某校宿舍楼建筑结构安全性鉴定

李寒竹

(健研检测集团有限公司 福建厦门 361000)

0 引言

随着我国经济水平的高速发展和城市化进程的持续加快，我国建筑面积已达到一个非常可观的水平。建筑结构的完整寿命应该包括前期建造、中期运营保养及后期加固维护三个过程[1]，由于我国建筑工程产业在其规划、设计及施工过程中存在的先天性不足，我国大量建筑结构已经提前进入其使用寿命的最后一个阶段——即后期加固阶段。因此，对已有建筑结构进行鉴定加固已成为现阶段工程界的一个重要研究课题。

对建筑结构进行加固，实际上是在保持其原有结构的基础上，对建筑结构工程进行质量弥补[2]，其最终目的是消除已有建筑的安全隐患并延长其使用寿命。崔晓玉[3]认为：中国城市化进程中出现的大量短命建筑物是造成城市环境污染和建筑资源浪费的重要因素之一，通过对已有建筑结构的加固维护以提高其使用寿命，不仅可以使老旧建筑结构重新焕发生机，也是节约建筑资源和保护城市环境的重要举措之一。张鑫[4]认为：由于现阶段我国建筑结构在其使用阶段已经涌现出大量问题，因此发展建筑结构加固技术已有一定的紧迫性。张国敬[5]认为：现阶段国内建筑结构的加固维护技术已有了长足的发展，植筋法、粘钢加固法、碳纤维加固法等已经可以较为成熟地应用到建筑结构加固中。李莉[6]认为：建筑工程的加固应考虑其局部或者全局的力学传递效应，加固技术的主要目的应该是实现其承载力、功能性、疲劳抗裂性能及抗震性能的有机统一。

综上所述，现阶段对于已有建筑结构进行鉴定加固是提高其使用寿命、节约城市资源的重要手段。鉴于现阶段建筑结构加固技术已较为成熟，本文通过某校宿舍楼的建筑结构检测鉴定，分析了该校宿舍楼在结构承载能力与结构布置上存在的问题，并提出相应的解决方案，旨为类似工程的检测加固提供参考。

1 工程概况

某职业院校校舍为4层宿舍楼，属大专校舍建筑，抗震设防类别为标准设防。一层建于1976年，二～四层建于1983年。由(11-21)-(B-D)轴、[(1-8)-(A-D)轴+(6-7)-(D-F)轴]及(1-6)-(1/D-E)轴(以下分别简称Ⅰ区、Ⅱ区及Ⅲ区)3个结构单元组成，如图1所示。其中Ⅰ区为单跨现浇钢筋混凝土框架结构楼梯；Ⅱ区为砖混结构宿舍，屋盖及走廊楼板为现浇钢筋砼结构，其余楼板采用预制板；Ⅲ区主要采用单跨现浇钢筋砼框架结构。房屋总高度为12.5m，总建筑面积约1217m2。校方在使用过程中，发现该建筑局部倾斜较为严重，已对其使用功能造成一定的影响，急需对其进行结构安全性鉴定。

图1 结构布置图

2 建筑调查检测与分析

在了解了鉴定原因和要求、明确鉴定目的、范围和内容后，即开展详细调查与检测分析。检测使用仪器如表1所示。

表1 现场主要检测仪器汇总表

2.1 砌体构件材料性能检测

根据《贯入法检测砌筑砂浆抗压强度技术规程》[7]，现场选取15个不同的构件，采用贯入法对砌筑砂浆抗压强度进行检测，检测结果如表2所示。检测结果表明：砌筑砂浆抗压强度推定值在0.7MPa～1.6MPa之间。

表2 砌筑砂浆抗压强度检测结果汇总表

根据福建省地方标准《回弹法检测砌体中普通粘土砖抗压强度技术规程》[8]，现场在一至四层随机抽取共10堵面积为1m2的砌体砖，采用回弹法对砖抗压强度进行检测，检测结果如表3所示。检测结果表明：该检测批砖抗压强度等级推定为MU10。

表3 粘土砖抗压强度检测结果汇总表

2.2 砼构件配筋及材料性能检测

对于钢筋混凝土构件而言，其安全性鉴定与钢筋配置及混凝土强度相关。因此，现场选取部分梁、柱构件，主要采用磁感探测法对其配筋情况进行检测，检测结果如表4所示。

根据福建省地方标准《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》[9]，现场选取I区8个构件、II区5个构件、III区8个构件，采用回弹法进行混凝土强度检测。检测结果如表5～表7所示。

表5 I区砼强度检测结果汇总表 MP

MP

MPa

根据检测结果，所检Ⅰ区柱现龄期混凝土强度推定值在18.9MPa～29.0MPa之间，梁现龄期混凝土强度推定值在17.7MPa～24.4MPa之间；所检Ⅱ区梁现龄期混凝土强度推定值在13.1MPa～31.7MPa之间；所检Ⅲ区柱现龄期混凝土强度推定值在23.7MPa～29.5MPa之间，梁现龄期混凝土强度推定值在25.7MPa～27.7MPa之间。

2.3 结构侧向位移检测

采用R-202NE型全站仪对结构侧向位移进行精细化测量，在现场布置如图2所示20个测点，形成控制网络。侧向位移检测结果如表8所示。

图2 侧向位移测点布置图

测点号侧向位移量s(mm)量测高度H(mm)比值s/H测点13158841/5295测点219158841/836测点318102521/570测点436144681/402测点54115621/2890测点626115621/445测点72119841/5992测点84119841/2996测点99113761/1264测点1034154901/456测点113132741/4425测点1210132741/1327测点13202115621/57测点1457115621/203测点1512116291/969测点16210116291/55测点1727119071/441测点18213119071/56测点19205116121/57测点2054116121/215

