考虑危险构件关联性影响的建筑危险性鉴定研究

胡汉敏

(福州外语外贸学院 福建福州 350202)

随着科学技术的发展，建筑结构形式逐渐由木结构、砌体结构向钢筋混凝土结构及钢结构转变，但20世纪末到21世纪初建造起来的砌体结构大多未达到使用寿命，而该既有建筑的安全度水平可能低于现行国家标准[1-3]，且在使用过程中，建筑在外界环境及荷载效应作用下，因自身材料老化、腐蚀会出现不同程度的损伤，给建筑结构的安全使用性能造成了不同程度的威胁，因此对建筑特别是既有建筑进行有效、科学、可靠地危险性鉴定就显得尤为必要[4-5]。

本文以福建某教学楼为例，先对建筑结构进行裂缝、倾斜或不均匀沉降测量、材料强度检测及结构静力验算分析，评定出结构危险构件，再分别就考虑危险构件及未考虑危险构件对结构关联性影响进行建筑危险性鉴定分析。

1 工程概况

福建某小学教学楼为三层砖混结构，上部结构采用240 mm厚粘土实心砖墙承重，楼、屋盖均为现浇钢筋混凝土结构，建筑总高度为10.1 m，总建筑面积约990 m2，基础采用墙下砖条形基础。该工程地处抗震设防烈度6度区(0.05 g)，抗震设防类别为重点设防类(乙类)，约于1985年施工建成，已投入使用约31年，为了解本工程的结构安全状况，需对其进行建筑危险性进行鉴定。经现场检查，该建筑于A轴及B轴主梁支承处设置490 mm×370 mm砖柱，编号为Z1～Z10，各层墙体均设置闭合圈梁，其余部位均未设置构造柱。楼梯间设在3轴及4轴之间，结构平面图如图1所示。

图1 建筑结构平面图(单位：mm)

2 结构受损构件检测与分析

2.1 结构整体情况调查

结构砌体为错缝搭砌，纵横墙采用马牙槎砌筑，墙体内无烟道、通风道等竖向孔道；各墙体及其连接处未见明显酥碱和歪闪等异常情况，且未发现存在明显变形及裂缝。混凝土构件未见明显开裂、变形及破坏迹象，钢筋无露筋、锈蚀。经现场检查，二层及三层走廊楼板板底均出现明显开裂、渗水现象，如图2、图3；走廊栏板均设置圈梁，与主体结构连接构造合理，未见明显裂损、松动及变形等异常情况。其余门窗等围护结构未见明显异常。

图2 二层楼板开裂渗水

图3三层楼板开裂渗水

图4 建筑物侧向位移及沉降测点布置示意图(单位：mm)

2.2 结构变形检测

根据《危险房屋鉴定标准》(JGJ125-2016)[6]要求，对结构进行了墙体倾斜度及基础沉降变形检测，根据现场情况布置两个基准观测点，编号为JZ1～JZ2，沿着墙体阳角面布置8个侧向位移测量点 ，编号为S1～S8，在四个阳角处布置沉降观测点，编号为C1～C4，测点布置如图4所示，测点示意图中“→”表示结构顶点相对于底部的侧移方向。建筑侧向位移利用全站仪观测，沉降变形利用水准仪观测，其中沉降观测时长2个月，结构变形检测结果见表1及表2。

表1 建筑侧向位移测量结果

表2 建筑沉降观测量结果

从表1可知，结构实测结构最大侧向位移为H/759，测点最大侧向位移为12.6 mm，满足《危险房屋鉴定标准》第4.2.1及5.3条对墙体倾斜度变形的规定。从表2可知，在2个月沉降观测周期内，结构沉降测点最大变形为0.3 mm/月，满足规范规定对地基沉降速率的要求，结构在整体变形上，没有明显异常。

2.3 地基基础检查

受现场条件限制，本工程未进行基础开挖。经现场调查，建筑物周边地面未见明显沉陷，未发现基础因不均匀沉降造成的上部结构变形及开裂。

2.4 砌体强度检测

砌体结构强度检测，包括砂浆的强度和普通黏土砖的强度检测[7]。砌筑砂浆抗压强度贯入法检测结果见表3，现场抽取5片墙进行普通黏土砖抗压强度回弹试验，试验结果见表4。

(4)现场验证结果表明，BP人工神经网络预测模型在实际生产中的应用效果较为理想，其平均相对误差仅为2.10%，利用此模型可对天然气脱硫装置MDEA溶液吸收能力进行准确预测。

表3 砌筑砂浆抗压强度贯入法检测结果汇总表

表4 砖抗压强度回弹法检测结果汇总表

实测砖抗压强度均达到MU7.5强度等级指标要求，实测砌筑砂浆抗压强度推定值为2.9～3.3 MPa，满足规范规定的最低强度等级MU7.5及M1的要求。

2.5 结构静力验算与分析

建筑结构承载能力采用PKPM进行验算分析。本鉴定工程安全等级为二级，结构重要性系数r0取1.0。根据规范[8]的规定，静力计算时墙体可不考虑风荷载的影响。结构自重按软件自动计算，楼板以实际厚度取值，装修横荷载取1.2 kN/m2，办公室活荷载取2.0 kN/m2,教室、卫生间活荷载取2.5 kN/m2，走廊、楼梯活荷载取3.5 kN/m2，不上人屋面活荷载取0.5 kN/m2。墙体砖抗压强度根据检测结果按MU7.5等级考虑；砌筑砂浆抗压强度根据检测结果按M2.5等级考虑。

