伊 宁
(大连渤海检测有限公司,辽宁 大连 116000)
早年我国建造的并且目前仍在使用中的高层建筑,主要采用混凝土框架结构、混凝土框架-剪力墙结构和混凝土框架-核心筒结构的结构形式建造而成[1,2]。随着服役年限增加,材料老化以及改变使用功能、增建、改扩建等因素的影响,建筑结构各方面性能明显下降[3,4],对其进行安全性、抗震鉴定工作的重要性日益凸显[5]。并应在此基础上确定建筑后续使用年限以及是否需要进行加固。
本案例为某框架-核心筒结构酒店,建于 20 世纪 90 年代,使用功能为餐厅、旅馆。该建筑全部设计施工图纸及相关档案材料齐全。为了解该建筑物主体结构的安全性,以便为后续继续工作或加固改造提供依据,对其进行安全鉴定。
该酒店位于大连市开发区,为地下一层,地上 16层(局部 17、18 层)框架-核心筒结构,使用功能为餐厅、旅馆,总建筑面积为 20 188.28 m2。该建筑开工于 1993 年,竣工于 1995 年,已投入使用。
根据甲方提供的委托信息及设计施工图纸资料信息,该建筑基础采用独立基础+防水底板,混凝土采用泵送商品混凝土进行计算。主体结构设计混凝土强度等级:地下 1 层至地上 10 层顶框架柱、剪力墙及连梁为 C40;11 层至屋面框架柱、剪力墙及连梁为 C30;地下 1 层至屋面框架梁、楼板及屋面板为 C25。该建筑主体结构的外观质量尚可,建筑外景如图1 所示。经查,该建筑有效建设资料齐全,设计施工图、竣工图及施工验收资料齐全。
图1 建筑外景
在不改变用途、不延长工作年限的前提下,为了解该建筑主体结构在剩余设计工作年限内的安全性,酒店经营方委托检测公司对酒店进行安全性鉴定及抗震鉴定工作。
经查阅有关图纸资料,该建筑基础采用独立基础+防水底板。经现场勘查,该建筑物未发现上部主体结构及建筑外围护结构倾斜、扭曲、裂缝等变形情况,未发现地基基础存在不均匀沉降的宏观表现,地基基础工作正常。
3.2.1 结构体系调查与检测
依据甲方提供的该建筑物的设计施工图纸资料,现场对该建筑物结构平面布置(构件轴线位置)、竖向和水平承重构件布置进行复核量测,复核量测结果基本符合原设计施工图纸的要求。
3.2.2 构件缺陷、损伤和变形的调查与检测
现场检查混凝土构件外露位置,外观质量良好,未发现露筋、蜂窝、孔洞、夹渣、疏松、裂缝等不符合规范要求的外观质量缺陷,未发现结构构件及其节点存在明显变形及其他损伤等不符合规范要求的缺陷。
3.2.3 混凝土构件现龄期抗压强度检测
依据甲方提供的该建筑设计施工图纸及 GB/T 50344-2019《建筑结构检测技术标准》的相关要求,对该建筑混凝土构件框架柱、剪力墙及连梁强度采用“回弹钻芯修正法”抽样检测,地下 1 层至地上 10 层顶框架柱、剪力墙及连梁设计混凝土强度等级均为 C40;11 层至屋面框架柱、剪力墙及连梁设计混凝土强度等级均为 C30。对该建筑混凝土构件框架梁、楼板及屋面板强度采用“回弹修正法”抽样检测,地下 1 层至屋面框架梁、楼板及屋面板设计混凝土强度等级均为 C25。抽样数量按照 GB/T 50344-2019《建筑结构检测技术标准》中表3.3.10 最小样本容量检测类别 B 类的规定执行。检测方法依据 JGJ/T 23-2011《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》的相关规定执行,每个构件选取 10 个测区进行批量检测评定。对同一强度等级的混凝土进行强度修正,参照 JGJ/T 384-2016《钻芯法检测混凝土强度技术规程》第 6.4 条及 GB 50292-2015《民用建筑可靠性鉴定标准》附录 K 中的相关规定进行修正。
检测结果表明,该建筑所检混凝土构件现龄期混凝土抗压强度推定值满足设计要求。
3.2.4 混凝土构件截面尺寸、钢筋配置、钢筋保护层厚度现场检测
依据甲方提供的该建筑的设计施工图纸、GB/T 50344-2019《建筑结构检测技术标准》和 GB 50204-2015《混凝土结构工程施工质量验收规范》的相关要求,对该建筑地下 1 层至屋面框架柱、梁、剪力墙截面尺寸、钢筋配置[钢筋(单侧)的根数、直径以及加密区的设置]、受力主筋的钢筋保护层厚度进行现场抽样检测。抽样数量按照 GB/T 50344-2019《建筑结构检测技术标准》中表3.3.10 最小样本容量检测类别 A 类的规定执行。检测方法按照 GB 50204-2015《混凝土结构工程施工质量验收规范》的相关要求执行。
