青岛某既有建筑鉴定与加固设计

丁新海DING Xin-hai；王延昭WANG Yan-zhao；井彦青JING Yan-qing

（①青岛腾远设计事务所有限公司，青岛266000；②中铁建工集团山东有限公司，青岛266000；③青岛市北城市建设投资有限公司，青岛266000）

1 项目概况

青岛某建筑建于1965 年，为近代历史建筑。该项目位于青岛市市北区历史文化记忆示范片区，根据2018 年市政府批复的《青岛市市北区历史文化片区控制性详细规划》（青政字（2018）49 号），该街坊主导功能为商住。

青岛市市北区历史文化片区占14 平方公里，共涉房屋总建面40.18 万平米（历史建筑25.62 万平米，非历史建筑14.56 万平米）。历史街区现存风格迥异、建造考究的历史保护建筑580 余处，其中各种文保建筑28 处（国保3处，省保10 处，市保3 处，区保12 处），集中了市北区95%以上历史文化资源。该片区记录了德占、日占、民国、新中国不同发展时期逐渐壮大的青岛，留下了不同社会经济背景下的建设印记。功能上，德占时期形成大港、小港的港口作业区；第一次日占末期，形成了馆陶路临港商贸区及周边生活配套区；随后市区逐渐东扩，其他历史街区以居住功能为主，其中的典型优秀代表就是青岛里院。

里院是青岛颇具特色的地域性传统民居建筑形式，相比北京的四合院、上海的弄堂、福建的土楼，它是由西式洋楼与四合院巧妙结合而来的。在上世纪二三十年代，里院曾作为青岛中下层市民的民居形式而普遍存在着。它不仅是老青岛人避风挡雨的居所，更是青岛历史的见证。

该建筑抗震设防分类为标准设防；该建筑为5 层砖混结构，墙体为黏土砖砂浆砌体，砂浆标号较低；墙厚1 层外墙为370mm，其他楼层内外墙均为240mm；楼盖为预制板，屋盖为木结构坡屋顶挂瓦；基础形式为墙下刚性基础，基础持力层为岩石；整个结构未设置构造柱、圈梁。调整功能后恒荷载及活荷载较实际使用荷载略有减小。

图1 现状外立面图

图2 现状组团俯视图

2 检测内容及结果

2.1 地基基础

现场对该建筑变形进行控制观测，建筑倾斜变形值较小，未发现地基不均匀沉降在上部结构的不良反应。由上部主体结构反应分析，该建筑地基基础稳定。

2.2 材料强度

墙体承重材料老化明显，采用贯入法检测该建筑承重墙体砌筑砂浆强度，同时采用回弹法检测该建筑墙体粘土砖强度，推算该批或构件强度换算值，最终结果，砌筑砂浆强度1～5 层均为M0.5，砖强度基本达到Mu5。

2.3 结构缺陷及使用状况普查

现场未发现存在不合理使用荷载，原建筑为筒子楼，各户独自加建很普遍，拆违改造后，恒荷载及活荷载均略有降低。

现场勘查发现该建筑主要存在的缺陷包括：①现场普遍存在墙体受潮起皮现象；②未设置构造柱及圈梁；③混凝土构件存在混凝土剥落、钢筋锈蚀现象；④木屋架端头腐烂；⑤顶板预制板裂缝、地面顺板缝。如图3。

综合评价，该建筑现状基本良好，纵横交接墙体咬合较好，缺少构造柱及圈梁，砂浆风化严重，强度较低，大部分缺陷均为耐久性方面的缺陷，加固维修后可以正常使用。

图3 现状结构缺陷图

3 结构安全性评价的现状及存在的问题

在进行项目安全性评价的过程中经常遇到下面两个问题：其一，目标使用年限如何确定，目标使用年限决定了加固程度；其二，如何对既有建筑进行安全性评价。

3.1 目标（后续）使用年限的确定

《民用建筑可靠性鉴定标准》[1]（GB50292-2015）（简称可靠性鉴定标准）第3.1.3 条，鉴定的目标使用年限，应根据该民用建筑的使用史、当前的安全状况和今后的维护制度，由建筑产权人和鉴定机构共同商定。对需要采取加固措施的建筑，其目标使用年限应按现行相关结构加固设计规范的规定确定。该本规范中未明确目标使用年限的具体确定方法，也未明确鉴定方法与目标使用年限的联系。

