既有城鎮(zhèn)住宅的抗震鑒定與加固

陳曦 李文峰

自20世紀60年代起，我國各地陸續(xù)建造了大量民用住宅建筑，依據(jù)國家統(tǒng)計局數(shù)據(jù)及《中國住房存量報告：2019》調(diào)查結(jié)果，我國目前既有城鎮(zhèn)住宅建筑面積約275億平方米，其中，1997年前建成的面積約162億平方米，占當前城鎮(zhèn)住宅存量面積的59%。受制于當時的經(jīng)濟水平以及對工程抗震認知程度的不足，這些房屋許多未經(jīng)合理的抗震設(shè)計，尤其是1978年前建造的建筑，已成為國家防災減災工程中的薄弱環(huán)節(jié)。隨著我國經(jīng)濟的急速發(fā)展、城鎮(zhèn)化速度的不斷加快、財富存量的不斷累積，地震災害帶來的人員傷亡與經(jīng)濟損失可能也在不斷擴大。因此，對這些抗震性能不足的既有老舊住宅建筑進行加固改造就顯得尤為必要。歷史震害經(jīng)驗表明，通過合理、恰當?shù)慕Y(jié)構(gòu)加固可顯著提高結(jié)構(gòu)抗震性能，實現(xiàn)“小震不壞、中震可修、大震不倒”的設(shè)防目標。

建筑抗震加固工作的一般流程可概括為：1）結(jié)構(gòu)檢測（含安全性鑒定）；2）抗震鑒定；3）加固方案比選及抗震加固設(shè)計；4）施工圖審查；5）加固施工；6）竣工驗收。就我國既有城鎮(zhèn)住宅而言，20世紀60—90年代以砌體結(jié)構(gòu)住宅居多，90年代后，混凝土結(jié)構(gòu)住宅建筑比例逐漸提高。本文將針對砌體結(jié)構(gòu)及混凝土結(jié)構(gòu)住宅，從第2、3、5點對既有城鎮(zhèn)住宅抗震鑒定及加固工作的主要內(nèi)容及注意要點進行具體闡述。

既有城鎮(zhèn)住宅的抗震鑒定

并非所有的城鎮(zhèn)建筑均需要進行抗震性能鑒定，依據(jù)《建筑抗震鑒定標準》（GB 50023）要求，當：1）接近或超過設(shè)計使用年限需要繼續(xù)使用時；2）原設(shè)計未考慮抗震設(shè)防或抗震設(shè)防要求提高時；3）需要改變結(jié)構(gòu)的用途和使用環(huán)境時，應進行抗震鑒定。當然，對于出現(xiàn)未按照規(guī)定變動建筑主體和承重結(jié)構(gòu)、因事故導致結(jié)構(gòu)整體損傷等情形時，也應進行抗震性能鑒定。

既有城鎮(zhèn)住宅應依據(jù)建筑所在地區(qū)的抗震設(shè)防烈度、抗震設(shè)防類別、后續(xù)使用年限、結(jié)構(gòu)類型等，按現(xiàn)行國家及地方相關(guān)標準要求進行抗震鑒定。房屋現(xiàn)狀檢測報告是房屋抗震鑒定的主要依據(jù)，其深度應滿足國家、地方相關(guān)規(guī)范標準的要求以及抗震鑒定的需求，相關(guān)檢測數(shù)據(jù)還應當具有可復驗性。

（一）抗震鑒定的工作流程

抗震鑒定工作內(nèi)容主要包括：1）收集資料：收集建筑的地質(zhì)勘察報告、設(shè)計施工圖、竣工及驗收資料。若房屋曾進行過加固改造，還應收集檢測鑒定報告、加固改造設(shè)計施工圖、加固改造竣工及驗收資料等。當原建筑結(jié)構(gòu)圖紙缺失時，還應進行現(xiàn)場實測。2）現(xiàn)狀評估與檢測：調(diào)查評估城鎮(zhèn)住宅現(xiàn)狀與原始資料相符合的程度、施工質(zhì)量、使用狀況、加固改造及受災情況等。同時，根據(jù)鑒定及加固設(shè)計的需要進行現(xiàn)場檢測。3）綜合評價（步驟詳見圖1）：依據(jù)各類建筑結(jié)構(gòu)的特點、建成年代、結(jié)構(gòu)布置、材料強度、抗震構(gòu)造及抗震驗算等結(jié)果，進行綜合抗震能力分析。必要時，還應對結(jié)構(gòu)正常使用極限狀態(tài)下的承載能力進行判定。

