老旧建筑安全分析研究与探讨

李杭杭

摘要：随着老旧房屋使用时间延长，老旧建筑结构构件存在局部破损开裂现象，只有对老旧建筑结构构件损伤成因精准分析后，才能对其进行准确维护与加固。老旧建筑检测鉴定过程中，应对结构使用现状及荷载变化情况进行详细调查，裂缝检测是一个极为重要且相对复杂的技术问题，直接影响房屋整体安全性评估及后续处理。老旧建筑结构通过现场实际情况调查、缺陷分析及综合安全性鉴定评估，对建筑后续加固处理具有重要意义。文章通过工程实例，针对老旧建筑结构受力特点及使用现状，系统分析研究其现状的结构安全，为建筑加固改造设计工作提供借鉴。

关键词：老旧建筑；裂缝分析；结构安全性鉴定

中图分类号：TU241                            文献标志码：A

0引言

经市场调查，大多数老旧砌体结构建筑已接近或超出使用年限，存在设计材料强度低、结构综合整体性差、结构材料强度偏差大等缺点，同时老旧建筑结构构件存在开裂现象，准确判断结构构件裂缝是否影响结构安全对房屋安全评估尤为重要。老旧建筑裂缝检测与分析是工程技术人员不可避免的技术难题，建筑结构的破坏和倒塌大多数始于裂缝早期出现及后期发展的程度，但并不是所有裂缝都会危及房屋结构安全，裂缝成因比较复杂，准确分析判断裂缝成因为评估房屋安全及后续处理提供直接依据。通过墙体裂缝分析、现状结构构件材料强度、材料耐久使用情况，综合评估房屋安全性及修缮意见，故而老旧建筑结构构件裂缝成因分析，评估房屋安全对老旧建筑后续修缮和保护人民生命财产具有重要意义。

1结构安全分析工作程序

1.1结构现状调查

1.1.1  地基基础现状调查

通过查阅有关图纸资料，查阅图纸设计荷载、現场实际使用荷载调查、地基基础、上部结构、维护结构破损情况调查。

1.1.2 上部结构现状调查

调查结构体系是否改变，结构连接部位是否出现破损，对承重墙体局部拆除破损情况调查，承重墙体有无明显变形，结构间的连系构造、圈梁和构造柱体系。木屋架腐朽、虫蛀及开裂现象。

墙体厚度、墙垛尺寸及开裂情况调查，应包括结构构件的刚性连接情况。

砌体结构材料和施工缺陷、纵横墙连接处开裂情况，砌体机构砂浆的粉化、酥碱。

1.2裂缝检测

老旧建筑裂缝检测分析过程中，首先要判断裂缝是否稳定，若裂缝稳定，只需做一次检测，其他情况应持续周期性观测，每次观测应做好裂缝变化记录。

首先需要根据图纸及房屋改扩建历史初步了解房屋基本结构形式、其易产生裂缝及其成因等相关信息，根据现场初步调查结构裂缝形式，判断裂缝类型，对干缩裂缝、地基下沉裂缝、温度裂缝、应力集中裂缝、冻涨裂缝等进行判断分类。根据初步判断结果分析重点检测及调查内容。

当初步判断是受力裂缝时，需重点调查结构设计图纸及计算书，调查实际荷载情况、检测构件实际强度等，进行负荷计算。当初步判断是沉降裂缝时，需要对裂缝整体分布情况、变化趋势并结合必要检测，综合评估裂缝形成原因。

裂缝检测过程中绘制裂缝整体分布图，对裂缝的大小、长度及具体位置进行详细绘制。

结构裂缝测量仪器有：塞尺、裂缝卡、裂缝显微镜等。

1.3结构检测

根据GB/T 50344-2019《建筑结构检测技术标准》[1]，砌体结构建筑检测主要内容：砖强度检测、砂浆强度检测、结构垂直度检测、地基沉降检测等。

1.3.1  砖强度检测

根据 GB/T 50315-2011《砌体工程现场检测技术标准》[2]的规定并结合现场实际情况，每层分别随机抽取6片承重墙采用回弹法对砖抗压强度进行检测，并判断是否满足相关规范要求。

1.3.2 砂浆强度检测

根据 GB/T 50315-2011《砌体工程现场检测技术标准》[2]的规定并结合现场实际情况，每层分别随机抽取6片承重墙、每片墙上布置5个测区，采用回弹法对墙体砌筑砂浆抗压强度进行检测，在进行砂浆强度检测的每个墙段测区内随机选取3处灰缝进行砂浆碳化深度测量。评定砂浆强度时，已考虑实测碳化深度的影响。

1.3.3 结构垂直度检测

根据现场实际情况，对该楼进行倾斜观测，观测上部承重结构顶点侧向位移，判断是否满足 GB 50292-2015《民用建筑可靠性鉴定标准》[3]相关限值的要求。顶点位移是以该楼转角部位为基准取得的，采用经纬仪进行观测。

1.3.4 地基沉降观测

根据 JGJ 8-2016《建筑变形测量规范》[4]的规定并结合现场实际情况，采用水准仪对该楼地基进行沉降观测判断局部倾斜满足 GB 50070-2011《建筑地基基础设计规范》[5]相关要求。