检测结果表明,该建筑所检地下 1 层至屋面框架柱、梁、剪力墙的截面尺寸、加密区箍筋间距、受力主筋的钢筋保护层厚度抽样检测结果均符合设计施工图纸及 GB 50204-2015《混凝土结构工程施工质量验收规范》中规定允许偏差的相关要求,所抽检的地下 1 层至屋面框架柱、梁、剪力墙钢筋(单侧)的根数、直径均与设计施工图纸相符。
由于该建筑的结构平面图面积较大,缩小后无法清晰显示,暂不在本文体现。
经现场检查,该建筑物外墙及屋面未发现裂缝及变形,外门窗基本完好,屋面未发现漏雨现象。
根据该建筑的设计施工图纸及现场复核检测结果,该建筑主要楼面均布活荷载标准值及结构构件作用效应的确定,按照设计施工图纸和 GBJ 9-87《建筑结构荷载规范》的相关规定取值。根据现场检测结果,该建筑构件材料强度的标准值可采用原设计的标准值。根据委托单位的要求,现场未截取钢筋进行力学性能复试,钢筋力学性能采用设计施工图纸的相关参数。采用北京盈建科软件有限责任公司编制的“YJK 软件”(版本号 5.3.0)进行结构承载力分析,结构模型如图2 所示。
图2 结构计算模型
构件安全性鉴定评级。依据 GB 55021-2021《既有建筑鉴定与加固通用规范》第 4.2.1 条,主体结构承重构件的安全性鉴定,应按承载能力、构造与连接、不适于承载的变形和损伤(含腐蚀损伤)4 个鉴定项目,分别评定每一项目等级,并取其中最低一级作为该构件的安全性等级,各构件评定结果如表1 所示。
表1 不适于继续承载的损伤评定表(节选)
4.2.1 场地与地基基础安全性鉴定评级
该建筑场地类别为 Ⅰ 类场地,经现场勘查,未发现该建筑因场地与地基基础不均匀沉降而导致的主体结构倾斜、开裂、构件变形等现象,建筑物未发现沉降裂缝、变形或位移,地基基础工作正常,评为 Au级。
4.2.2 主体结构安全性鉴定评级
1)主体结构承载功能评定。该建筑不含 Bu、Cu、Du级代表层(或区),上部承重结构承载功能的安全性等级评为 Au级。
2)主体结构整体牢固性评定如表2 所示。
表2 主体结构整体牢固性评定表
3)主体结构存在不适于继续承载的侧向位移评定。该建筑未发现结构平面内存在明显的顶点位移和层间位移,上部承重结构不适于继续承载的侧向位移等级评为 Au级。
4)主体结构安全性鉴定评级。依据 GB 55021-2021《既有建筑鉴定与加固通用规范》第 4.3.10 条,主体结构的安全性等级根据承载功能、结构整体牢固性、结构存在的不适于继续承载的侧向位移的安全性等级进行综合评定如表3 所示。
表3 主体结构安全性等级评定表
依据 GB 55021-2021《既有建筑鉴定与加固通用规范》第 4.4 节,根据地基基础和主体结构的安全性等级,以及与整幢建筑有关的其他安全问题进行综合评定,如表4 所示,该建筑鉴定系统层次的安全性等级评为 Asu级。
表4 鉴定系统层次安全性等级评定表
根据 GB 55021-2021《既有建筑鉴定与加固通用规范》第 4.2.2 条规定,当为鉴定原结构、构件在剩余设计工作年限内的安全性时,应按不低于原建造时的荷载规范和设计规范进行验算;当为结构加固、改变用途或延长工作年限的目的而鉴定原结构、构件的安全性时,应在调查结构上实际作用的荷载及拟新增荷载的基础上,按现行规范与标准的规定进行验算。本项目鉴定基于在不改变用途、不延长工作年限的前提下,鉴定原结构、构件在剩余设计工作年限内的安全性。属于按不低于原建造时的荷载规范和设计规范进行验算。
根据 GB 55021-2021《既有建筑鉴定与加固通用规范》第 5.1.3 条规定,该建筑建于 1993 年,设计工作年限为 50 年,属于后续工作年限为 30 年以内的建筑,简称 A 类建筑。A 类建筑的抗震鉴定,应允许采用现行标准调低的要求进行抗震措施的核查,但不应低于原建造时的抗震设计要求。
根据 GB 50023-2009《建筑抗震鉴定标准》第 6.1.1 条规定,A 类钢筋混凝土房屋抗震鉴定时,房屋的总层数不超过 10 层。该建筑为地上 16 层(局部 17~18 层),远超该规范 A 类对总层数的要求,因此,在执行此规范时,按照更严格的 B 类标准进行核查。