（二）抗震鑒定的基本原則

既有城鎮(zhèn)住宅的抗震鑒定應以結(jié)構(gòu)體系鑒定、構(gòu)造措施鑒定及抗震驗算為主，進行綜合抗震性能評價，并符合以下基本原則：1）不同結(jié)構(gòu)類型的住宅建筑，抗震鑒定時檢查的重點、內(nèi)容和要求不同，應采用不同的鑒定方法；2）抗震鑒定時，應區(qū)分重要部位和一般部位，按不同的要求進行檢查和鑒定；3）對抗震性能有整體影響的構(gòu)件和僅有局部影響的構(gòu)件，在進行綜合抗震性能分析時應區(qū)別對待。

（三）抗震鑒定報告要求

抗震鑒定報告應包括工程概況、鑒定依據(jù)、現(xiàn)狀調(diào)查及檢測結(jié)果、鑒定過程、評定等級、結(jié)論及建議等內(nèi)容，并對建筑整體抗震性能做出評價。對符合抗震鑒定要求的建筑應明確其后續(xù)使用年限，對不符合抗震鑒定要求的建筑應給出適宜的處理建議。此外，抗震鑒定的成果應能夠滿足抗震加固設(shè)計的需要。

既有城鎮(zhèn)住宅的抗震加固設(shè)計

經(jīng)過多年的科學研究及工程實踐經(jīng)驗總結(jié)，我國已經(jīng)形成了概念清晰、層次鮮明的既有建筑加固改造方法。常規(guī)的結(jié)構(gòu)整體抗震加固方法有：圈梁構(gòu)造柱加固法、增大截面加固法、增設(shè)剪力墻加固法、外包型鋼加固法、鋼筋網(wǎng)水泥砂漿面層加固法、鋼筋混凝土面層加固法等。但就城鎮(zhèn)住宅建筑而言，這些方法不完全適用，城鎮(zhèn)住宅宜遵循不入戶或少入戶、不減小使用面積、減少對住戶干擾、注重美觀的總體原則進行抗震加固設(shè)計。

圖1 綜合評價流程圖

2011年，北京市人民政府曾出臺《北京市房屋建筑抗震節(jié)能綜合改造工作實施意見》（京政發(fā)〔2011〕32號），要求2015年年底完成北京市城鎮(zhèn)住宅建筑的綜合改造工作。但從實施情況來看，效果不明顯，較多房屋雖已完成了抗震加固設(shè)計，但加固施工實施推進緩慢，主要原因在于，部分抗震性能較差的房屋需配合“內(nèi)部板墻、內(nèi)部鋼筋網(wǎng)砂漿面層加固法或內(nèi)部構(gòu)件增大截面法”使用，內(nèi)部加固導致套內(nèi)建筑使用面積的減少、內(nèi)部裝修完全破壞，居民普遍抵制。

因此，針對既有住宅建筑抗震的加固設(shè)計方案，宜具有以下特點：1）能夠解決結(jié)構(gòu)抗震性能不足問題且具有可實施性；2）無須進入建筑內(nèi)部施工或內(nèi)部施工量極少；3）加固過程不影響現(xiàn)有建筑功能的使用或僅在極短時間內(nèi)影響功能使用；4）便于施工、現(xiàn)場濕作業(yè)量小、加固費用適宜。結(jié)合上述原則，本文針對砌體住宅建筑和混凝土住宅建筑，選取了一些常用、適用的加固方案，并對各加固方案的具體特點進行了比較，對加固方案的適用條件進行了分析。

