刘杭杭 (安徽省建筑科学研究设计院,安徽 合肥 230031)
在我国90 年代前建设的多层住宅,多为砖混结构形式,砖混结构是采用纵横砖砌体承受竖向荷载、钢筋混凝土现浇梁板或预制楼板承受水平向荷载构成的混合结构体系,具有结构简单、造价低廉、整体性相对较差、承重墙体不能改动的特点,适合开间较小的多层或低层建筑。
随着房屋使用年限的增长、使用环境、温差的影响等因素,出现建筑材料趋于老化风化、强度趋于衰减、墙体产生裂缝等现象,房屋在使用中存在拆改承重墙体、违规搭建等导致房屋结构缺陷或严重损伤变形现象,加之设计标准更新提高、抗震设防要求提高等都会导致既有建筑结构存在安全隐患,这些都影响了房屋结构全寿命周期。近年来,老旧房屋倒塌事故时有发生,给人民群众生命财产造成了重大损失,这些事故是老旧房屋安全隐患不能得到及时排查、检测鉴定和整治积累问题暴露的典型事件。
本文以某砖混结构工程实例为研究对象,依据《民用建筑可靠性鉴定技术标准》(GB 50292-2015)、《建筑抗震鉴定标准》(GB 50023-2009)和结合现场检测结果、建造时设计标准,开展检测鉴定,探讨了检测鉴定主要内容及技术要点,给出了安全性鉴定和抗震鉴定结论,提出了修缮建议,可供同类工程参考。
安徽省某市某7 层砖混结构商住楼,建筑面积为3348m2,建筑高度约20.70m。建筑平面基本呈矩形,几何尺寸约为43.90m×13.24m,1 层层高约为3.50m,2~7 层层高约为2.80m。1 层25间为商铺,2~7层为住宅,共4个单元,一梯两户。工程于1992 年建设,1995 年竣工投入使用至今。1 层、标准层建筑平面布置示意图如图1、图2所示。
图1 一层建筑平面布置示意图
图2 标准层建筑平面布置示意图
3.1.1 调查
对工程图纸资料进行调审、查询建筑物历史,按资料核对实物现状,调查建筑物实际使用条件和环境、查看已发现的问题、听取有关人员的意见。根据初步调审信息,对建筑物结构体系和结构使用条件进行详细调查,调查的内容、范围和技术要求应满足结构鉴定需要[1]。
3.1.2 检测
对地基基础现状进行现场勘查,上部承重结构进行检测。当建筑物的工程图纸资料不全时,应对建筑物的结构布置、结构体系、构件材料强度、混凝土构件的配筋、结构与构件几何尺寸、结构缺陷及损伤等进行详细检测[1]。
3.1.3 评级、鉴定
现行《既有建筑鉴定与加固通用规范》(GB 55021-2021)规定,既有建筑的安全性鉴定,应按构件、子系统和鉴定系统三个层次进行,子系统的安全性鉴定评级应按场地与地基基础和主体结构两个子系统分别进行评定。鉴定系统的安全性鉴定评级根据场地与地基基础子系统和主体结构子系统的安全性等级,以及与整幢建筑有关的其他安全问题进行综合评定[2]。抗震鉴定应根据后续使用年限确定建筑类别,明确抗震设防类别,选择相应的抗震鉴定方法。结合调查和检测结果,从结构体系、材料强度、构造措施和承载力验算等方面对结构进行抗震鉴定。
3.2.1 场地与地基基础检测
①场地
根据地质勘察报告显示,建筑物所在场地为水塘所填,上层填土为新近搬运所填,地貌为长江二级阶地,地下水为上层滞水。粉质粘土的地耐力可达fk=180kPa,粘土的地耐力可达fk=250kPa,粉质粘土可作为天然持力层,应考虑局部不均匀。土层分布情况如下。
a.杂填土层。青灰黄色,结构松散,稍湿,可塑至软塑,由于该区为水塘所填,且填土为新近所填,所以,填土与淤泥参杂一起。
b.粉质粘土层。灰黄色,可塑,稍湿至中密状态,除ZK4、ZK5 孔未见该区,其它各孔均见有该层土,层厚在1.70~4.30m,N63.5kg 标准贯入试验为5~9击,地耐力可达fk=180kPa。
c.粘土层。褐黄色,结构中密,可塑至硬塑状态,稍湿,该层除ZK6 孔未见,其它各孔均有该层土,层厚在2.30~5.00m 左右,N63.5kg 标准贯入试验为14~17击,地耐力可达fk=250kPa。
