既有建筑資料缺失的建筑物安全性鑒定

曹 瑩

（湖北朝岳工程技術(shù)咨詢有限公司，湖北 十堰 442000）

0 引言

在我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展的過(guò)程中，我國(guó)各行業(yè)也都得到了發(fā)展，從而使各種建筑物不斷地涌現(xiàn)。因?yàn)椴煌ㄖ飳?shí)際使用年限、所處的地理環(huán)境、建造年代的不同，建筑物也受到了不同的災(zāi)害，所以正在施工建設(shè)和完工的建筑物會(huì)受到損傷，所以就要對(duì)建筑物安全性能進(jìn)行鑒定[1]。有研究表示，因?yàn)榧扔薪ㄖ墓芾聿坏轿?，從而?dǎo)致部分房屋建筑竣工圖等資料丟失，在出現(xiàn)房屋損傷或者改造過(guò)程中，提出了建筑結(jié)構(gòu)檢測(cè)鑒定問(wèn)題。另外，還有學(xué)者研究表示，既有建筑資料缺失的特點(diǎn)為地基和基礎(chǔ)情況不明、結(jié)構(gòu)構(gòu)件連接構(gòu)造等級(jí)劃分不清楚，檢測(cè)和量測(cè)深度要能夠滿足結(jié)構(gòu)安全和抗震鑒定需求。本文對(duì)既有建筑資料缺失的鑒定工作經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)，分析此類建筑結(jié)構(gòu)安全鑒定的問(wèn)題[2]。

1 工程概況

本文所分析的建筑物建成于2017 年，地上17 層，地下2 層，建筑面積約為17 530m2，采用混凝土框架剪力墻結(jié)構(gòu)體系。該工程施工過(guò)程中未能?chē)?yán)格按照《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》進(jìn)行混凝土強(qiáng)度施工質(zhì)量檢測(cè)，尚未進(jìn)行竣工驗(yàn)收。為全面評(píng)估該棟建筑結(jié)構(gòu)安全性，為竣工驗(yàn)收提供依據(jù)，建設(shè)單位委托某建設(shè)工程質(zhì)量檢測(cè)有限公司對(duì)該建筑物進(jìn)行結(jié)構(gòu)檢測(cè)鑒定。

樓層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。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，制定的方案及流程為：（1）通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)勘察對(duì)建筑物的實(shí)際情況進(jìn)行分析，并且繪制建筑圖和布置圖；（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(kāi)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。

圖1 結(jié)構(gòu)平面布置

經(jīng)試算，結(jié)構(gòu)配筋特點(diǎn)有：（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、受荷面積以及受荷大小相關(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)果制定檢測(cè)方案為（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]。

2 檢測(cè)項(xiàng)目

2.1 地基基礎(chǔ)

該工程使用樁基礎(chǔ)，壁厚 100mm，樁徑 φ500mm，樁端深入強(qiáng)風(fēng)化巖 0.5m，單樁豎向抗壓承載力特征值為1 750kN。以相關(guān)資料表示，此工程基裝試驗(yàn)檢測(cè)報(bào)告完整，并且滿足設(shè)計(jì)需求。現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查建筑物的結(jié)構(gòu)體系和外觀，滿足設(shè)計(jì)需求，房屋上部沒(méi)有出現(xiàn)建筑物變形、傾斜等情況，地面和主體結(jié)構(gòu)沒(méi)有位移。

2.2 鋼筋保護(hù)層厚度及配置

現(xiàn)場(chǎng)使用鋼筋探測(cè)儀實(shí)現(xiàn)梁、墻柱和樓板構(gòu)件的抽樣檢測(cè)，滿足設(shè)計(jì)需求?，F(xiàn)場(chǎng)抽取部分主體結(jié)構(gòu)遺留鋼筋進(jìn)行力學(xué)性能檢測(cè)，檢驗(yàn)結(jié)果表明鋼筋拉伸試驗(yàn)及彎曲試驗(yàn)結(jié)果均滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求[4]。

