建筑資料缺失的建筑物的結(jié)構(gòu)安全鑒定

潘琰楓，雷立志

(武漢弘泰建筑工程質(zhì)量檢測(cè)有限公司，武漢 430070)

1 工程概況

某小學(xué)教學(xué)樓建于上世紀(jì)90年代，為四層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。由于欲進(jìn)行局部改造，根據(jù)《民用建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》(GB50292-2015)的規(guī)定，需對(duì)房屋進(jìn)行可靠性鑒定以及抗震鑒定(房屋屬于地震設(shè)防區(qū))。委托方無(wú)任何建設(shè)資料，根據(jù)《民用建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)于施工驗(yàn)收資料缺失的房屋的評(píng)級(jí)要求，如若為合格安全性則需為au級(jí)以及Au級(jí)[3]，因此現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)難度以及工作量較大。

2 工程特點(diǎn)分析及鑒定思路

教學(xué)樓采用雙向多跨鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，采用內(nèi)廊形式，衛(wèi)生間、樓梯間以及電梯位于兩個(gè)端頭。建筑物柱網(wǎng)及荷載布置比較規(guī)律，構(gòu)件截面基本一致，結(jié)構(gòu)平面布置圖如圖1。

由于需進(jìn)行可靠性鑒定以及抗震鑒定，根據(jù)規(guī)范要求，應(yīng)該確定如下信息：結(jié)構(gòu)整體的承載力、構(gòu)件承載能力、構(gòu)件損傷以及抗震構(gòu)造措施[3,5]。為弄清楚這些參數(shù)，需要在對(duì)施工圖復(fù)原的基礎(chǔ)上進(jìn)行計(jì)算分析。由于房屋已經(jīng)使用多年且還在繼續(xù)使用，檢測(cè)工作難度很大，因此檢測(cè)方案應(yīng)科學(xué)、詳細(xì)。根據(jù)工程特點(diǎn)、委托方要求以及工程資料情況，制定如下方案及流程：

(1)現(xiàn)場(chǎng)勘查，了解建筑物大概情況，繪制結(jié)構(gòu)布置圖以及建筑圖；(2)初步計(jì)算(假定混凝土強(qiáng)度等級(jí))，找出梁柱配筋規(guī)律以及受力較大部位；(3)制定檢測(cè)方案，根據(jù)試算結(jié)果以及現(xiàn)場(chǎng)情況確定抽芯位置以及鋼筋開鑿位置；(4)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)；(5)計(jì)算分析并編制鑒定報(bào)告。

經(jīng)試算，結(jié)構(gòu)配筋有如下特點(diǎn)：(1)各樓層中間框架柱以及標(biāo)準(zhǔn)層邊框柱配筋為最小配筋率控制；頂層邊柱配筋為計(jì)算配筋；(2)梁受力與跨度、支座條件、受荷面筋以及受荷大小相關(guān)，同條件下配筋基本一致，連續(xù)梁時(shí)符合三跨或者五跨連續(xù)梁規(guī)律；(3)樓板板底配筋基本為最小配筋率控制，板面鋼筋主要受跨度以及荷載影響。

根據(jù)以上試算結(jié)果制定如下檢測(cè)方案：

(1)柱混凝土強(qiáng)度等級(jí)檢測(cè)：1-2層柱為一個(gè)批次，3-4層柱為一個(gè)批次，各抽芯18個(gè)；

(2)梁板混凝土強(qiáng)度等級(jí)檢測(cè)：所有梁板為一個(gè)批次，共抽芯18個(gè)；

(3)柱配筋按中柱、一般層邊柱以及頂層邊柱三類進(jìn)行檢測(cè)；

(4)梁配筋根據(jù)梁跨度、受荷面積、荷載大小以及梁邊界條件進(jìn)行分類檢測(cè)；

(5)板配筋檢測(cè)按屋面層以及一般層分類檢測(cè)；

(6)損傷全數(shù)檢測(cè)。

3 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)

根據(jù)制定的方案，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行查勘及檢測(cè)，主要結(jié)果如下：

(1)軸線及層高：采用卷尺以及激光測(cè)距儀進(jìn)行測(cè)量。該建筑物的主要軸網(wǎng)尺寸為4.10m、7.15m和9.00m；該建筑首層高為6.00m，2-3層層高為4.50m，4層層高為4.70m。

圖1 結(jié)構(gòu)平面布置圖

(2)混凝土強(qiáng)度檢測(cè)：由于回彈法主要用于齡期14-1 000d混凝土的強(qiáng)度檢測(cè)，本工程采用鉆芯法對(duì)混凝土強(qiáng)度等級(jí)進(jìn)行檢測(cè)；為減少芯樣抽取對(duì)構(gòu)件性能的影響，采用直徑75mm的芯樣，考慮到芯樣需要后期加工，抽取的芯樣長(zhǎng)度按不小于100mm控制?；炷翉?qiáng)度混凝土柱、梁芯樣強(qiáng)度評(píng)定如下：1-2層柱混凝土芯樣抗壓強(qiáng)度分布在33.0-54.8MPa之間；3-4層柱混凝土芯樣抗壓強(qiáng)度分布在34.3-47.8MPa之間；抽檢的梁混凝土芯樣抗壓強(qiáng)度分布在33.6-60.7MPa之間[9]。