由表8可知，该宿舍楼最大侧向位移为H/55，最小侧向位移为H/5992。根据《民用建筑可靠性鉴定标准》[10]，多层砌体结构不适于继续承载的侧向位移限值为H/330；多层混凝土结构不适于继续承载的侧向位移限值为H/200。实测测点13、测点16、测点18、测点19均超过了规范限值，且方向具有一致性。

2.4 结构整体牢固性检查

根据现场勘查，Ⅰ区结构单元为单跨现浇钢筋混凝土框架结构楼梯，框架均双向拉通，可形成完整系统，结构传力路线清晰。

Ⅱ区结构单元为砖混结构宿舍，上部结构四层横墙采用180mm厚实心粘土砖墙承重，其余均采用240mm厚实心粘土砖墙承重。屋盖及走廊楼板为现浇钢筋混凝土结构，其余楼板采用预制板。Ⅱ区结构单元承重墙均采用错缝搭砌，纵横墙交接处咬槎良好。各层楼、屋盖处均设置圈梁，但未设置构造柱，抗震构造措施存在不足。

Ⅰ、Ⅱ区两个结构单元间结构缝宽度实测值约为300mm，满足现行规范[11]要求。

Ⅲ区结构单元(6)-(1/D)轴支承于Ⅱ区结构单元240mm厚实心粘土砖墙上，其余均为单跨现浇钢筋砼框架结构，Ⅱ、Ⅲ区连接处较为薄弱，结构体系不合理。

3 子单元安全性鉴定评级

3.1 地基基础评级

该宿舍楼Ⅰ区采用梁式筏板基础，Ⅱ区采用墙下毛石条形基础，Ⅲ区结构单元采用柱下钢筋砼条形基础。对已开挖的3处基础进行工作状态检查，发现基础工作状况正常，未见明显腐蚀酥碱、松散及裂损现象，上部结构未见明显不均匀沉降裂缝。倾斜观测数据表明，Ⅰ区多数测点倾斜值大大超过规范[10]限值，且结构整体向(B)轴倾斜；Ⅱ、Ⅲ区测点倾斜值未超过规范限值。

根据不均匀沉降在上部结构中的反应检查结果，Ⅰ区地基基础子单元安全性等级间接评为Cu级，Ⅱ区、Ⅲ区评为Bu级。

3.2 上部承重结构评级

(1)承载功能评级

对砌体构件，根据现场检测数据，结合中国建筑科学研究院PKPM系列软件进行验算，Ⅱ区结构单元部分墙体受压承载能力不足，一～四层部分墙肢受压验算时的墙体抗力与荷载效应之比小于1.0，无法满足承载要求[10]，且3Q-(6)-(D-E)开裂渗水。因此，该工程Ⅱ区砌体构件安全性等级评为Du级。

对于钢筋砼构件，根据现场检测数据结合中国建筑科学研究院PKPM系列软件进行验算，Ⅰ区结构单元2L-(11-21)-(C)梁底抗弯承载能力不满足规范[10]要求，Ⅱ区结构单元多数挑梁支座抗弯承载能力不满足规范[10]要求，且二层走廊板向(A)轴方向倾斜，多处预制楼梯踏步板开裂严重。因此，该工程Ⅰ区钢筋砼构件安全性等级评为Cu级，Ⅱ区钢筋砼构件安全性等级评为Du级。

(2)结构侧向位移评级

Ⅰ区实测最大倾斜值为H/55，多数测点倾斜值超过了规范[10]限值H/200，且结构整体向(B)轴倾斜。因此，该工程Ⅰ区结构侧向位移等级评为Du级。

(3)结构整体性评级

Ⅰ区结构单元为单跨现浇钢筋砼框架结构楼梯，框架均为双向拉通，可形成完整系统，结构传力路线清晰，因此，Ⅰ区结构整体性等级评为Bu级。Ⅱ区结构单元为砖混结构宿舍，各层楼、屋盖处均设置圈梁，承重墙体均采用错缝搭砌，纵横墙交接处咬槎良好，因此，Ⅱ区结构整体性等级评为Bu级。Ⅲ区结构单元未与Ⅱ区结构单元有效分开，与Ⅱ区单元结构连接处构造不当，连接处整体性较为薄弱，结构布置不合理，因此，Ⅲ区结构整体性等级评为Du级。

综上所述，该工程Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区上部承重结构子单元安全性等级均评为Du级。

3.3 围护系统评级

Ⅱ区各层靠近(1)轴方向的门变形、松动，其余围护结构构件工作状态未见明显异常。该工程Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区围护系统的承重部分子单元安全性等级均评为Du级。

4 结论

根据现场调查、检测及复核验算分析结果，该宿舍楼结构安全性鉴定等级评定为Dsu级，即安全性严重不符合鉴定标准的要求，严重影响整体承载，建议按以下措施立即处理：

(1)Ⅰ区建筑结构单元倾斜严重，建议比选拆除重建与结构加固两种方案的经济效应，择优选取合理的加固方案。

(2)Ⅲ区主要采用单跨框架结构，连接构造薄弱，结构布置不合理，建议改变其传力途径以降低结构构件的受力。

(3)对于砌体结构承载不足构件，建议采用钢筋混凝土面层加固法；对于混凝土结构承载不足构件，建议采用外包钢加固。

上述研究结果可为类似工程中建筑结构安全鉴定提供一定的技术参考。