2.3 結(jié)構(gòu)安全和抗震鑒定

建筑結(jié)構(gòu)改造安全鑒定指的是對(duì)建筑結(jié)構(gòu)改造前進(jìn)行鑒定，建筑結(jié)構(gòu)的構(gòu)造比較復(fù)雜，根據(jù)改造范圍劃分為整體改造、局部改造與加層改造。此3 種類型房屋安全鑒定的內(nèi)容、范圍等存在共同點(diǎn)、差異。共同點(diǎn)指的是房屋安全鑒定方法、內(nèi)容與改造前的建筑結(jié)構(gòu)狀況調(diào)查，不同點(diǎn)指的是安全鑒定范圍差別，要針對(duì)建筑結(jié)構(gòu)改造需求實(shí)現(xiàn)影響范圍內(nèi)結(jié)構(gòu)構(gòu)件或者整體安全鑒定的改造。主要包括建筑物局部結(jié)構(gòu)改造、整體改造和夾層改造3 部分。

（1）建筑物局部改造。比如，使某個(gè)方面通過(guò)辦公室改為檔案室，在幾個(gè)房間中使用負(fù)載，結(jié)構(gòu)使用功能改變?yōu)閹讉€(gè)房間，結(jié)構(gòu)安全鑒定所涉及的范圍和房間樓層的樓板為直接影響范圍。另外，受影響的為此樓層和以下樓層所支撐的房間梁的墻或者柱。如果實(shí)現(xiàn)改造，那么所涉及的本層抽柱范圍梁與其他柱或者墻作為直接影響范圍，其次受到影響的為此樓層以下的墻或者柱[5]。

（2）建筑整體改造。其安全鑒定和耐久性鑒定結(jié)合，以建筑合理使用年限與改造費(fèi)用的分析，對(duì)是否實(shí)現(xiàn)整體改造進(jìn)行確定。建筑整體改造的范圍為地基基礎(chǔ)與結(jié)構(gòu)，要求實(shí)現(xiàn)建筑地基基礎(chǔ)與主體結(jié)構(gòu)的安全鑒定。如果建筑改造增加質(zhì)量在10%以下，并且建筑沒(méi)有地基基礎(chǔ)靜載缺陷的時(shí)候，就不對(duì)地基基礎(chǔ)鑒定。

（3）建筑夾層改造。在此過(guò)程中，要求實(shí)現(xiàn)主體建筑安全和地基基礎(chǔ)的安全鑒定。

2.4 建筑改造結(jié)構(gòu)的安全鑒定

以建筑改造特點(diǎn)，安全鑒定包括正常使用不改造的結(jié)構(gòu)安全鑒定與根據(jù)改造需求開(kāi)展的安全鑒定，此安全鑒定能夠以改造需求實(shí)現(xiàn)，主要目的就是掌握結(jié)構(gòu)改造所帶來(lái)的安全問(wèn)題和影響。所以，要求給出改造結(jié)構(gòu)在結(jié)構(gòu)布置、體系、變形能力、構(gòu)件承載能力等方面的問(wèn)題，從而在結(jié)構(gòu)改造設(shè)計(jì)中對(duì)加固措施進(jìn)行考慮，以此為結(jié)構(gòu)改造提供基礎(chǔ)。以此目的，給出結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載能力分析的結(jié)果，并沒(méi)有在各構(gòu)件基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)地基基礎(chǔ)、上部結(jié)構(gòu)和圍護(hù)結(jié)構(gòu)安全評(píng)級(jí)[6]。

2.5 建筑改造和加層結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力

在分析結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力的過(guò)程中，要求掌握結(jié)構(gòu)構(gòu)件的計(jì)算參數(shù)與結(jié)構(gòu)作用，針對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件計(jì)算參數(shù)所涉及的材料強(qiáng)度、缺陷、配筋和損傷，針對(duì)結(jié)構(gòu)作用包括恒載、樓面活荷載、雪荷載、風(fēng)荷載等。建筑改造和加層結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力和安全評(píng)價(jià)原則是使用建筑實(shí)際所承擔(dān)的和在你，不能根據(jù)原設(shè)計(jì)進(jìn)行取值。在結(jié)構(gòu)荷載取值方面，需要注意（1）建筑荷載利用檢測(cè)和檢查得出實(shí)際荷載值；（2）樓面活荷載在進(jìn)行改造之前，以房屋的使用情況給出的取值設(shè)置；（3）雪荷載、風(fēng)荷載能夠以今后使用年限使用極值統(tǒng)計(jì)的方法給出值；（4）抗震驗(yàn)算和地震作用要以《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》中的不同使用年限鑒定方法實(shí)現(xiàn)。