d.砾砂层。褐黄色,结构致密,稍湿,为中砂胶结,fk=350kPa。
②地基基础
依据设计图纸和现场调查,建筑物基础采用锤击沉管灌注桩。现场查勘发现除建筑物四周地坪有下沉开裂现象外,未见地基基础变形在主体结构上的异常反应,地基基础未发现静载缺陷。
③沉降观测。
6 个月观测周期内,该工程沉降量在0.00~0.07mm 之间,相邻观测点最大沉降差为0.05mm,未超过规范允许值[3],建筑物变形总体稳定。该工程沉降观测点布置图如图3 所示,沉降观测位移-时间曲线如图4所示。
图3 沉降观测点布置示意图
图4 沉降位移-时间曲线
3.2.2 上部承重结构检测
①结构体系核查
商住楼为7 层砖混结构,纵横墙、混凝土柱梁共同承重。平面布置基本呈矩形,几何尺寸约为43.90×13.24m。1 层层高约为3.9m,开间在2400~3500mm之间,进深在4.4mm、5.9mm、7.7mm。2~7 层层高约为2.8m,开间在2400~3500mm 之间,进深在1200~3800mm之间。承重墙体厚240mm,±0.000~+3.900m 采用MU10 机制砖、M10 混合砂浆砌筑而成,+3.900~+6.700m 采用MU10 机制砖、M7.5 混合砂浆砌筑而成,+6.700m 以上采用MU10 机制砖、M5 混合砂浆砌筑而成。实测外墙窗洞尺寸为1200~1500mm×1500mm 之间,外墙门洞尺寸为900~3960mm×2000~3200mm 之间,内墙窗洞尺寸为600~1200mm×600~1500mm 之间,内墙门洞尺寸为600~2850mm×1900~2400mm 之间。楼板及屋面为预制板,圈梁隔层设置,建筑物四角、较大洞口两侧、楼梯间四角设置构造柱。
现场核查时发现西山墙一层商业开了两处门洞,门洞宽分别约为1200mm及1350mm,部分住户为了扩大客厅或卧室的使用面积,拆除了室内客厅与卧室、卧室与阳台之间的承重纵墙或者扩大了门洞尺寸。导致竖向上下承重墙体部分不连续,同一轴线上的窗间墙不均匀。
此外,二层所有住户将北侧二层露台改造为封闭厨房使用,三层部分住户将原厨房外墙拆除并在二层住户露台改建的厨房楼板上继续搭建扩建。加建区域结构体系及连接节点存在严重缺陷。典型情况如图5所示。
图5 阳台改建搭建现状
原设计屋面为不上人屋面,设有检修口,现7楼住户搭建了木制楼梯至屋面,并且为保温隔热或增加使用功能,屋面加盖了轻钢结构或砖砌结构层,增加了屋面荷载。典型情况如图6所示。
图6 屋面加建现状
②结构顶点侧向位移
现场选取建筑物的可观测点对顶点侧向位移进行测量,量测数据表明,所测测点顶点侧向位移无明显一致性,最大侧向位移值为H/800,未超过规范H/330的限值要求[1]。
③材料强度检测
砌体受压承载力取决于砖强度和砂浆强度,砌体抗剪承载力取决于砂浆强度。本次采用贯入法进行单片墙体砌筑砂浆抗压强度检测,采用回弹法检测单片墙体烧结普通砖抗压强度,抽检砌筑砖的强度达到MU10,砌筑砂浆强度偏低,实测在1.8~5.1MPa[4-5]。砂浆中水泥含量不均匀,砌体灰缝存在厚薄不匀、瞎缝等质量问题。
④建筑物裂缝检测
依据住户反映的裂缝问题及现场调查情况统计信息表,底层商铺以上楼层均有裂缝分布,涉及31 户,裂缝主要表现为墙面裂缝和预制板拼缝开裂,主要分布在墙面、门窗洞角、预制板拼缝部位,类型相近,裂缝类型检测结果综述如下。
墙面裂缝走向:门窗洞角部位的斜向墙体裂缝,裂缝宽度约在0.09~2.20mm 之间,裂缝贯穿墙体,该种裂缝主要由温度应力造成,代表性裂缝如图7 所示;墙面长直裂缝,主要位于墙中部、纵横墙交接阴角部位、预制板与墙体交接阴角部位以及门窗框与墙体交接部位,裂缝宽度约在0.13~1.70mm 之间,代表性裂缝如图8 所示;墙面斜向和无规则裂缝,裂缝宽度约在0.04~1.26mm之间,代表性裂缝如图9所示。
图7 窗角裂缝
图8 墙面长直裂缝
图9 墙面无规则裂缝