（一）砌體住宅抗震加固

多層砌體住宅抗震加固應結(jié)合場地條件、造價和工期要求等，針對結(jié)構(gòu)實際抗震問題，選擇適宜的抗震加固方案。常用的砌體住宅加固方案可概括為：外加圈梁構(gòu)造柱加固法、外套結(jié)構(gòu)加固法、外墻外側(cè)加固法（外墻鋼筋混凝土板墻或者鋼筋網(wǎng)砂漿面層加固等）、內(nèi)部加固法（內(nèi)部鋼筋混凝土板墻或者鋼筋網(wǎng)砂漿面層加固等），如圖2～圖5所示，各加固方案的特點比較詳見表1。各建筑單體根據(jù)抗震性能的實際問題，可按下述原則選用加固方案：

圖2 外加圈梁構(gòu)造柱加固

圖3 外套結(jié)構(gòu)加固

圖4 外墻外側(cè)加固

圖5 內(nèi)部加固

1.當結(jié)構(gòu)抗震承載力滿足要求，圈梁構(gòu)造柱等抗震構(gòu)造措施不足時，可采用外加圈梁構(gòu)造柱（含內(nèi)部增設(shè)鋼拉桿）的方法；

2.當圈梁構(gòu)造柱等抗震構(gòu)造措施滿足要求，結(jié)構(gòu)抗震承載力不足時，可采用外墻外側(cè)加固的方法；

3.當砌體結(jié)構(gòu)橫墻方向抗震承載力明顯不足時，需同時對橫向墻體進行內(nèi)部加固；

4.當圈梁構(gòu)造柱等抗震構(gòu)造措施、結(jié)構(gòu)抗震承載力均不滿足要求時，可采用外加圈梁構(gòu)造柱與外墻外側(cè)加固相結(jié)合的方法；當結(jié)構(gòu)橫墻方向抗震承載力明顯不足時，需同時結(jié)合內(nèi)部橫墻加固；

5.當圈梁構(gòu)造柱等抗震措施、結(jié)構(gòu)抗震承載力均不滿足時，且建筑場地條件具備一定的外擴空間時，可采用外套結(jié)構(gòu)加固法；

6.當建筑外部不具備加固條件、內(nèi)墻豎向承載力不滿足要求時，可采用內(nèi)部整體加固的方法。

（二）混凝土住宅抗震加固

常見的混凝土住宅結(jié)構(gòu)體系有框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、框架-剪力墻結(jié)構(gòu)等?？蚣芙Y(jié)構(gòu)住宅一般可采用消能減震加固法、增設(shè)抗震墻加固法等方式進行整體性加固；剪力墻結(jié)構(gòu)住宅可對外圍剪力墻采用外側(cè)增大截面法加固；框架-剪力墻結(jié)構(gòu)住宅可采用增設(shè)抗震墻加固的方法進行加固。

增大截面加固法、增設(shè)鋼絞線-聚合物砂漿面層加固法、粘貼鋼板或纖維布加固法等，可用于對框架梁柱或抗震墻等結(jié)構(gòu)構(gòu)件進行直接加固，但這些方法內(nèi)部施工量相對較大，對居民生活會產(chǎn)生一定程度的影響，各加固方案的特點比較詳見表2。就混凝土結(jié)構(gòu)住宅而言，可按下述原則選用加固方案：

1.框架結(jié)構(gòu)可采用外圍增設(shè)消能裝置（圖6 & 圖10）、增設(shè)抗震墻（圖7 & 圖11，利用框架結(jié)構(gòu)外墻增設(shè)翼墻，或利用房屋內(nèi)部的樓梯間、電梯間增設(shè)抗震墻）等方法進行加固，框架-剪力墻結(jié)構(gòu)可采用增設(shè)抗震墻（圖7 & 圖11）的方法進行加固。住宅內(nèi)部構(gòu)件確實有加固需求時，盡量采用加固影響范圍小、對門窗洞口影響不明顯的方法。此外，框架結(jié)構(gòu)加固還應注意避免因加固不當而形成樓層剛度及承載力分布不均勻、形成短柱短梁、強梁弱柱等新的薄弱環(huán)節(jié)的情況。

表1 砌體住宅常用抗震加固方法的特點

表2 混凝土住宅常用抗震加固方法的特點

圖6 外圍消能減震加固

圖8 外圍剪力墻增大截面

圖7 增設(shè)抗震墻加固

圖9 增大截面加固（柱）

2.剪力墻結(jié)構(gòu)可采用對外圍剪力墻增大截面法加固（圖8 & 圖12，加厚原有結(jié)構(gòu)外圍剪力墻）等方法進行加固，內(nèi)部構(gòu)件確實需要加固時，盡量采用加固局部墻體的方法，力求避免普遍性的墻體直接加固。