2.6 墻柱垂直度檢測(cè)

現(xiàn)場(chǎng)使用多功能激光儀實(shí)現(xiàn)墻柱垂直度檢測(cè)，一共對(duì)85個(gè)墻柱構(gòu)件進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果能夠滿足《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》需求。

現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)建筑物實(shí)際軸線尺寸的抽查，對(duì)125 個(gè)梁構(gòu)件和160 個(gè)墻柱構(gòu)件進(jìn)行檢測(cè)，軸線尺寸的偏差范圍為1～10mm，合格率為82.3%。

2.7 混凝土強(qiáng)度

使用鉆芯法檢測(cè)梁的混凝土、墻柱的強(qiáng)度，根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》設(shè)置抽檢數(shù)量，樣本最小容量根據(jù)C 類進(jìn)行抽檢，對(duì)全部墻柱構(gòu)件與梁構(gòu)件進(jìn)行檢測(cè)。負(fù)二層到六層的墻柱混凝土芯樣抗壓強(qiáng)度范圍設(shè)置為35.2～47.6MPa，其他構(gòu)件芯樣的抗壓范圍強(qiáng)度設(shè)置為30.5～41.9MPa[7]。

3 評(píng)定結(jié)果

3.1 尺寸檢測(cè)

將17 棟高層建筑作為評(píng)定單元，圖2 為板構(gòu)件檢測(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12～25 mm。

圖2 板構(gòu)件檢測(cè)結(jié)果

3.2 鋼筋配置情況

既有建筑中的鋼筋在構(gòu)件內(nèi)部澆筑，掌握鋼筋配置的情況比較困難。在現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)過(guò)程中，板與墻的構(gòu)件能夠?qū)κ芰χ鹘罟ぷ髅孢M(jìn)行檢測(cè)。在檢測(cè)過(guò)程中的重點(diǎn)為墻構(gòu)件和板的主受力鋼筋配置間距，對(duì)縱向鋼筋數(shù)量進(jìn)行抽檢[8]，圖3 為鋼筋間距檢測(cè)結(jié)果。

圖3 鋼筋間距檢測(cè)結(jié)果

3.3 結(jié)構(gòu)損傷排查

現(xiàn)場(chǎng)主要檢查板、梁和墻構(gòu)件表面是否存在開(kāi)裂損傷、蜂窩、麻面、孔洞、夾渣和離析的情況。經(jīng)排查，板構(gòu)件頂面四周和底面中部、梁構(gòu)件兩端節(jié)點(diǎn)和跨中及墻構(gòu)件基本完好，地下室基礎(chǔ)筏板柱腳、墻腳和柱作為分割的單元區(qū)域中部位置完好，未發(fā)現(xiàn)存在顯著影響結(jié)構(gòu)或構(gòu)件承載力的裂縫及其他損傷情況。

3.4 結(jié)構(gòu)驗(yàn)算

在本次結(jié)構(gòu)安全性評(píng)定過(guò)程中，以結(jié)構(gòu)驗(yàn)算作為將現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)參數(shù)與結(jié)構(gòu)安全性評(píng)定相互關(guān)聯(lián)的重要手段?？紤]該項(xiàng)目設(shè)計(jì)與施工同步，施工圖紙未進(jìn)行審核，驗(yàn)算時(shí)結(jié)構(gòu)模型以設(shè)計(jì)單位提供的原始結(jié)構(gòu)計(jì)算模型為基礎(chǔ)，驗(yàn)算前對(duì)結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行復(fù)核，復(fù)核后根據(jù)當(dāng)前建筑的實(shí)際情況，引入結(jié)構(gòu)實(shí)測(cè)參數(shù)進(jìn)行驗(yàn)算[9]。