结构检测仪器有：DS3型水准仪，经纬仪，砖回弹仪，砂浆回弹仪，激光测距仪。

1.4结构负荷计算

（1）结构分析软件：采用中国建筑科学研究院开发的 PKPM 结构分析软件（2010版）。

（2）计算模型：按现场实测建立。

（3）构件截面尺寸及强度：构件截面尺寸按照现场实测值进行取值，构件强度按照实测强度进行取值。

（4）荷载取值：按照实际情况及荷载规范要求。

1.5裂缝分析

（1）首先应对建筑裂缝进行分类，根据现场调查结构初步判断裂缝形成原因及变化情况，排除非结构荷载裂缝、沉降裂缝。对沉降裂缝及荷载裂缝进行综合分析，分析裂缝时通过初步判断裂缝成因，补充相应检测方法，准确判断裂缝类别，对沉降裂缝通过局部探井开挖，检测地基土、基础情况；对荷载裂缝进行现场实际荷载调查，局部计算分析的方法。裂缝应先进行单片墙体分析再进行整体分析，但均应考虑房屋结构的整体性。

（2）应在结构构件裂缝宏观观测的基础上，绘制典型或主要裂缝分布图，结合设计文件、维修记录等综合分析裂缝产生的原因，以及对结构安全性、适用性、耐久性影响，初步确定裂缝的严重程度[7]。

1.6结构安全分析

安全分析以 GB 50292-2015《民用建筑可靠性鉴定标准》[2]的规定为基础，结合该楼现场实际情况，核查并测取相关数据，作出安全性鉴定评级分别为 Asu 级、Bsu级、Csu级及Dsu级。

2工程实例

2.1工程概况

某住宅楼建造于1950年，该楼为三层砖木结构，平面布置呈“一”字型，一、二层楼盖采用混凝土现浇板，三层采用木屋盖，一～三层层高均为2.7 m，建筑总长度为50.08 m，总宽度为8.88 m，结构主体高度为8.1 m，建筑面积约为1336.0 m2，室内外高差为0.30 m。该楼基础采用砖条形基础，一～三层墙体采用砖和混合砂浆砌筑，外墙厚度均为370 mm，内墙厚度均为240 mm 。建筑四周散水局部破损，年久失修。该建筑整体地势较低，采用无组织排水，雨季容易形成集水坑。

该建筑已超出正常使用年限，部分墙体出现严重斜裂缝，木屋盖挑檐局部轻微破损，木屋架局部腐朽，存在虫蛀现象。顶板底部局部粉层脱落，墙体底部水刷石层脱落及泛碱现象。

2.2结构现状调查

2.2.1  基础情况调查

为查明该楼基础情况，在该楼外纵墙处布置探井进行开挖，经检测，该楼基础采用砖条形基础，未设置地圈梁，基础埋置深度约为0.54 m，不满足规范冻土标准冻结深度1.0 m 的要求。通过探井观察地基土，地基土有浸水现象。

2.2.2 地基相对沉降观测

根据现场实际情况，采用水准仪对该建筑物基础进行沉降观测，检测结果如图1所示。从图1看出，该楼的地基相对沉降量为0～47 mm，基础局部倾斜率为0.00038～0.00618，基础局部倾斜率不满足 GB50007-2011《建筑地基基础设计规范》[5]第5.3.4条中关于“砌体承重结构基础的局部倾斜不大于0.002”的要求。

2.2.3 上部结构现状调查

该建筑未设置圈梁及构造柱，平面成“一”字型布置规则对称，竖向承重墙体连续，沿高度没有变化。水平构件未发现裂缝，构件之间连接完好，对房屋结构尺寸进行全面检查，均满足原设计要求。承重墙体未进行随意改造，楼层使用荷载符合原设计要求。承重墙体局部存在酥碱、粉化现象，木屋架局部腐朽。

2.3结构检测

2.3.1  砂浆强度检测

根据《砌体工程现场检测技术标准》（GB/T50315-2011）[2]的规定及现场实际情况，采用回弹法在该楼随机抽取承重墙进行砂浆强度检测，抽取样本数量满足要求，检测结果见表1所列。

从表1看出，所抽检的墙体砂浆强度推定值均不满足 GB50011-2010（2016年版）《建筑抗震设计规范》[6]第3.9.2条关于“砌筑砂浆强度等级不应低于M5”的要求。抽检砂浆碳化深度，在评定砂浆强度时，已考虑实测碳化深度的影响。

2.3.2 砖强度检测

根据 GB/T50315-2011《砌体工程现场检测技术标准》[2]的规定及现场实际情况，在该楼每层分别随机抽取承重墙，采用回弹仪对砖强度进行检测，检测结果见表2所列。

从表2看出，所抽检的一层～三层墙体砖推定强度等级为 MU7.5，均不满足 GB50011-2010（2016年版）《建筑抗震设计规范》[6]第3.9.2条中关于“普通砖和多孔砖的强度等级不应低于 MU10”的要求。

