某框剪结构加固加层的检测鉴定

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(山西职业技术学院，山西 太原 030006)

引言

改革开放以来，我国各个城市相继建设了大量的民用建筑、工业建筑及构筑物。据不完全统计，这些建筑多采用砌体和混凝土结构，多数已有建筑在时间的累积下会因为多种因素提前进入中老年期。这些因素包括：在建造过程中的设计、施工、管理因素；地震、洪涝、暴雪等自然环境因素；材料自然老化因素；建造功能的随意改变等因素。

目前，我国正处于快速发展期，城镇化过程中的人口转移将带来大量的住房需求，造成城市用地相对不足，但因多种因素的制约，需寻找一个切实可行的解决办法。

随着科学技术的不断发展，新材料、新工艺、新技术应运而生，促使建筑业得到了空前发展，这也确立了对既有建筑物进行检测鉴定、加固和加层的可行性，成为解决现有住房紧缺的有效途径之一[1-2]。

1 工程概况

山西某医院是一所集医疗、教学、科研、康复为一体，以中医和中西医结合为特色的“三级甲等”中医医院。该院住院楼前后经过两次设计，第一次设计(1985年)为框架剪力墙结构，地上11层，地下2层，箱形基础，仅施工至标高7.500 m处(地上2层楼顶面)；第二次设计(2001年)沿用原有结构体系，在已建标高处继续施工，但地上改为8层(局部9层)，建筑总高度34.2 m，竣工时间为2004年。

近年来，由于医院就医人数增多，现有住院楼的病房已不能满足正常需求，应甲方的要求，需在保持该建筑原有布局、不影响原有结构正常使用的前提下进行适当加层[1-2]。原有结构平面示意图见图1。

通过与甲方协商，确定了该住院楼加层加固的指导思想：

(1)改造是以该建筑地基基础不加固为前提。

(2)在改造过程中应避免过多地影响住院楼的正常营业。

(3)实施方案应做到安全、经济。

根据甲方提供的原设计图纸、相关资料及有关规范规程[3-4]，对该住院楼进行了现场检测鉴定和室内试验工作。

图1 原有结构平面示意图

2 现场检测鉴定

2.1 外观普查

(1)屋面系统：屋面排水基本通畅；屋面防水基本无老化、鼓泡、开裂、腐蚀或局部损坏。

(2)墙体基本完好，局部抹面有剥落和收缩裂缝，地下室存在局部漏水现象。

(3)门窗：门窗框、扇基本完好。

2.2 结构作用的调查核实

为摸清该建筑的实际作用分布，重点对该住院楼各楼层进行了使用功能调查。

2.3 钢筋位置、直径、数量及保护层厚度的复核

对具有检测条件的B轴和1-2轴混凝土中柱采用钢筋位置测定仪进行了现场检测，结果见表1。检测结果表明，所有被检测柱的钢筋数量、直径、保护层厚度及箍筋间距与原设计图纸基本一致。

表1 住院楼柱钢筋扫描结果统计表

2.4 混凝土强度和钢筋检测

该住院楼第一次设计(-1层至地上2层)为1985年，其混凝土均为现场拌制混凝土，且其构件混凝土强度等级仅有C23和C28两种(1层和2层缺少资料)。第二次设计(3～8层)混凝土强度为：C25(5层及以下)和C20(6层以上)。

本次混凝土强度评定采用“取芯法”，主要针对-1层至7层；钢筋采用钢筋扫描仪进行检测。检测发现，实际的钢筋数量、位置、直径、保护层厚度等与设计图基本相符，混凝土强度与设计值有所不同(见表2)。

表2 混凝土强度等级

2.5 建筑物沉降、倾斜观测

2.5.1 偏移量计算原理

根据矢量平行四边形合成法则，位移矢量倾斜值E的计算公式为：

(1)

因为θ=90°，故：

(2)

2.5.2 建筑物点位示意图

建筑物点位示意图见图2。规范规定允许倾斜偏差E≤30，允许倾斜度I≤0.003。

图2 建筑物点位示意图

2.5.3 各测点位移、倾斜度计算

建筑物各测点的位移、倾斜量、倾斜度、倾斜偏差见表3。由表3可见，住院楼各测点的位移及倾斜度均满足现行相关规范的要求。

表3 建筑物各测点位移、倾斜量、倾斜度、倾斜偏差表

2.5.4 各测点高程相对平整度

各测点高程相对平整度数据见表4。由表4可见，住院楼两侧各测点高程相对平整度数据各自的最大值与最小值之差≤50 mm，符合现行规范要求。

表4 各测点高程相对平整度数据表1)

3 室内试验

3.1 混凝土强度试验

钻芯法是检测混凝土构件强度最重要的手段之一，属于半破损法。本次试验共取芯样40个，得到有效试验数据38个，满足原设计混凝土强度等级的为35个，占92.1%。具体结论如下：

(1)地下1层和2层所取的12个芯样均试验顺利并得到有效数据。12个芯样试件中，1号芯样的混凝土强度换算值略小于原设计混凝土标号250级(C23)，相差13.0%，其余芯样的混凝土强度换算值均大于原设计混凝土标号250级(C23)和300级(C27)。

(2)地上1层和2层所取的8个芯样均试验顺利并得到有效数据。8个芯样试件中，18号和20号芯样混凝土强度换算值略小于C25，最大相差10.8%，其余6个芯样的混凝土强度换算值均大于C25。

(3)地上3～7层所取的20个芯样，除了34号和39号芯样在取芯过程中破坏外，其余芯样均试验顺利并得到有效数据。18个芯样试件的混凝土强度换算值均大于原设计混凝土强度等级C25或C20。

3.2 钢筋试验

为了检测钢筋强度，同时避免在检测过程中对原有结构造成损失，取雨篷板钢筋作为检测对象。结合甲方提供的有关施工资料可知，钢筋的化学成分和力学性能合格且满足设计要求。

4 鉴定结果分析

现场检测和室内试验结果表明，原有结构的整体性能良好。通过后期对加层加固的可行性分析，最终确定了“8+1+5”的加固加层方案。后期的论证表明，采取先加层后加固的施工顺序是可行的。

5 结论

5.1 检测鉴定时，必须对原有结构进行全面细致的检查，做好结构的外观检查、作用核实、结构传力途径、结构材料检测与强度试验、结构沉降和倾斜观测等工作，同时应详细记录、综合分析，做到心中有数。

5.2 由于原有结构平面布置不规则，设计阶段较为复杂，原有结构部分图纸和材料缺失，设计和施工标准及规范多次变更等不确定因素较多，使得检测方案的确定及检测数据的处理显得尤为重要，并直接决定了检测鉴定工作的准确性和科学性。

5.3 检测鉴定为后期加层加固的可行性分析和方案确定提供了重要参考资料。目前，该建筑加层加固施工已完成两年并投入使用。通过后期的检查和测试，加层部分达到了原有的设计要求，有较强的适用性。

参考文献：

[1] 陈智忠.某医院住院楼加固设计及相关问题研究[D].太原：太原理工大学，2011.

[2] 刘阳.山西某医院住院楼复杂结构加层分析[D].太原：太原理工大学，2011.

[3] GB 50292—1999，民用建筑可靠性鉴定标准[S].北京：中国建筑工业出版社，1999.

[4] GB 50023—2009，建筑抗震鉴定标准[S].北京：中国建筑工业出版社，2009.