回彈法抽檢部分柱、梁混凝土抗壓強(qiáng)度。檢驗(yàn)結(jié)果表明，所檢柱批構(gòu)件現(xiàn)齡期混凝土抗壓強(qiáng)度具有95%保證率的標(biāo)準(zhǔn)值的推定區(qū)間上限值均不小于25MPa，且推定區(qū)間上下限值的差值小于5MPa和推定區(qū)間上限值與下限值算術(shù)平均值的10%兩者中的較大值，滿足《建筑結(jié)構(gòu)檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定要求。

2.上部承重結(jié)構(gòu)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際檢測(cè)結(jié)果，采用中國(guó)建筑科學(xué)研究院編制的PKPM系列軟件進(jìn)行梁柱構(gòu)件承載力驗(yàn)算。在驗(yàn)算中，抗震設(shè)防烈度為七度，抗震等級(jí)為三級(jí)，基本地震加速度值為0.10g，地震分組為第二組，II類場(chǎng)地；基本風(fēng)壓值取為0.7kN/m2，地面粗糙度為C類；梁、柱構(gòu)件截面尺寸按實(shí)際檢查值取用，柱、梁混凝土強(qiáng)度等級(jí)均取C25；屋面恒荷載根據(jù)板厚和實(shí)際裝修面層取值；在豎向荷載的作用下，鋼筋混凝土框架梁考慮混凝土的塑性變形內(nèi)力重分布，適當(dāng)減少支座負(fù)彎矩，梁端彎矩調(diào)幅系數(shù)取為0.85，中梁剛度增大系數(shù)取為1.7；其余計(jì)算參數(shù)均按相關(guān)規(guī)范進(jìn)行取值。

根據(jù)結(jié)構(gòu)的計(jì)算配筋結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行核對(duì)、分析，結(jié)果表明，該樓一至三層框架柱配筋基本滿足電算配筋要求，承載能力滿足結(jié)構(gòu)安全要求；部分四至九層柱h向配筋不滿足電算配筋要求，對(duì)不滿足電算配筋的柱構(gòu)件承載能力按式Z＝R/γ0S進(jìn)行驗(yàn)算，式中為結(jié)構(gòu)抗力；為荷載作用效應(yīng)；為結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，按國(guó)家現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范取。根據(jù)承載力驗(yàn)算結(jié)果表明，該部分框架柱承載能力滿足結(jié)構(gòu)安全要求，電算框架柱配筋為抗震構(gòu)造配筋。

根據(jù)結(jié)構(gòu)的計(jì)算配筋結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行核對(duì)、分析，結(jié)果表明，該樓框架梁配筋基本滿足電算要求，外挑長(zhǎng)度0.6m的外挑梁2L-(5)-(A-0/A)及2L-(5)-(E-1/E)不滿足承載力要求，現(xiàn)采取外挑梁與框架柱柱頂加鋼絞線拉索的處理措施，處理后梁承載能力滿足結(jié)構(gòu)安全要求，該樓框架梁承載能力滿足結(jié)構(gòu)安全要求。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際檢測(cè)結(jié)果，該樓部分墻體砌在樓板上，墻體為100mm厚加氣混凝土砌塊。對(duì)承載力分析結(jié)果表明，部分樓板承載能力不滿足結(jié)構(gòu)安全要求，現(xiàn)該部分樓板已采取粘貼碳纖維布加固的處理措施，處理后的樓板承載能力滿足結(jié)構(gòu)安全要求。

綜合以上分析，該樓上部承重結(jié)構(gòu)柱、梁、板構(gòu)件承載能力項(xiàng)目的安全性等級(jí)評(píng)為Bu級(jí)。

3.結(jié)構(gòu)抗震鑒定

根據(jù)《建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)》該樓抗震設(shè)防類別為丙類；根據(jù)《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》(GB50023-2009)采用A類建筑抗震鑒定方法進(jìn)行抗震鑒定。從框架結(jié)構(gòu)層數(shù)、布置、混凝土等級(jí)以及梁、柱配筋方面進(jìn)行第一級(jí)鑒定，鑒定結(jié)果表明，該樓上部承重結(jié)構(gòu)基本滿足第一級(jí)鑒定要求，不需進(jìn)行第二級(jí)鑒定。該樓上部承重結(jié)構(gòu)綜合抗震能力滿足《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》要求。

