某综合楼5.12地震后结构的安全性鉴定及处理意见

夏广录 牛彦俊 刘俊 王金成

摘要：该综合楼地震后发现框架梁、柱、楼梯及填充墙遭受不同程度损伤。本文对该综合楼进行了安全性检测鉴定，对震害原因进行了综合分析，并提出了相应的处理意见。

关键词：地基下沉；墙体裂缝；安全性鉴定；震害原因分析

Abstract: there are varying degrees of damage was found in the beams, columns, stairs and fill the walls of the building after the earthquake. This paper descused through the comprehensive building security detection and identification, a comprehensive analysis on the earthquake damage reasons, and put forward the suggestions.Key words: ground subsidence; cracks in the wall; security identification; earthquake damage reason analysis

中图分类号：TU3 文献标识码： A 文章编号：

1、工程概况

该综合楼于2002年8月开工，2003年9月竣工，建筑面积约7442㎡，建筑总高度为24.58m，为八层框架结构，一层～二层为商铺，三～八层为住宅，平面布置图见图一～图二。

该综合楼抗震设防烈度为8度，结构安全等级为二级，设计使用年限为50年，框架抗震等级为二级。基础采用钢筋混凝土平板式片筏基础，地基处理采用水泥粉喷桩复合地基，具体做法为钢筋混凝土平板式片筏基础均自外轴线外扩1.5m，筏板厚度0.4m；其下设0.9m厚中粗砂垫层，自筏板外边缘外扩1.0m，设计要求压实系数≥0.96；设计有效桩长11.0m，桩径0.5m，正三角形布桩，桩体材料采用425号普通硅酸盐水泥，掺入比15%，桩心距1.0m，深度进入-2层粉土，设计要求处理后复合地基承载力标准值为200kPa。混凝土强度设计等级：筏基为C35；地基梁：C30；7.180以下所有梁、板、柱均为C30；7.180以上所有梁、板、柱均为C25。

2008年5月12日汶川地震后发现，该综合楼地基不均匀下沉，主体结构倾斜，框架梁、柱、楼梯及填充墙不同程度裂缝，为确定该综合楼的安全性能，建设单位曾多次组织调查检测、分析鉴定，现将主要结论性意见介绍以后，供有关人员借鉴参考。

2、检测内容及结果

2．1、工程场地地质情况调查

根据综合楼工程地质勘察报告，该工程场地地基土从上至下为：

① 杂填土，层厚1.9～2.1m，灰褐色。表层主要由煤渣、砖块、碎石、粉质粘土和少量生活垃圾组成，局部夹有灰土，其下成分以粉土为主，内含碎石、灰块、煤渣等。土质松散不均，物理力学性质差异大，属近期人工填土。该层在整个场地分布。

②-1 粉土，层面埋深0.6～2.2m，层厚9.2～9.6m，遍布整个场地，在地基处理区域内该层上部为0.85～1.07m厚砂夹石垫层。浅黄色，土质不均匀，局部含粘土岩角砾，钙质结核及植物根系，湿～很湿，可塑～软塑状态。

②-2粉土，层面埋深10.7～11.9m，层厚9.2～9.6m，遍布整个场地。灰黑色，土质不均匀，含钙质结核及少量有机质，有轻微臭味，见根、虫孔，孔径2.0～5.0mm，湿，稍密。

③ 中砂，层面埋深18.7～19.8m，层厚0.5～0.8m，灰黄，饱和，稍密～中密，主要由石英、长石矿物颗粒组成，级配不良。

④ 圆砾，层面埋深19.7～20.5m，揭穿层厚1.0～1.5m，杂色，主要由变质石英岩，花岗岩组成。砾间填充中、细砂。中密，级配良好，磨圆度中等，圆砾呈次浑圆、次棱角状。