抽芯時(shí)先采用鋼筋探測(cè)儀確定鋼筋位置，定出芯樣中心點(diǎn)后再抽芯，確保減少對(duì)鋼筋的損傷。

(3)構(gòu)件截面尺寸測(cè)量

采用卷尺對(duì)構(gòu)件截面進(jìn)行測(cè)量。由于各構(gòu)件均含抹灰層，為準(zhǔn)確確定構(gòu)件截面尺寸，各類構(gòu)件可在抽芯位置確定抹灰層厚度。

根據(jù)檢測(cè)結(jié)果：柱截面尺寸基本為500mm×700mm，700mm×700mm；抹灰層厚度為12-19mm。

梁截面尺寸基本為350mm×800mm、300mm×700mm，側(cè)面抹灰層厚度為10-17mm，梁底抹灰層厚度為13-21mm。

各層樓板厚度基本為100mm，所測(cè)板底抹灰層厚度為13-18mm，找平層厚度及面層厚度為12-25mm。

(4)構(gòu)件配筋信息檢測(cè)

①柱、梁構(gòu)件配筋信息檢測(cè)

根據(jù)力學(xué)知識(shí)，需要確定構(gòu)件的縱筋以及箍筋。

縱筋需確定根數(shù)以及直徑，鋼筋根數(shù)采用鋼筋探測(cè)儀即可，鋼筋直徑需開鑿確定。根據(jù)設(shè)計(jì)知識(shí)，梁柱構(gòu)件鋼筋配置均為對(duì)稱配筋，即使有不同直徑鋼筋亦如此。因此，確定鋼筋直徑只需開鑿一半即可。比方說(shuō)柱某邊配置縱向鋼筋5根，則僅需要開鑿3根，如若為4根，則僅需開鑿2根，具體可參照?qǐng)D2-圖4中陰影部分。采用此方法可大大減少開鑿量以及減少構(gòu)件損傷。

箍筋需要確定3個(gè)參數(shù)：(1)箍筋直徑；(2)箍筋加密區(qū)長(zhǎng)度以及間距；(3)非加密區(qū)箍筋間距。箍筋直徑一般無(wú)變化，開鑿一處即可。其他信息采用鋼筋探測(cè)儀即可。開鑿處可測(cè)量鋼筋保護(hù)層厚度以及碳化深度。

根據(jù)試算結(jié)果及現(xiàn)場(chǎng)情況，柱及梁鋼筋檢測(cè)位置如下表1以及表2，其中含下劃線處為開鑿處。

②樓板配筋信息檢測(cè)

樓板配筋需要知道受力鋼筋直徑以及間距。鋼筋間距采用鋼筋探測(cè)儀測(cè)量，鋼筋直徑采用開鑿后測(cè)量。開鑿處可順便測(cè)量鋼筋保護(hù)層厚度以及碳化深度。

圖2 梁底筋為偶數(shù)時(shí)圖3 梁底筋為奇數(shù)時(shí)圖4 柱縱筋為奇數(shù)或者偶數(shù)時(shí)

表1 柱配筋信息測(cè)點(diǎn)

表2 梁配筋信息測(cè)點(diǎn)

根據(jù)鋼筋配置情況檢測(cè)結(jié)果，抽檢的柱箍筋為Φ8圓鋼，柱端箍筋加密區(qū)間距分布在99mm-113mm之間，非加密區(qū)間距分布在147mm-163mm、196mm-215mm之間；抽檢的梁箍筋為Φ8，梁端箍筋加密區(qū)間距分布在98mm-107mm之間，非加密區(qū)間距分布在147mm-165mm、194mm-217mm之間；樓板板底鋼筋為Φ8圓鋼，抽檢的各層樓板板底鋼筋間距分布在96mm-117mm、148mm-157mm之間。開鑿的柱縱筋配筋率、箍筋直徑以及箍筋加密區(qū)長(zhǎng)度均滿足抗震鑒定規(guī)范要求；框架梁箍筋直徑以及配箍率均滿足抗震鑒定規(guī)范要求。

(5)結(jié)構(gòu)抗震構(gòu)造措施檢測(cè)

根據(jù)《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》(GB50023-2009)的要求，抗震能力的確定需要知道構(gòu)件承載能力及抗震構(gòu)造措施。根據(jù)建筑物大概建成年代，推測(cè)本項(xiàng)目采用“89系列”規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)，按后續(xù)使用年限40年(B類)核查其抗震構(gòu)造措施；該建筑物抗震設(shè)防類別為乙類，地震設(shè)防烈度7度(0.1g)，場(chǎng)地土類別按照II類計(jì)，框架抗震等級(jí)為二級(jí)[5]。