項(xiàng)目結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用中國(guó)建筑科學(xué)研究院有限公司研發(fā)的 PKPM 系列有限元計(jì)算軟件。經(jīng)復(fù)核，結(jié)構(gòu)模型中結(jié)構(gòu)及構(gòu)件布置與本次評(píng)定采用的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖紙相符，構(gòu)件間連接節(jié)點(diǎn)的處理符合剪力墻結(jié)構(gòu)的傳力要求；結(jié)構(gòu)計(jì)算參數(shù)設(shè)置基本合理，滿足相關(guān)規(guī)范要求，未發(fā)現(xiàn)存在明顯錯(cuò)誤的情況；設(shè)計(jì)模型中平面荷載設(shè)置與建筑實(shí)際情況基本相符，滿足《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB 50009-2012）的相關(guān)規(guī)定，荷載在構(gòu)件中的導(dǎo)荷方式設(shè)置合理。

3.5 抗震鑒定

依據(jù)檢測(cè)結(jié)果對(duì)該建筑為辦公樓的結(jié)構(gòu)安全、抗震性能和耐久性等進(jìn)行鑒定。并給出了綜合該建筑的結(jié)構(gòu)體系、結(jié)構(gòu)布置、抗震措施、結(jié)構(gòu)構(gòu)件安全與抗震承載力的驗(yàn)算結(jié)果，該建筑主體結(jié)構(gòu)鑒定單元的安全性等級(jí)綜合評(píng)為C 級(jí)，其綜合抗震性能不滿足《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》（GB50023-2009）關(guān)于8 度區(qū)丙類建筑A 類砌體房屋的抗震設(shè)防要求，應(yīng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)局部安全加固和結(jié)構(gòu)整體抗震加固的鑒定結(jié)論。通過(guò)加固方案比較，提出了相應(yīng)的加固建議。

3.6 模型修正

在詳細(xì)了解建筑結(jié)構(gòu)驗(yàn)算模型后，使用結(jié)構(gòu)實(shí)測(cè)參數(shù)修正驗(yàn)算模型。因?yàn)閷?shí)測(cè)結(jié)構(gòu)參數(shù)比較大并且復(fù)雜，沒(méi)有進(jìn)行處理就使用結(jié)構(gòu)模型，但是評(píng)定量比較多，無(wú)法對(duì)實(shí)際結(jié)構(gòu)安全性進(jìn)行描述。所以，本文在修正模型過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)實(shí)測(cè)參數(shù)的處理。以尺寸檢測(cè)結(jié)果，樓板構(gòu)件厚度比較厚，因?yàn)闃敲姘鍢?gòu)件的承載力存在明顯區(qū)域性特征，在某樓面板構(gòu)件承載力不足的時(shí)候，不會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)整體承載造成影響。在計(jì)算結(jié)構(gòu)整體構(gòu)成中，樓面板使用面內(nèi)剛性假定。所以，本次樓面板針對(duì)模型修正包括在樓面板偏厚的結(jié)構(gòu)質(zhì)量貢獻(xiàn)中，修正過(guò)程中通過(guò)布恒載的方式在各層樓面板中使用[10]。

4 結(jié)論

通過(guò)以上研究，無(wú)建筑資料建筑物的檢定要對(duì)檢測(cè)量進(jìn)行控制，以此能夠降低對(duì)構(gòu)件的損傷，要多勘察，熟悉規(guī)則，詳細(xì)分析結(jié)構(gòu)和構(gòu)件特點(diǎn)，尋找檢測(cè)參數(shù)規(guī)律，結(jié)合設(shè)計(jì)要求和常用做法實(shí)現(xiàn)針對(duì)性的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)。針對(duì)發(fā)現(xiàn)的損傷，要對(duì)產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)針對(duì)性處理，避免進(jìn)一步發(fā)展。對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)情況要多分析、觀察，尋找影響結(jié)構(gòu)可靠性的不利因素，從而提出針對(duì)性的解決方案和建議，對(duì)可靠性能、耐久性研究。