《建筑抗震鉴定标准》[2]（GB50023-2009）（简称抗震鉴定标准）第1.0.4 条及1.0.5 条按照后续使用年限将建筑划分为A、B、C 三类，分别针对后续使用年限30 年、40 年、50年。上述分类是在平衡一个加固成本和社会资源充分利用的问题，分类也简单的以89 抗震规范、01 抗震规范为时间节点，将既有建筑分为3 类。该本规范后续使用年限定义很清晰，缺点是划分不够精细。中国建筑科学研究院程绍革著的《建筑抗震鉴定技术手册》[3]中第2.4.1 节将2001年版抗震规范后所建的建筑按照10 版抗震规范进行了细化，后续使用年限确定原则是可以按建筑建成投入使用后算起50 年。邱斌等在《建筑结构安全性鉴定中部分问题的分析》[4]一文中建议将既有建筑按A、B、C、D 分为4 档，增加了后续使用年限20 年的情况。

综上，项目的目标（后续）使用年限基本是按照抗震鉴定标准的规定确定的，建议后续规范修定中对（后续）使用年限进行细分，增加10 年、20 年后续使用年限的选项，目标（后续）使用年限确定的影响因素应该包括建筑的服役时间、目前所处的状态、后续存在的价值等，应该具体问题具体分析，最终决定权应该属于产权人和鉴定机构。

3.2 如何对既有建筑进行安全性鉴定

安全性评价应包含可靠性鉴定及抗震鉴定。

《可靠性鉴定标准》第5.1.2 条，结构构件作用效应的确定，作用的组合、作用的分项系数及组合值系数，应按《建筑结构荷载规范》[7]（GB50009-2012）的规定执行。

《抗震鉴定标准》第3.0.5 条，抗震验算当本标准未给出具体方法时，可采用现行国家标准《建筑抗震设计规范》[8]（GB50011-2010）规定的方法。

综上，目前我国对既有结构构件承载能力的验算方法仍然沿用新建建筑设计规范的方法，荷载和抗力分项系数的取值也与新建建筑设计规范的取值相同。这种规定并不合理，因为既有建筑在某些方面的不确定性要少于拟建建筑，若都按照新建建筑取值，既有建筑的目标可靠度指标将高于新建建筑，给从业者和业主之间的沟通造成了障碍。

静力荷载工况下相关参数的取值与后续使用年限的关联度较小，荷载和抗力分项系数的确定方法、可变荷载的确定方法，同济大学的顾祥林教授在《既有建筑结构构件的安全性分析》[9]一文中对相关内容进行了深入阐述。

地震作用的取值与后续使用年限的关联度较大，中国建筑科学研究院工程抗震研究所毋剑平等在《不同设计使用年限下地震作用的确定方法》[10]一文中对后续使用年限为10、20、30、40、50 年对应的地震作用的调整系数做了阐述，其中30、40、50 年的地震作用调整系数与抗震鉴定规范一致，不同后续使用年限对应的地震作用调整系数如表1。

表1 不同后续使用年限对应的地震作用调整系数

根据王亚勇、戴国莹合著的《建筑抗震设计规范疑问解答》[11]，不同地震烈度区对应不同设计使用年限的建筑抗震设防烈度如表2。

表2 不同设计使用年限的抗震设防烈度

抗震设防烈度7 度区，若设计使用年限为10 年，其抗震设防烈度为5.88 度。根据《建筑抗震设计规范》第1.0.2条，只有抗震设防烈度6 度及以上地区的建筑才必须进行抗震设计。若按使用年限10 年，很多历史风貌建筑存在的结构体系混杂、平面和竖向严重不规则、设缝宽度不足等问题从规范层面上都得到了规避。

