某框架结构鉴定与局部加固

左恩胜

1 工程概况

上海市某幢三层现浇钢筋混凝土框架结构房屋建于1921年,1998年该房屋的二层改作停车库使用,2005年发现二层楼板有开裂受损情况,为确保该房屋的结构安全和正常使用,对其进行结构安全性鉴定。其后该房屋的底层、二层局部作停车场使用,其余部分装修后作办公室使用。2008年对底层部分柱和二层局部楼面进行了结构加固。

2 现场调查检测情况

2.1 房屋概况

该房屋东西长约46.0 m,南北宽约28.5 m,房屋顶标高为13.41 m。房屋主要结构构件尺寸如下:

底层柱:550 mm×550 mm,450 mm×450 mm;

二层柱:550 mm×550 mm,450 mm×450 mm;

三层柱:550 mm×550 mm,450 mm×450 mm～250 mm×250 mm;

二层框架梁:纵向305 mm×584 mm,横向279 mm×533 mm;

二层连系梁:279 mm×533 mm;

二层现浇板厚:133 mm。

2.2 房屋开裂损坏调查

调查到的开裂损坏情况如下:

1)房屋北侧第一跨与后建披屋间拉开。

2)二层车库楼板面多处有裂缝,部分裂缝发生在梁板交接处(板支座),部分裂缝呈无规则状。

3)外部的车道与房屋之间有明显的拉裂现象。

4)现场检测未发现由房屋地基基础引起的任何损坏。

2.3 钻芯法检测混凝土强度

钻芯法检测混凝土质量和强度具有直观、可靠和精度高的特点,但对混凝土有一定损伤,根据现场的实际情况,在底层柱上钻取了1个芯样,二层楼板钻取了3个芯样,底层柱的芯样在钻取过程中已破碎,无法成型。钻芯法检测结果表明:二层楼板芯样混凝土抗压强度换算值为21.1 MPa;底层柱的混凝土质量差。

2.4 楼板厚度检测

采用取芯法直接检测二层楼板厚度,楼板厚度为133 mm。其上有较厚的素混凝土后浇面层,面层厚薄不等,从南向北由80 mm减薄到55 mm,所以二层车库楼面标高呈南高北低状。

2.5 构件中钢筋配置情况检测

采用瑞士PROFORMETER 5钢筋探测仪和开凿方法对该房屋部分构件的钢筋直径、数量和布置情况进行了抽检。结构受力钢筋为方竹节钢,相当于Ⅰ级钢筋,设计强度为215 N/mm2。

2.6 混凝土碳化深度测定

采用酚酞酒精溶液测试混凝土的碳化情况,结果表明,目前混凝土的碳化深度超过6 mm。

3 房屋结构安全性分析

3.1 抗震设防及荷载取值

该房屋为7度抗震设防,结构验算荷载取值及材料强度取值情况如下:

屋面活荷载取值为0.5 kN/m2。

二层车库活荷载取4 kN/m2,其余各层使用荷载按荷载规范取值。

基本风压:0.55 kN/m2,B类地面粗糙度。

雪荷载:0.2 kN/m2。

混凝土强度等级:梁、板为C20;柱为C15。

结构受力钢筋为方竹节钢,相当于Ⅰ级钢筋,设计强度为215 N/mm2。

3.2 验算结果及处理

1)工况一:二层作车库使用,其余不变。

三层柱截面尺寸太小,其构造不满足规范要求;房屋结构构件强度不满足规范要求,应进行结构加固。

2)工况二:二层改作办公用房,其余不变。

三层柱截面尺寸太小,其构造不满足规范要求。但是考虑到房屋已使用80多年的实际情况,在二层改作办公用房,其余部位保持现状情况下,该房屋可观察使用,暂不作加固。如发现房屋有异常情况时,应采取加固措施。

4 房屋结构鉴定结论

1)在过去80多年的使用中,房屋存在一些人为和自然的损坏。

2)房屋有些裂缝是历次改建时,不同时期的构件变形不协调所致。有些裂缝是由于汽车荷重作用所致,如:二层楼面素混凝土面层开裂;外车道与房屋之间拉开等。

3)二层作车库使用,其结构安全性不能满足规范要求,应进行结构加固。

4)二层改作办公用房(活荷载控制在2.0 kN/m2),可考虑观察使用。

5)二层可作车库或办公用房,三层柱截面尺寸太小,其构造不满足规范要求,应作加固处理。

6)高阳商务中心一号楼后部经上述加固处理后,房屋结构是安全的。

5 结构加固方案

加固部位主要是二层Ⓐ轴～Ⓔ轴之间的楼板以及其下部的框架柱。需要加固范围内的柱,由于受到已装修部分的影响,部分柱无法加固,可以加固的柱根据周边条件的不同分为四类,具体见图1。GZ1,GZ2采用外粘型钢法进行加固;GZ3,GZ4采用增大截面法进行加固。柱截面加固详图见图2。

楼板加固:将后浇筑的素混凝土层全部凿掉,重新浇筑70 mm厚的钢筋混凝土层,新浇板的通长配筋为单层双向Φ 10@150,在车道范围内的板,沿车道纵向在Φ 10@150的基础上再配置Φ 8@150的钢筋。为了增加结构的整体性,对板柱节点部分进行加固补强,具体做法见图3。

6 结语

现有建筑物若改变用途,应该进行结构鉴定,根据鉴定的结果对建筑物进行加固,以确保结构的安全使用。加固设计应主要考虑建筑物的使用要求和可能的加固施工条件。

[1]GB 50367-2006,混凝土结构加固设计规范[S].

[2]余 琼,李思明.柱加大截面与粘钢法加固框架节点的比较分析[J].同济大学学报,2003,31(10):8-12.

[3]吕西林.建筑结构加固设计[M].北京:科学出版社,2001.

[4]阮金奎.常见建筑结构加固方法选择与优缺点[J].山西建筑,2008,34(10):73-74.