根據(jù)抗震鑒定規(guī)范，分別從結(jié)構(gòu)體系、梁構(gòu)造、柱構(gòu)造以及材料強(qiáng)度進(jìn)行檢查，結(jié)果表明該建筑結(jié)構(gòu)抗震構(gòu)造措施滿足7度B類建筑物乙類設(shè)防的要求。

(6)建筑物損傷檢測(cè)

通過(guò)全面查勘，建筑物損傷結(jié)果如下：未發(fā)現(xiàn)不均勻沉降引起的不良現(xiàn)象；各結(jié)構(gòu)構(gòu)件未見明顯損傷；外立面瓷磚未見明顯脫落；各處隔墻未見明顯開裂現(xiàn)象，僅局部外墻有滲水痕跡；屋頂雜物較多，局部排水不暢。

4 計(jì)算分析

根據(jù)現(xiàn)行國(guó)家有關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范，采用檢測(cè)結(jié)果提供的有關(guān)構(gòu)件實(shí)際尺寸、配筋、混凝土強(qiáng)度評(píng)定結(jié)果等，對(duì)結(jié)構(gòu)及構(gòu)件的承載力進(jìn)行驗(yàn)算。主要計(jì)算信息如下：(1)構(gòu)件截面、層高以及軸線尺寸，采用實(shí)測(cè)值；(2)混凝土強(qiáng)度等級(jí)，柱、梁以及板混凝土強(qiáng)度等級(jí)均采用C30；鋼筋強(qiáng)度：箍筋按HPB235考慮，縱向受力筋采用HRB335；(3)荷載取值按現(xiàn)行荷載規(guī)范[4]，樓面活荷載按2.5kN/m2考慮，樓梯活荷載采用3.5kN/m2，砌體容重按燒結(jié)磚。

圖5 計(jì)算模型

采用pkpm鑒定模塊進(jìn)行了計(jì)算，計(jì)算模型詳圖5。比較計(jì)算結(jié)果以及檢測(cè)數(shù)據(jù)(具體詳表3-表5)，各構(gòu)件承載力均滿足要求；結(jié)構(gòu)及構(gòu)件變形均滿足規(guī)范；柱軸壓比滿足規(guī)范要求。

表3 柱配筋對(duì)比表(摘錄)

表4 梁配筋對(duì)比表(摘錄)

表5 板配筋對(duì)比表(摘錄)

5 鑒定結(jié)論

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)結(jié)果、計(jì)算分析結(jié)果，結(jié)構(gòu)的鑒定結(jié)論如下：

①結(jié)構(gòu)承載力驗(yàn)算結(jié)果表明：在鑒定評(píng)估荷載作用下，且正常使用和正常維護(hù)條件下，該建筑物各層柱承載力驗(yàn)算滿足要求，各層柱軸壓比驗(yàn)算滿足規(guī)范要求；該建筑物各層梁承載力驗(yàn)算滿足要求；該樓各層板板底實(shí)配鋼筋滿足承載力驗(yàn)算要求。樓層變形以及構(gòu)件變形均滿足規(guī)范限值要求。

②結(jié)合計(jì)算結(jié)果以及損傷檢測(cè)結(jié)果，上部結(jié)構(gòu)構(gòu)件安全性等級(jí)為au級(jí)，上部結(jié)構(gòu)子單元安全性等級(jí)為Au級(jí)。根據(jù)上部結(jié)構(gòu)損傷情況分析，判定建筑物地基基礎(chǔ)以及圍護(hù)系統(tǒng)承重部分的安全性等級(jí)為Au級(jí)。由于建筑物已經(jīng)使用接近30年，各子單元使用性等級(jí)偏保守地定為Bs級(jí)。

根據(jù)上述情況，依據(jù)《民用建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》(GB50292-2015)的規(guī)定，該建筑物整體可靠性等級(jí)評(píng)定為Ⅱ級(jí)[3]。

③根據(jù)構(gòu)件承載力計(jì)算結(jié)果以及抗震構(gòu)造措施檢測(cè)結(jié)果，該建筑物的綜合抗震能力滿足《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》(GB50023-2009)對(duì)7度區(qū)B類建筑乙類設(shè)防類別的要求[5]。

6 結(jié) 語(yǔ)

對(duì)于無(wú)建設(shè)資料的建筑物，為完成相關(guān)鑒定，必須控制檢測(cè)量以減少對(duì)構(gòu)件的損傷，應(yīng)多勘察、多計(jì)算分析，熟悉規(guī)范，對(duì)結(jié)構(gòu)及構(gòu)件特點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)分析，找出檢測(cè)參數(shù)的規(guī)律，并結(jié)合設(shè)計(jì)要求以及常用做法進(jìn)行有針對(duì)性的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)工作。

對(duì)于發(fā)現(xiàn)的損傷應(yīng)分析其產(chǎn)生原因，進(jìn)行有針對(duì)性的處理，避免出現(xiàn)進(jìn)一步發(fā)展的情況。對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)情況要多觀察與分析，找出影響結(jié)構(gòu)可靠性的不利因素，提出相應(yīng)的解決方案以及使用建議，影響耐久性以及可靠性能。