2．2、地基基础检测

为查明该综合楼地基基础现状，沿建筑物外墙边缘布置1个探槽（TC），3个水泥粉喷桩钻芯取样钻孔（ZK1、ZK2、ZK3），3个桩间土原位测试钻孔（ZK4、ZK5、ZK6），查明筏板厚度、垫层厚度、处理宽度、压实系数及水泥粉喷桩处理质量等。经开剖调查，该综合楼基础为钢筋混凝土平板式片筏基础，地基处理采用水泥粉喷桩复合地基，筏板层面埋深为1.4～1.6m，筏板厚度为0.38～0.40m，筏板的处理范围外墙外边缘外延宽度为1.35m。检测结果表明，褥垫层材料及压实系数等均不满足设计要求；所抽检的水泥粉喷桩桩长、桩底持力层等基本满足设计要求；所抽检的水泥粉喷桩桩身均连续，未发现断桩，岩芯多呈半柱状或柱状，完整性较差；所抽检的水泥粉喷桩桩身强度较低，离散度较大；水泥粉喷桩复合地基桩间土处理效果（特别是11.5m以下）较差；水泥粉喷桩复合地基软弱下卧层承载力及复合地基变形验算均满足要求。

2.3、变形观测

（1）、相对沉降观测

采用水准仪对综合楼进行相对沉降观测。地基基础不均匀沉降具有北侧重，南侧轻，两端轻，中部严重的特点。检测结果表明，综合楼地基基础的倾斜为0.6～8.5‰，基础最大局部倾斜8.5‰，不满足规范要求。

（2）、累计沉降观测

为了对综合楼总体沉降趋势做出准确判定，以综合楼原设置的7个沉降观测点（永久性）为基准，采用水准仪对综合楼进行沉降观测，将本次沉降观测数据与2008年6月沉降观测数据进行对比。该综合楼7个观测点累计沉降值见下表：

累计沉降观测结果表明，该综合楼2008年6月至检测鉴定时（2011年5月）地基累计沉降为-4～-26mm，地基基础沉降有收敛趋势，但未完全收敛。

（3）、倾斜观测

采用经纬仪对综合楼顶点位移进行了观测，综合楼顶点位移为45mm～185mm之间，整体倾斜率为1.83‰～7.53‰，不满足规范要求。

2.4、上部承重结构

（1）、混凝土强度、钢筋配置、截面尺寸检测

根据规范要求及现场实际情况，混凝土强度检测抽取150个构件，钢筋配置检测抽取200个构件，截面尺寸测量抽取160个构件。检测结果表明，45根框架柱、37道现浇梁混凝土强度不满足设计要求，现浇板混凝土强度均满足设计要求；主筋配置数量均满足设计要求、41个构件保护层厚度不满足规范要求；42个构件截面尺寸不满足规范要求。

2.4、裂缝检测

（1）、填充墙体裂缝

根据现场调查，填充墙体不同程度受损，具有如下特点和规律：

①、从裂缝轻重程度来看：墙体均出现不同程度裂缝，具有下层重，上层轻的特点。

②、从裂缝出现的部位来看：绝大多数裂缝出现在框架梁、框架柱与填充墙连接处和窗间墙、窗肚墙、门窗洞口及消火栓的四周部位。

③、从裂缝的形状来看：大部分裂缝为“×”形，框架梁、框架柱与填充墙连接处为“∏”形，部分为水平裂缝、斜向裂缝、垂直裂缝。

④、从裂缝开展程度来看：大部分裂缝宽度在0.3～5.0㎜之间，个别达到10.0㎜，在一～四层填充墙体上有相当数量裂缝贯穿墙体。

（2）、框架梁裂缝

根据现场调查，裂缝具有如下特点，裂縫主要集中在一～四层，其中三层出现裂缝的框架梁最多；从裂缝形态来看，多数为斜向裂缝，且贯穿整个梁高；从裂缝开展程度来看，裂缝宽度在0.05～1.2㎜之间。从裂缝的分布部位看，裂缝主要集中在整个D轴及靠近D轴一侧的框架梁上，纵向框架梁上裂缝多于横向框架梁裂缝。

（3）框架柱裂缝

根据现场调查，裂缝主要集中在一～二层，一层23×D、30×D框架柱裂缝出现在柱根部，一层D×12框架柱裂缝出现在柱顶部，为斜向及水平裂缝，裂缝宽度在0.1～0.5之间。二层A×8、A×10、A×12框架柱出现环向水平裂缝，裂缝宽度在0.2～0.5㎜之间。