圖10 框架結(jié)構(gòu)外圍消能減震加固典型平面布置示意

圖11 增設(shè)抗震墻加固典型平面布置示意

圖12 外圍剪力墻增大截面加固典型平面布置示意

（三）新型抗震加固方法

本節(jié)針對城鎮(zhèn)住宅介紹了一些常用的抗震加固方法，一些新型的抗震加固方法如減隔震加固法，也可用于城鎮(zhèn)住宅的加固。減隔震技術(shù)已在蘆山地震中被證實能夠有效減輕地震作用，提升房屋建筑的抗震能力，保障人民生命財產(chǎn)安全。

既有城鎮(zhèn)住宅的抗震加固施工

既有城鎮(zhèn)住宅的抗震加固施工應由具有特種工程（結(jié)構(gòu)補強）專業(yè)資質(zhì)的單位進行施工，相關(guān)的施工作業(yè)人員也應具有相應崗位的資格證書。同時，施工單位應綜合考慮住宅特點、住戶是否周轉(zhuǎn)等因素，有針對性地編制施工組織方案。

抗震加固施工前，建設(shè)單位、監(jiān)理單位、設(shè)計單位及施工單位應共同對建筑現(xiàn)狀做全面細致的檢查，對重點加固部位做好記錄并留存影像資料。在檢查過程中，若發(fā)現(xiàn)加固設(shè)計圖紙未包含某些需要進行加固修復的情況，設(shè)計單位應對原有加固設(shè)計方案進行調(diào)整。此外，施工單位還應充分分析施工過程中可能發(fā)生的裂縫發(fā)展、構(gòu)件開裂、結(jié)構(gòu)傳力路徑變化、房屋傾斜或倒塌等情況，確定可能存在的重大危險源，并有針對性地編制專項應急預案。

抗震加固施工過程中，施工單位還應組織測量核對構(gòu)件實際尺寸，發(fā)現(xiàn)與住宅原始資料差異較大時，應及時通知參建各方協(xié)商處理。同時，應采取可靠措施避免或減少因施工造成的原有結(jié)構(gòu)構(gòu)件損傷。對于一些隱蔽部位的構(gòu)造缺陷，如混凝土密實度不足、鋼筋銹蝕、承重墻體粉化等情形，一旦發(fā)現(xiàn)，應立即暫停施工，在采取有效措施進行處理后，方可繼續(xù)施工。

結(jié)論及建議

總結(jié)我國近年來抗震加固工作的經(jīng)驗，結(jié)合現(xiàn)有住宅建筑抗震鑒定及加固技術(shù)，筆者建議從如下幾個方面建立并完善既有住宅建筑抗震加固管理制度：

1.合理把握棚戶區(qū)改造和抗震加固改造的界限。對能夠納入棚戶區(qū)改造的，按照棚戶區(qū)改造政策實施；對不屬于棚戶區(qū)改造范圍的，實施抗震加固改造。

2.合理確定抗震加固與拆除的界限。經(jīng)鑒定不符合抗震設(shè)防要求的既有住宅，建議以效益比（加固費用/拆除重建費用）界定加固與拆除的界限。確定效益比時，既要考慮加固設(shè)計方案的科學性，又要考慮加固方案的可實施性，最終予以確定。

3.優(yōu)化改造工程組織實施方式。城鎮(zhèn)住宅抗震改造面臨居民意見難統(tǒng)一、自建房屋拆除難等問題，強行組織實施很容易激化矛盾?？拐鸺庸谈脑煲瞬捎谜M織、居民申請的方式，待全體居民100%同意抗震加固改造后，再實施抗震改造。

4.開展清單管理模式研究。對參與抗震鑒定及加固工作的企業(yè)和個人，要實施負面清單管理制度。對不配合抗震加固的企業(yè)和個人，通過負面清單，讓責任人在社會活動中寸步難行；對偷工減料的企業(yè)，應探索實施懲罰性賠償制度，真正保障城鎮(zhèn)住宅建筑抗震加固工程質(zhì)量。