4.裂縫檢查

現(xiàn)場(chǎng)檢查進(jìn)行回彈的混凝土梁柱構(gòu)件結(jié)構(gòu)面層未發(fā)現(xiàn)存在明顯的蜂窩、孔洞、露筋等施工質(zhì)量缺陷，框架柱構(gòu)件未發(fā)現(xiàn)肉眼可見的明顯裂縫，重點(diǎn)對(duì)大跨度梁及水箱坐落的梁進(jìn)行裂縫檢查，對(duì)其他主要受力的梁構(gòu)件的結(jié)構(gòu)面層進(jìn)行裂縫抽查。裂縫檢查結(jié)果表明：所檢梁構(gòu)件最大裂縫寬度為0.24mm，尚未超出鑒定標(biāo)準(zhǔn)限值。該樓上部承重結(jié)構(gòu)柱、梁構(gòu)件裂縫項(xiàng)目的安全性等級(jí)評(píng)為Bu級(jí)，上部承重結(jié)構(gòu)柱、梁構(gòu)件裂縫項(xiàng)目的使用性等級(jí)評(píng)為Bs級(jí)。

5.上部結(jié)構(gòu)傾斜度觀測(cè)

采用激光垂準(zhǔn)儀對(duì)該樓進(jìn)行整體傾斜度觀測(cè)，各觀測(cè)點(diǎn)布置及對(duì)應(yīng)傾斜方向?yàn)榻ㄖ镯敳肯鄬?duì)于底部的偏移方向。各觀測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)整理結(jié)果表明，除測(cè)有一點(diǎn)位移略低于使用性側(cè)向位移限值外，其余各測(cè)點(diǎn)均未超出鑒定標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定限值，表明該樓現(xiàn)階段尚未產(chǎn)生明顯的整體傾斜。上部承重結(jié)構(gòu)側(cè)向位移項(xiàng)目的使用性等級(jí)評(píng)為Bs級(jí)；上部承重結(jié)構(gòu)側(cè)向位移項(xiàng)目的安全性等級(jí)評(píng)為Bu級(jí)。

6.結(jié)構(gòu)整體性及構(gòu)造

該樓柱網(wǎng)布置規(guī)則，為雙向框架結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)布置合理，形成完整系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)選型及傳力路線符合現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范要求。根據(jù)結(jié)構(gòu)電算結(jié)果表明：該樓計(jì)算樓層內(nèi)最大彈性層間位移角為1/2105，滿足鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的彈性層間位移角限值1/550。該樓上部結(jié)構(gòu)整體性項(xiàng)目安全性等級(jí)評(píng)為Bu級(jí)。

三、結(jié)束語

建筑物的安全性既決定于設(shè)計(jì)、施工階段所形成的先天條件，也決定于后天的使用、維護(hù)和監(jiān)控情況。因此，建立和完善現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的可靠性鑒定方法和評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，為建筑物正常使用、維護(hù)和加固提供理論依據(jù)、計(jì)算方法和計(jì)算程序。

提高檢測(cè)鑒定水平，為房屋改造提供科學(xué)依據(jù)，積極研究和開發(fā)新的結(jié)構(gòu)檢測(cè)技術(shù)和方法，如結(jié)構(gòu)內(nèi)部缺陷檢測(cè)、現(xiàn)有結(jié)構(gòu)工作應(yīng)力測(cè)試等。另一方面要著重完善已有的檢測(cè)技術(shù)，提高各種測(cè)試儀表的精度。還有一個(gè)重要的課題就是如何確定檢測(cè)方法應(yīng)該有多高的精度、多大的重復(fù)性和再現(xiàn)性等。同時(shí)，加強(qiáng)建筑物可靠性鑒定的研究。作為對(duì)已有建筑物的鑒定，重要的是對(duì)整個(gè)建筑物的可靠性作出評(píng)估，為此，體系可靠性的研究應(yīng)作為一個(gè)重點(diǎn)進(jìn)行。另外，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)耐久性和使用壽命預(yù)測(cè)的研究。深入研究各類影響結(jié)構(gòu)使用壽命的因素，如材料老化、結(jié)構(gòu)開裂與變形、混凝土碳化深度、鋼筋銹蝕等。搜集和分析各類結(jié)構(gòu)的損傷原因，總結(jié)損傷的規(guī)律，建立隨時(shí)間變化的結(jié)構(gòu)累積損傷模型，使結(jié)構(gòu)壽命預(yù)測(cè)理論進(jìn)一步完善，找出實(shí)用的評(píng)估方法。建立建筑適修度概念和經(jīng)濟(jì)評(píng)估方法，將建筑物的可靠性鑒定及改造與經(jīng)濟(jì)性問題相聯(lián)系，探討建筑物在使用期間的最佳維修對(duì)策，創(chuàng)立房屋經(jīng)濟(jì)學(xué)?？偨Y(jié)過去改造工程的經(jīng)驗(yàn)，開發(fā)并推廣改造工程采用的新材料、新結(jié)構(gòu)、新技術(shù)，積極開展學(xué)術(shù)交流活動(dòng)，提高維修改造業(yè)專業(yè)技術(shù)人員的水平。

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