既有旧楼改造承载力检测及加固评定技术研究

程沙沙

（广西建设职业技术学院，广西 南宁）

引言

城市的建设日新月异，带来建基项目不断发展，目前国内许多城市存在资金不足等问题，需对资金进行合理的优化使用，同时为减少既有旧楼废弃对环境的不利影响，基于旧楼改扩建技术成为目前关注的方向。

旧楼改扩建技术需先对旧楼的情况进行摸查[1]，并根据摸查结果对旧楼进行安全性鉴定[2]，再进行加固保护措施，最后采取针对性的措施进行改扩建施工。国内外大量的学者从事该项研究，如：Martina omodíková 等[3]研究世界各地老桥，根据年代和退化程度，进行承载能力分析及研究，及后期的承载能力降低趋势预估详细可靠性和寿命，并提出加固需求；陈章[4]就抗震加固施工中化学植筋技术，混凝土湿喷法对砖墙加固施工技术，混凝土柱构件粘钢加固技术在该工程中的应用作了分析与研究；魏嬿[5]考虑荷载和抗力的时变性及基本变量的随机性，建立结构可靠度分析的荷载效应模型和抗力效应模型，包括考虑评估基准期和活载影响修正系数建立车辆荷载效应模型；姚瑞[6]针对既有房屋勘探不准确，地基承载力及结构构件设计估计不足，施工中质量不过关，地下水使用过度，自然灾害等,导致建筑物整体沉降或沉降不均或产生结构构件破损问题提出了加固及保护措施。

1 工程概况

南方某市针对医院旧楼进行改扩建，该房屋主楼为三层、副楼为二层砖混结构建筑，建筑高度为10.6 m，建筑总面积为2 359.4 m2，约建上世纪80 年代，无设计图纸。

旧楼采用预制板楼屋面，且无圈梁及构造柱，有地梁，片石条形基础，现场图可详见图1。

图1 旧楼现状

旧楼改扩建是一种基于原有既有建筑物基础之上，进行既有建筑物的加固，同时在原有的建筑物周边进行改扩建，扩建过程会破坏原有结构，故需进行原有建筑物加固，加固前需对原有建筑物进行强度检测。

2 既有建筑物强度检测

2.1 地基基础检查及承载力检测

地基基础的检测主要针对地面开裂、倾斜和变形进行检测，并根据检测数据分析其构件的承载能力。

检测方法常采用“轻型圆锥动力触探法”对该基础底面标高进行地基承载力检测，轻型圆锥动力触探是利用一定的锤击能量(锤重10 kg)，将一定规格的圆锥探头打入土中，根据贯入锤击数推定地基土的承载力。针对该楼梯承载力检测，该工程对基础开挖3 处进行检测，基础主要为片石基础，埋深为900 mm，主要是开挖出可检测的基础部位，开挖现状见图2。

图2 楼梯裂缝现状

2.2 结构及构件裂缝和质量缺陷检测

结构构件质量检测主要针对砌体结构和混凝土构件的质量缺陷检查。该检测需根据楼梯的结构形式，对楼面，板，墙等结构进行检测，并根据变形等情况进行裂缝开展情况的楼梯的整体情况检测。

根据现场巡查及整体检测可知，各层预制板间开裂比较普通，存在一定的整体风险，但对该房屋砌体结构检查时，未发现墙体存在明显的开裂变形现象。综合所知，各构造间存在一定的变形位移，但其变形可控，无不可修复加固的变形事故。

2.3 结构构件鉴定检测

结构构件主要为砌体砌筑砂浆、烧结砖、混凝土及其构件截面、混凝土结构实际构件配筋情况检测，针对不同的构件所采取的方法不尽相同，具体如下：

谈判开始后，俄国坚持以中国常驻卡伦为界，想占领卡伦之外之地。明谊虽据理驳斥，未予同意。同治二年(1863)3月下旬起，俄国西西伯利亚总督出动俄兵，向中国西部境内纵深地带推进，直指塔尔巴哈台、科布多、斋桑淖尔和伊犁等战略要地。

（1）砌体砌筑砂浆抗压强度检测

砌体砌筑砂浆检测采用“贯入法”对该工程砌筑砂浆进行抗压强度检测，抽取6 个构件，根据《贯入法检测砌筑砂浆抗压强度技术规程》（JGJ/T 136-2017）的相关规定进行砌筑砂浆强度检测。

（2）混凝土抗压强度检测

混凝土抗压强度检测采用“回弹法”对该工程混凝土构件抗压强度进行检测，抽取5 个构件，根据《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》（JGJ/T 23-2011）进行混回抗压强度检测。

（3）混凝土结构构件配筋情况检查

混凝土结构构件配筋检测采用一体式钢筋扫描仪对该工程可检测区域的梁构件各随机抽取5 个构件进行了主要受力钢筋数量及箍筋间距检测。

2.4 结构顶点侧向位移（垂直度）检测

垂直度检测采用经纬仪结合钢卷尺对该工程可测的3 个大角共6 个方向侧向位移（垂直度偏差）进行测量，主楼测量高度为10.2 m，实测偏差值为14 mm、18 mm、22 mm、16 mm、12 mm、16 mm。