经计算，各层墙体高厚比、二层及三层墙体受压承载能力、局部受压承载能力均满足规范要求；但一层A轴向所有维护墙体受压承载能力及B轴上Z9砖柱局部受压承载能力不满足规范要求，计算结果详见图5、图6。

注：图中数值表示抗力与荷载效应之比，小于1表示受压承载力不满足

注：图中数值表示抗力/荷载效应

3 结构鉴定评级

在确定危险构件时，若不考虑危险构件对结构关联性影响，将造成建筑安全性鉴定的结果偏于保守[9]，当构件危险性呈关联性时，应联系结构的关联性判定其影响范围。因此本文分别就考虑危险构件及未考虑危险构件对结构关联性影响进行建筑危险性进行鉴定评级分析。

3.1 确认建筑危险构件

通过结构受损构件检测与分析可知，本工程结构危险构件包括二三层走廊所有楼板、一层A轴所有围护墙体及一层Z9砖柱。二三层走廊楼板及一层A轴所有围护墙体发生破坏或者失效，不会对结构产生安全隐患，但一层Z9砖柱破坏或者失效，将导致二层及三层Z9砖柱、Z2-Z9轴一层至三层主梁发生破坏或失效，并将进一步引起轴A～轴B/轴2～轴3区域6块楼板及4根次梁发生破坏或失效。虽然上述分析的构件还不属于危险构件，但其一旦破坏或失效，都将给该结构使用埋下重大的安全隐患。因此，二层及三层Z9砖柱、Z2-Z9轴一层至三层主梁、轴A～轴B/轴2～轴3区域6块楼板及2根次梁也需划分为危险构件，参与到建筑危险性鉴定。

3.2 未考虑危险构件对建筑危险性进行鉴定评级

先对基础、承重结构及维护结构进行危险构件百分数计算，并结合隶属函数对建筑安全性进行评级[10]。受检建筑基本构件总数、危险构件数及危险构件百分数见表5。

表5 未考虑危险构件关联性影响建筑各组成构件危险点评定

建筑结构各组成部分按隶属函数计算得到的隶属度如下。

(1)基础按照建筑组成部分a、b、c、d级的隶属度分别为：μaf=1，μbf=0，μcf=0，μdf=0；

(3)围护结构危险等级为a，b，c，d级时的隶属度依次为:μaes=0，μbes=0，μces=0.953，μdes=0.05。

建筑不同危险等级时的隶属函数

未考虑危险构件对结构关联性影响的建筑危险等级评定隶属度为

max(μA,μB,μC,μD)=0.6=μB

由规范可知，未考虑危险构件对结构关联性影响建筑危险鉴定等级为B级。

3.3 考虑危险构件对建筑危险性进行鉴定评级

危险构件对结构关联性影响判定建筑安全性等级时，应按照建筑基础及楼层危险性鉴定，并结合建筑整体危险性综合判定[11]。

3.3.1 建筑基础及楼层危险性鉴定

受检建筑基本构件包括基础、墙体、中柱、边柱、角柱、中梁、边梁、次梁楼板及维护结构，基础、建筑一层、建筑二层及建筑三层的基本构件总数、危险构件数如表4所示。基础危险构件及上部各楼层危险性构件综合比例计算结果、基础及各楼层危险性评定等级见表6。

3.3.2 建筑整体危险性鉴定

建筑结构整体危险构件综合比例是将基础、上部楼层各构件作为一个整体的评定范围，将这个整体评定范围内的危险构件占整个评定范围构件的百分数，并结合建筑基础及楼层危险性鉴定结果，综合判定建筑整体危险性。

通过计算得到整体结果危险构件综合比例R=6.3%，位于区间(5，25%)范围[2]内，且基础及上部结构各楼层危险性等级不含Du级，故采用该方法鉴定的建筑危险等级为C级。

通过两种不同的判定方法不难发现，未考虑危险构件对建筑结构关联性影响得到的建筑鉴定结果偏于保守，考虑危险构件对建筑结构关联性影响得到的建筑鉴定才更加科学、客观、可靠，更能真实反映结构危险程度。

4 结论

本文以福建某教学楼为例，对结构进行建筑裂缝、倾斜或不均匀沉降测量、材料强度检测及结构静力验算分析，评定出结构危险构件，分别就考虑危险构件及未考虑危险构件对结构关联性影响进行建筑危险性鉴定分析，得到结论。

(1)在对建筑进行危险性性鉴定时，还应充分考虑危险构件对结构关联性的影响，将潜在的危险构件挖掘出来，以提高鉴定结果的范围。

(2)由综合评定方法考虑的因素及构件细分的更加详细，在利用百分数权重来评定建筑的危险性，可放大危险构件对结构的不利影响，因而考虑危险构件对建筑结构关联性影响展开的建筑危险性鉴定的结果更加科学、可靠。