选择有代表性墙面裂缝,揭开粉刷层,发现砌体灰缝厚薄不匀、瞎缝等质量问题,砌体上未见因承载不足或不均匀沉降引起的裂缝,代表性裂缝如图10、图11所示。
图10 粉刷层打开后墙体砌筑质量
图11 纵横墙交接处砌筑情况
预制板拼缝开裂普遍,上下贯通,部分裂缝将地面砖拉裂,主要施工期间拼接细石混凝土灌缝不实,代表性裂缝如图12所示。
图12 预制板拼接处裂缝
以上裂缝不影响原结构安全,贯穿裂缝对墙体整体性有一定影响,并易引起外墙渗漏。
⑤建筑物损伤、渗漏检测
底层商业改造时拆除了1层4/C~F轴、4/F~G 轴、9/C~F 轴、9/F~G 轴、12/C~F 轴、12/F~G 轴砌体墙,现已采用钢筋混凝土剪力墙形式加固修复完成。检测中发现修复混凝土墙上部与顶梁交接处部分存在不密实、漏浆现象。修复混凝土墙与原砖砌体交界处有植筋外露现象和明显新老结合面缝隙。修复混凝土墙与原构造柱结合处有明显缝隙、蜂窝现象,构造柱有主筋外露现象。
普查发现本工程出现外墙渗水、屋面板预制板拼缝渗水、楼梯间楼板穿管受损后露筋和渗水现象。
3.3.1 承重墙体受压承载力验算
根据结构体系核查情况,实测平、立面测绘结果、实测的砖强度、砂浆强度最小值并结合原设计图纸对房屋结构进行验算。验算结果表明,1、3 层部分承重墙体抗力与效应之比R/(γ0S)<0.90。4~7 层部分承重墙体抗力与效应之比0.95≥R/(γ0S)≥0.90。依据《民用建筑可靠性鉴定标准》(GB 50292-2015)判定,第一层代表层承重墙构件集安全性等级为Cu级,第二层代表层承重墙构件集安全性等级为Au级,第三层代表层承重墙构件集安全性等级为Cu级,第四、五、六、七层代表层承重墙构件集安全性等级均为Bu级。
3.3.2 抗震受剪承载力验算
根据结构体系核查情况,实测平、立面测绘结果、实测的砖强度、砂浆强度最小值并结合原设计图纸对房屋结构进行验算,验算结果表明,在7 度(0.10g)多遇地震荷载作用下,各层均有部分纵墙的抗力与效应之比<1,抗震承载力不足,且底层数量较多,顶层数量较少。
依据《既有建筑鉴定与加固通用规范》(GB 55021-2021)和《民用建筑可靠性鉴定技术标准》(GB 50292-2015),本工程安全性鉴定评定为Csu级,应进行加固维修处理。
依据《既有建筑鉴定与加固通用规范》(GB 55021-2021)按照后续时间年限22 年(A 类建筑)进行抗震鉴定。综合抗震能力不满足《建筑抗震鉴定标准》(GB 50023-2009)(A 类建筑)要求,应进行加固维修处理。
根据检测鉴定结论,本工程存在主要问题有上下承重墙体局部不连续、加建结构布置和连接不合理等结构体系缺陷;砌筑砂浆强度偏低,部分墙体,特别是窗间墙、门间墙等小墙肢抗压和抗剪承载力不足;墙体开裂、渗水问题明显;预制板拼接裂缝及渗水明显。
根据工程结构特点及加固施工条件,按照安全可靠、经济合理的原则进行加固修缮,建议采取以下五种修缮方式。①拆除墙体。采用MU10 煤研石实心砖、M10 混合砂浆砌筑,并与周边墙体可靠连接。②私自搭建及加建需全部拆除处理,拆除过程需减小对原结构的扰动。③墙体承载力不足。高延性混凝土面层应急维修墙体面层,双面或单面加固。④墙体裂缝。未贯穿的墙体粉刷层裂缝,将墙体裂缝处的粉刷层剥除后重新粉刷。贯穿的墙体裂缝,将墙体裂缝处的粉刷层剥除,采用压力灌注108 胶水泥浆封闭裂缝,双侧骑缝铺设钢板网处理,再用I 类聚合物砂浆抹面[6]。⑤预制板拼接缝。将裂缝处的粉刷层剥除,采用灌注环氧树脂封闭缝隙,上下两侧骑缝铺设钢板网,再用I类聚合物砂浆抹面。
本工程存在的墙体砌筑质量问题、墙体裂缝、预制板拼缝开裂、渗漏、使用中拆改承重墙以及结构安全隐患问题,在老旧砖混结构住宅楼中具有典型性和代表性,本文结合新颁布的《既有建筑鉴定与加固通用规范》(GB 55021-2021),对房屋的检测鉴定工作进行了技术分析,提出安全和抗震评价意见以及加固修缮建议,相关部门结合老旧小区改造提升行动,消除了安全隐患,保证了房屋的使用安全。