3 检测强度及可靠度分析

3.1 结构可靠度设计与评定方法

各构件承载力一般可表达为：

式中的构造均值系数χR根据各构件安全性系数确定，构件承载力Rk是根据计算模式不定性系数ηR、材料强度fi、几何参数ai三者的标准值ηRk、fik、aik按规范规定的承载力计算公式确定，如式（2）所示：

式中，具体参数详见式（4）- 式（5）所示：

χ 取值按式（6）- 式（8）所示：

即承载力的标准值按95%的保证率确定，具体为式（9）：

3.2 安全结构鉴定标准及处理要求

结构构件安全结构鉴定分为单构件、子单元和单元进行鉴定，单元由子单元组成，同时子单元由各构件组成，当构件满足总体结构承载能力时安全等级为a，为最佳状态，根据承载能力的衰弱，等级不段降低，具体见表1。

表1 安全性鉴定分级标准及处理要求

3.3 各构件安全检测评定

构件检测结果选用多样本，并通过多样本获取的承载力值进行均值与方差计算，通过正态函数的分布，求取满足95%的概率的事件下，其承载力临界值可定义为承载力标准值，并与改扩建强度所需荷载永久值进行比较，具体见表2。

表2 各构件承载力的标准值按95%的保证率

根据表2 的结果可知，不同的部位其安全性鉴定不一样，具体如下：

（1）地基基础安全性鉴定评级：现场检查未发现房屋存在因基础不均匀沉降引起的开裂变形现象，房屋整体无倾斜。参照表1 地基基础安全性鉴定评级的相关规定，该房屋地基基础安全性鉴定评级为bu级。

（2）上部承重结构安全性鉴定评级：根据结构现有外观质量，经检测该房屋主体结构无明显变形、倾斜现象，但该房屋多处砌体抗力与荷载效应之比小于0.90。根据表1 该建筑上部承重结构安全性鉴定评级为du级。

（3）鉴定单元安全性鉴定评级：综合现场检测结果并参照表1 对鉴定单元安全性鉴定评级的相关规定，该建筑安全性等级评为du级。

4 加固方法

既有建筑物检测主要是针对建筑物的各构件进行承载力强度及可靠度进行检测，并根据各构件的监测结果，对结构的主体进行设计。根据检测结果确定施工方法，并采取相应的措施对既有构件进行加固。

4.1 植筋工程

植筋即以专用的结构胶粘剂将带肋钢筋或全螺纹螺杆锚固于基材混凝土中。在混凝土上钻一定直径和深度的孔，采用胶粘剂使新增的拟用钢筋或螺杆与混凝土粘结牢固，并使新增钢筋或螺杆能发挥设计所期望的性能。作用在植筋上的拉力通过胶粘剂向混凝土中传递。植筋工艺简单，锚固快捷，安全可靠，因而广泛应用于结构加固、补强、新老结构连接、补埋钢筋、后埋钢构件的方面。

4.2 钢筋网砂浆面层（混凝土面层）加固墙体工程

4.2.1 基层处理

保证加固层与原墙面可靠粘结，对原墙有损坏或酥碱较严重的部位，应先进行局部拆砌，修补。对墙面原有强度较低、粘结不牢的粉饰层、光滑的面砖或石料饰面层等必须铲除，并用钢丝刷和压力水刷洗干净，对粘结良好无空膨的原有水泥砂浆粉饰层可不铲除，但应凿毛，并将表面油污等用高压水刷洗干净。以确保面层与基层可靠粘结。

4.2.2 钢筋网铺设

铺设钢筋网时，竖向钢筋应靠近原墙面，钢筋网片与墙面空隙不小于5 mm，采用短钢筋或砼垫块架起钢筋网片保证距离。钢筋网与周边构件墙体的连接，如短钢筋、胀管螺栓与钢筋网的焊接应检查核实。钢筋网与墙体的固定，双面加固时采用S 形6 钢筋以钻孔穿墙对拉，间距为900 mm，呈梅花状布置;单面加固时采用L 形6 构造，锚固钢筋以凿洞填M10 水泥砂浆锚固，孔洞尺寸为60 mm×60 mm，深150 mm，间距为600 mm，成梅花状交错排列。

4.2.3 水泥砂浆面层

采用水泥砂浆强度等级为M10 进行压抹，应先沿墙面往返浇水湿润，并待墙面稍干后再进行抹灰。水泥砂浆必须分层抹至设计厚度，砂浆面层般分三层抹，第一层要求将钢筋网与砌体间的间隔空隙拣实，初凝后抹第二层，要求砂浆将钢筋网全部罩住，初凝后再抹第三层至设计厚度。各层砂浆的接茬部位必须错开，要求压平粘牢，最后一层砂浆初凝时，再压光二三遍，以增强密实度。

5 结论

旧楼改扩建工程实施前，需对原有的旧楼进行承载力强度检测，但因样本点的随机性，其强度检测结果不能直接进行应用，需通过随机概率对样本点进行正态函数分布，获取可利用的95%概率标准值，并评定结构安全等级，并选取加固方式，具体如下：

（1）地基基础承载力强度略低于标准80 kPa，安全等级为bu；旧楼东墙的强度低于标准值的90%，安全等级为du；旧楼西墙的强度略低于标准9.2 MPa，安全等级为bu；梁的强度略低于标准23.5 MPa，安全等级为bu。

（2）根据旧楼的安全等级评定结果，对旧楼东墙进行钢筋网补充加固，并对梁结构进行植筋加固已满足改扩建工程的承载能力要求。