5.1.1 结构体系
该建筑位于 7 度 0.15g抗震设防区,属于丙类建筑,建筑主要屋面高度约 58.3 m,为地下 1 层,地上 16 层(局部 17~18 层)的框架-核心筒结构,抗震等级为二级。根据现场实测,核心筒升至建筑物 17 层顶。核心筒的宽度为 7.2 m,大于筒体总高度的 1/12。核心筒的位置基本居中,满足 JGJ 3-2010《高层建筑混凝土结构技术规程》第 9.2 条对框架-核心筒结构体系的构造要求。
根据 GB 50023-2009《建筑抗震鉴定标准》第 6.3.2 条的规定,抗震墙墙板厚度不应<160 mm 且不应小于层高的 1/20,该建筑抗震墙最小墙厚为 200 mm,满足该标准的相关要求。
5.1.2 材料强度
根据 GB 50023-2009《建筑抗震鉴定标准》第 6.3.3 条的规定,梁、柱、墙实际达到的混凝土强度等级不应低于 C20。经现场实测,梁、柱、墙混凝土强度实测混凝土强度等级均大于 C20,满足该标准的相关要求。
5.1.3 框架梁配筋及构造
根据 GB 50023-2009《建筑抗震鉴定标准》第 6.3.4 条的规定,经复核计算,该房屋受拉钢筋的配筋率及混凝土受压区高度和有效高度之比、梁端截面的底面和顶面实际配筋量的比值、梁端箍筋实际加密区的长度、箍筋最大间距和最小直径、梁顶面和底面的通长钢筋、框架梁加密区箍筋肢距,均满足该标准的相关要求。
5.1.4 框架柱配筋及构造
根据 GB 50023-2009《建筑抗震鉴定标准》第 6.3.5 条规定,经复核计算,该房屋柱实际配筋率、柱箍筋的加密区范围、柱加密区的箍筋最小体积配箍率、柱加密区箍筋肢距,均满足该标准的相关要求。
5.1.5 节点核心区配筋及构造
根据 GB 50023-2009《建筑抗震鉴定标准》第 6.3.6 条规定,框架节点核心区内箍筋的最大间距和最小直径宜按该标准表6.3.5-2 检查,二级的体积配箍率不宜<0.8 %。经复核计算,该房屋节点核心区钢筋配置,均满足该标准的相关规定。
5.1.6 抗震墙的配筋及构造
根据 GB 50023-2009《建筑抗震鉴定标准》第 6.3.7 条规定,经复核计算,震墙墙板横向、竖向分布钢筋的配筋、抗震墙边缘构件的配筋、框架-抗震墙端柱在全高范围内箍筋、抗震墙的竖向和横向分布钢筋,均满足该标准的相关要求。
5.1.7 填充墙连接构造
根据 GB 50023-2009《建筑抗震鉴定标准》第 6.3.9 条规定,框架填充墙在平面和竖向的布置,宜均匀对称;砌体填充墙,宜与框架柱柔性连接,但墙顶应与框架紧密结合。经现场核查,该建筑填充墙与框架柱间的构造措施基本满足该标准的相关规定。
根据 GB 50023-2009《建筑抗震鉴定标准》第 6.3.10 条规定,现有钢筋混凝土房屋,应根据现行 GB 50011-2019《建筑抗震设计规范》的方法进行抗震分析,按本标准第 3.0.5 条的规定进行构件承载力验算。
采用北京盈建科软件有限责任公司编制的“YJK软件”(版本号 5.3.0),对该建筑结构建模并进行整体分析计算,主要计算结果如下。
5.2.1 构框架柱轴压比
根据 GB 50023-2009《建筑抗震鉴定标准》第 6.3.2 条规定,框架柱的轴压比在抗震等级为二级时≤0.8。经计算,该建筑框架柱的轴压比均满足该标准的相关规定。
5.2.2 构件配筋
经计算,该建筑各层框架梁、柱及剪力墙配筋均满足抗震承载力的要求。
5.2.3 变形验算
根据 GB 50011-2010《建筑抗震设计规范》第 5.5.1 条规定,框架-核心筒的弹性层间位移角限值为 1/800。经计算,该建筑层间弹性位移角满足该规范的要求。
该建筑现阶段的安全性等级评为 Asu级,安全性符合 GB 55021-2021《既有建筑鉴定与加固通用规范》对 Asu级的要求,且系统工作正常。
该建筑现阶段抗震鉴定结果符合 GB 50023-2009《建筑抗震鉴定标准》的相关规定。
综上所述,为某框架-核心筒结构酒店安全性鉴定的详细过程。本案例的抗震鉴定类别为 A 类,但层数超过鉴定标准,因此按更严格的 B 类鉴定。抗震措施满足规范要求,抗震承载力验算满足规范要求,故不需要进行结构加固。本案例属于体量较大且层数较高的混凝土高层建筑的安全性鉴定和抗震鉴定,为广大同业工作者提供参考。Q