2.3.3 倾斜观测

对主体结构四角及突出部位进行沉降观测，采用自上而下引垂线法进行垂直度观测。从图2中看出，该楼上部承重结构平面内的顶点侧向位移在5～56 mm，不满足 GB 50292-2015《民用建筑可靠性鉴定标准》[3]第7.3.10条“砌体结构（H≤10 m）平面內的顶点侧向位移不大于 H/330（为33 mm）”的要求。

2.4裂缝检测

经现场裂缝检测，裂缝主要为斜向裂缝，现场对该住宅楼出现的裂缝进行了测绘，裂缝的分布具有如下特点：

（1）裂缝分布：在纵墙和横墙上均有不同程度裂缝出现，主要体现在南北侧纵墙上；

（2）裂缝形式：墙体裂缝形式以斜向裂缝为主；

（3）裂缝宽度：墙体裂缝宽度大部分在0.5～5.0 mm，最大裂缝宽度为6.5 mm。

2.5裂缝分析

2.5.1  砖墙裂缝情况

该建筑结构墙体存在不同程度裂缝，从裂缝的形状看，分为两类裂缝：一类为竖向裂缝；一类为斜向裂缝。从裂缝的特点看，斜缝多于竖缝，下部多于上部，且多为楔形裂缝，砖墙裂缝一般宽度在0.5～6.5 mm，经分析绝大部分砖墙斜向裂缝与地基沉降有关，经核查，墙体开裂严重部分地基有浸水现象，经探查，地沟池壁严重裂缝，地沟内管道锈蚀严重，曾出现漏水情况。裂缝整体分布如图3所示。

2.5.2 地基下沉墙体开裂原因分析

从该楼调查与检测结果可以看出，造成地基下沉，地基砖墙开裂的主要原因是地基浸水，由于该楼地基软弱，压缩变形较大，加之处于Ⅱ级自重湿陷性黄土地段，遇水湿陷更加敏感，累计的不均匀变形较大。

室内外地沟未按设计采取防水措施，室外管网排水坡度、室外地坪排水坡度等皆不满足规范要求，部分散水破损未及时修复，容易使雨水倒灌至基础。这些因素是造成下沉的“内因”，漏水是在成地基下沉的“外因”。

2.6计算负荷

2.6.1  结构验算的基本参数

（1）结构分析软件：采用中国建筑科学研究院开发的 PKPM 结构分析软件。

（2）计算模型：按现场实测建立。

（3）構件截面尺寸及强度：构件截面尺寸按照现场实测值进行取值，构件强度按照实测强度进行取值。

（4）荷载取值：不上人屋面活荷载取0.5 kN/m2，住宅楼活荷载取2.0 kN/m2，楼梯间活荷载取2.0 kN/m2。

（5）地震参数：抗震设防烈度为8度，基本地震加速度为0.2 g，该建筑地震分组为第三组。

2.6.2 验算结果

通过对该楼墙体的承载能力进行验算，该楼部分墙段的抗力与效应之比小于1.0，根据承载力计算负荷结果：该楼一层砌体构件bu级含量为81.8%；二层砌体构件du级含量为77.0%。墙体承载力验算结果见表2所列。

2.7鉴定评级

根据 GB50292-2015《民用建筑可靠性鉴定标准》[3] 规定，结合沉降观测结果及上部结构中墙体裂缝情况，综合分析：该楼地基基础安全性等级评定为 Cu 级，该住宅楼上部结构承载功能的安全性为 Du 级。

将该楼作为一个鉴定单元，根据地基基础及上部承重结构的鉴定评级结果，及GB50292-2015《民用建筑可靠性鉴定标准》[3]第9.1条的规定，该建筑安全鉴定为Dsu。

3结论与展望

文章通过对老旧建筑现状调查分析，老旧砖木结构建筑砂浆实测强度低，结构承载能力较低，存在较大安全隐患。老旧建筑年久失修，部分结构构件长期处于干湿循环环境，材料强度变化较大。老旧建筑安全分析评估对保障人民生命财产安全具有重要意义，针对老旧建筑安全评定及改造措施选取应全方位、多方面整体准确的综合评判。

参考文献：

[1] 中华人民共和国住房和城乡建设部.建筑结构检测技术标准：GB/T 50344-2019[S].北京：中国建筑工业出版社，2019.

[2] 中华人民共和国住房和城乡建设部.砌体工程现场检测技术标准：GB/T 50315-2011[S].北京：中国环境科学出版社，2011.

[3] 中华人民共和国住房和城乡建设部.民用建筑可靠性鉴定标准：GB 50292-2015[S].北京：中国建筑工业出版社，2015.

[4] 中华人民共和国住房和城乡建设部.建筑变形测量规范：JGJ 8-2016[S].北京：中国建筑工业出版社，2016．

[5] 中华人民共和国住房和城乡建设部.建筑地基基础设计规范：GB 50070-2011[S].北京：中国建筑工业出版社，2011．

[6] 中华人民共和国住房和城乡建设部.建筑抗震设计规范：GB50011-2010（2016年版）[S].北京：中国建筑工业出版社，2010.

[7] 中国工程建设标准化协会.房屋裂缝检测与处理技术规程：CECS 293-2011[S].北京：中国计划出版社，2011．