砌体结构抗震检测与案例分析

摘 要：砌体建筑物的现场检测直接关系到结构的加固改造，为减少对建筑物的损伤，本文采取回弹法和贯入法分析某四层砌体结构宿舍楼的材料强度，采用两级鉴定法鉴定砌体结构的抗震能力。先对研究对象的整体结构体系、现阶段材料强度、整体构造连接和局部构造连接进行一级鉴定，得出该砌体结构现阶段无法满足规范要求，对该建筑进一步进行二级鉴定，结果显示一层的横向墙体综合抗震能力不满足规范抗震鉴定要求，需要对其进行加固。采用钢筋网水泥砂浆面层加固法进行加固后，采用PKPM进行抗震加固验算，结果表明砌体结构加固后指标满足规范要求。

关键词：砌体结构；无损检测；两级鉴定法；加固改造

中图分类号：TU 36" " " " " " " " " " 文献标志码：A

我国砌体结构建筑存量众多，已有研究表明遭遇破坏和倒塌的房屋建筑中砌体结构所占比例最大[1]。但是砌体结构易风化、腐蚀，砌体房屋具有很大的自重，容易造成地基发生不均匀沉降，抗震性能相对较差，同时由于设计规范调整，因此对现有砌体结构进行抗震检测、鉴定和加固显得尤为重要[2]。国家颁布的一系列标准和规程，使检测技术不断发展，可以对超声回弹综合法、雷达检测法等无损检测和钻芯法、拔出法等损伤检测技术进行规范化处理[3]。根据检测鉴定结果采取相应的加固措施，可以有效延长建筑的使用寿命和提高安全等级。

1 工程概况

本文以某四层砌体结构宿舍楼为研究对象，该砌体结构教学楼为A类建筑，使用年限为40年，抗震设防分类为丙类，因为建筑年代较长，建筑使用功能发生改变，为评估该建筑的功能情况，需要对其进行检测鉴定，该建筑的横向长度为54.66m，横向长度为14.8m，楼层中间廊道宽为2.4m，单层建筑面积为808.968㎡，建筑总面积为3235.872㎡，标准楼层高度为3.8m，此教学楼的内墙厚度为380mm，外墙厚度为240mm，结构平面布局规则，基础类型为交叉条形基础，楼面使用厚100mm的现浇混凝土板，墙体由普通烧结砖和水泥砂浆砌筑而成。建筑平面图如图1所示。

2 砌体结构强度检测

2.1 混凝土梁抗压强度检测

根据建筑物现场具体情况每层随机抽取3个梁构件，采用无损检测方法中的回弹法对梁的混凝土抗压强度进行检测[4]。按照规范要求布置至少10个相同规模的回弹测区，在检测梁构件布置的测区面积应该不大于20cm×20cm，测区布置位置应该距离构件边缘0.2m～0.5m，毗邻测区距离控制在2m以内，回弹仪匀速加压测试时，应与混凝土表面相垂直。为了缩小测量误差，每个测区需要在不同测点上总共回弹16次，然后分别去掉16个测值中最大和最小的3个，将其余10个数据的算数平均值作为该测区的测量结果，根据公式（1）结合检测结果进行混凝土强度推定。

（1）

式中：fcu，e为混凝土强度推定值；fc cu为构件中最小的测区混凝土强度换算值。

该建筑检测梁混凝土强度等级检测分析结果和强度推定值见表1。

2.2 黏土砖抗压强度检测

对该建筑1～4层每层随机抽取7片墙体，共28片墙体，采用回弹法对该建筑砌筑黏土砖抗压强度进行检测，检测方式与混凝土梁抗压强度检测步骤相似，根据相关砌体技术规范要求，用公式（2）计算黏土砖强度回弹测试标准值。

（2）

式中：为检测砖回弹标准值，精确到0.1；为第j块样砖的回弹值精确到0.1；Ni为第i个测点的回弹值。

该建筑黏土砖抗压强度检测结果见表2。

2.3 砌筑砂浆抗压强度检测

对该建筑前4层每层随机抽取6片墙体，共24片墙体，采用非破损检测法中的贯入法对该宿舍楼砌筑砂浆抗压强度进行检测，为了尽量减少对原建筑物的损坏和工作量，将检测黏土砖抗压强度的墙体作为检测对象。当布置测点时，单个检测面积应是小于等于25㎡的砌体构件或者构筑物。被检测的灰缝应该饱满，且灰缝厚度应大于等于7mm。每个构件在水平缝上均匀设置16个测点，但要避免在门窗洞口、竖缝和预埋件的边缘布置测点，每条灰缝的测点不宜超过两个，但每两个测点的水平间距应该大于等于240mm。根据要求将测量的初始结果换算处理后，便能较为准确地推断每个测位的砂浆强度换算值，该砌体结构教学楼的砌筑砂浆抗压强度检测结果见表3。