（4）、现浇板裂缝

根据现场调查，四层B～C×14～16、五层B～C×8～10、六层B～C×2～4现浇板，在跨中出现裂缝，宽度在0.05～0.2㎜之间。

（5）、楼梯间裂缝

根据现场调查，部分楼梯梁、梯板及休息平台板出现裂缝，在一层～三层梯板及休息平台发现存在不同程度的裂缝；大部分裂缝宽度在0.1～1.0㎜之间。

2.6、现场其它情况核查

（1）、在楼梯间部位原设计设有电梯井，为剪力墙结构。通过现场核查，施工中取消电梯井结构部分。

（2）、一～二层A～B轴之间原设计设有200×200㎜构造柱，现场检测发现，一层A～B轴之间2、6、8、12、14、18、21、25、27、31轴线处构造柱取消，二层相同位置未设置构造柱。

（3）通过现场检测发现，多数填充墙由加气混凝土块与粘土砖混合砌筑，不符合原设计“框架填充墙用加气砼砌块”的要求。

3、结构抗震鉴定

（1）、结构体系

该综合楼为八层框架结构，一、二层层高均为3.6m，三～八层层高为2.9m，建筑总高度为24.75m，总高度规范的规定；长度为71.25m，宽度为13.5m，长度方向设置伸缩缝；该综合楼平面呈“一”字型布置，平面较简单、规则，二～三层间竖向刚度突变较大；取消了电梯井，削弱了结构整体抗侧力系统能力。

（2）、构造措施

一～二层构造柱设置不满足设计要求，部分框架柱、框架梁的截面尺寸不满足规范要求，框架柱纵向钢筋配筋率满足规范要求，部分框架柱箍筋不满足规范要求，框架梁端纵向受拉钢筋配筋率满足规范要求，框架梁箍筋不满足规范要求。

4、计算复核

采用中国建筑科学研究院多高层PKPM系列结构计算软件对该综合楼主体结构进行验算，构件截面尺寸按设计取值，材料强度值按实测均值取值。验算结果可知：剪重比满足规范要求，位移角不满足规范要求，轴压比部分不满足规范要求，框架梁、框架柱承载力各层均存在部分构件抗震承载力不足的情况，现浇板承载力基本满足规范要求。

5、安全性鉴定评级

将该综合楼作为一个鉴定单元，综合地基基础、上部承重结构的鉴定结果，根据《民用建筑可靠性鉴定标准》（GB50292-1999）的规定评级如下：

6、震害原因分析

（1）、原设计在建筑物北侧每个单元口设置了钢筋混凝土剪力墙电梯井，施工时取消了钢筋混凝土剪力墙电梯井，使建筑物抗侧移刚度降低，导致建筑物在x、y两个方向的层间位移均不满足规范要求。

（2）、底部两层为商铺，填充墙较少，比较柔弱，三层以上为住宅，在二～三层间竖向刚度突变。

（3）、该建筑物相邻柱间沉降差较大，褥垫层材料及压实系数不满足设计要求，水泥粉喷桩复合地基桩间土处理效果较差。

（4）、填充墙多数由加气混凝土块与粘土砖混合砌筑，两种材料弹性模量差異较大，地震时变形不协调。

7、适修性评价

根据该综合楼鉴定结论，应对该综合楼的适修性进行评价。综合分析认为，该综合楼难以改造，适修性差，适修性评为Cr级，应针对加固修复或拆除重建两方案，经技术、经济评估后再作选择。

8、结语

由该综合楼的安全性鉴定结论可以看出，基础的不均匀沉降和上部结构的变形对建筑整体承载会产生明显的影响，导致整个结构产生严重的变形与裂缝等病害。故在以后的工程实践中，对地基基础的处理和结构选型必须充分重视；在施工过程中应慎重对待结构改动，特别在地震设防区尤为关键；同时在决定加固改造时必须进行适修性评价，对加固修复与拆除重建两方案须经详细的技术、经济评估后再作决定。一般来说，从技术的角度上讲该综合楼是可以加固的，也可以在满足现行规范后进行使用功能的适当转换；至于是否拆除重建，业主方也可在充分考虑经济、技术、重要性及使用要求等情况后作出决定。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。