综上，在相同目标可靠指标的前提下，既有建筑的荷载分项系数、抗力分项系数的取值宜与拟建建筑不同；在进行地震作用验算时，应根据目标使用年限的不同，对地震力进行折减。

4 结构安全性鉴定

安全性鉴定按照规范分2 个阶段分别进行，第一阶段进行可靠性鉴定，第二阶段进行抗震鉴定。

4.1 可靠性鉴定

在保证相同目标可靠指标的前提下，本项目参考顾祥林教授的论文，荷载的分项系数及抗力的分项系数取值见表3。

表3 计算参数取值对比表

底部楼层砌体受压的计算结果见图4，受压不足需要加固的墙体比例比按规范算法少了30%，砌体墙加固的程度也有较大的降低。

图4 砌体墙受压计算结果图

楼面的荷载较前期使用荷载值有所降低，经现场勘查，预制空心板现状良好，支座可靠，因此仅需处理预制板间的顺向接缝即可。

中部楼梯间部位的混凝土构件存在混凝土剥落、钢筋锈蚀的现象，需要进行加固处理。

屋盖结构木梁及檩条腐烂或开裂、虫蛀较严重的构件，需重新置换，仅局部存在缺陷的构件采用相应的加固处理方案。

4.2 抗震鉴定

经与业主沟通，最终确定将本工程的后续使用年限定位30 年。

本工程基础持力层为岩石，基础埋深在1m 左右，根据《建筑抗震设计规范》第4.1.6 条，场地类别可以确定为Ⅰ类场地，根据抗震鉴定标准第3.0.6 条，Ⅰ类场地上的丙类建筑，7～9 度时，构造要求可以降低一度。依据抗震鉴定标准第5.2.4 条，本工程对构造柱、圈梁设置没有具体要求，可以判定整体性连接构造满足要求。

该建筑年代久远，材料强度等级较低，且局部存在易倒塌的部位，抗震第一级鉴定不满足要求。经pkpm 计算分析，当局部受压不满足要求的墙体加固后，二级鉴定按照抗震规范公式进行构件抗震验算，基本能满足规范对A类建筑的要求（地震力乘以折减系数0.75）。

5 加固处理措施

多层砌体结构加固的重点是改善主要受力构件的承载力和延性，加强构件之间的整体连接，提高结构的整体性。

①通过现场勘查，对墙体存在局部缺陷的部位进行修补加固，如墙体的开裂、使用过程中的人为损伤等；对不需要加固且未发现缺陷的墙体采用钢丝网水泥砂浆面层补强。②混凝土构件混凝土剥落、钢筋锈蚀现象比较普遍，需要进行补强加固。③受压不满足要求的墙体、局部抗震验算不满足要求的墙体进行补强加固。④局部开洞部位墙体的补强加固。⑤端头腐蚀的木梁腐蚀部位的补强加固。

6 结语

该工程目前已经基本竣工，结构状况良好，可为同类结构加固改造提供一些参考：

①近代历史风貌建筑加固应遵守《中国人民共和国文物保护法》规定的“不改变文物原状”的原则；应遵守文物建筑修缮的“四保存”原则，保存原形制，保存原材料，保存原工艺；应遵守《威尼斯宪章》提出的四个原则：整体性原则、可识别原则、必要性原则、可逆性原则。②近代历史建筑加固设计前，需对其进行详细的检测、计算和鉴定，根据建筑的现状及存续价值，会同业主慎重确定合理的后续使用年限。③对既有建筑进行安全性评价时，在确保相同目标可靠指标的前提下，宜对规范规定的荷载分项系数、抗力分项系数及活荷载取值根据确定的后续使用年限进行调整。④近代历史风貌建筑应进行抗震鉴定，抗震验算宜按当地抗震设防烈度的要求采用，构造可按当地抗震设防烈度的要求适当放松。