3 结构抗震鉴定

该建筑所在区域为抗震设防烈7度地区，属于丙类建筑物，经过地质勘查发现建筑地基基础没有严重静载缺陷，且该砌体建筑的上部结构没有发现倾斜和不均匀沉降引起的裂缝，因此地基基础的抗震能力是满足规范要求的，不需要对其进行抗震鉴定。

3.1 上部砌体结构的第一级抗震鉴定

当砌体结构进行第一级抗震鉴定时，应对建筑物的高度和层数、承重墙的截面尺寸和间距、墙体材料的强度等级、砌筑质量和横纵墙交接处、楼梯间和女儿墙等易引起局部破坏的部位进行重点检查[5]。根据相关规范，该砌体建筑物抗震设防烈度为7度，设计地震分组为第二组，设计基本地震加速度值为0.10g，建筑设计场地为一般地段，该砌体结构教学楼的后续使用年限为40年，采用A类建筑的抗震鉴定方法，一级抗震鉴定核查结果见表4。

综上所述，该砌体结构宿舍楼的砂浆强度为1.58MPa～

3.88MPa，部分强度小于标准规定的2.5MPa，承重墙的砖强度等级为MU7.0，低于标准规定，承重外墙尽端到门窗洞边距离为1.0m，低于标准规定，无锚固女儿墙高度为0.85m，超过标准规定，这4项不满足第一级抗震鉴定的要求，为了研究现阶段抗震能力，需要对其进行第二级抗震鉴定。

3.2 上部砌体结构的第二级抗震鉴定

从3.1节的鉴定结果可知，该砌体结构没有达到现行使用规范要求，需要对其进行第二级鉴定。第二级鉴定常用楼层综合抗震能力指数法、楼层平均抗震能力指数法、墙段综合抗震能力指数法这3种方法进行验算[6]。根据第一级鉴定结果，采用综合抗震能力指数法对拟分析对象进行二级抗震鉴定，根据两次鉴定结果，进一步决定是否需要进行建筑加固或者拆除。

综合抗震能力指数法主要针对建筑整体性连接不符合第一级抗震鉴定要求，同时建筑的圈梁布置、结构体系易引起局部倒塌的部件，采用公式（3）可以计算综合抗震能力指数。

βci=ψ1ψ2βi （3）

式中：βci为横向和纵向墙体综合抗震能力指数；Ψ1为所分析建筑体系影响系数；Ψ2为所分析建筑局部影响系数。

该宿舍楼结构综合抗震能力指数计算结果见表5。

根据《建筑抗震鉴定标准》（GB50023—2016）规定，当砌体建筑综合抗震能力指数小于1.0时，建筑物抗震鉴定要求不达标，从上述鉴定结果可知一层的横向墙体综合抗震能力不满足抗震鉴定要求，为了建筑能够继续正常安全使用，需要采取相应的加固措施。

4 结构加固

根据两级检测结果，该砌体结构宿舍楼的加固改造应对建筑的整体性、局部危险点、材料强度和连接性等方面采取相应措施，由于砂浆砌筑强度不满足规范要求，承重墙的砌砖强度等级不达标，因此导致部分墙体受压能力不足以及墙体的抗震额能力被削弱，针对该情况采用钢筋网砂浆面层法进行加固[7]，针对部分承重墙体存在的开洞墙体未经加固处理的现象，用厚370mm的页岩烧结砖封堵洞口，然后用钢筋水泥砂浆面层进行加固。

钢筋网水泥砂浆面层法加固厚度为40mm，面层水泥砂浆强度等级为M15。选用ø8@200的焊接钢筋网，墙体进行单面加固时选择“L”形ø6mm直径钢筋在砖缝打孔插入，孔深180mm，孔径为锚筋的2.5倍，用M10水泥砂浆将缝隙填实。当对墙体进行双面加固时，采用“S”形ø6mm钢筋呈梅花状交错布置，再进行集中配筋钻孔对拉固定，减少钻孔和对建筑物的损伤，需要注意钢筋穿墙间距为600mm。

在对砌体建筑物加固后，利用PKPM对研究对象建模进行抗震加固验算，结果如图2所示。该砌体建筑经过加固后，抗震承载能力得到显著改善，全部四层楼的综合抗震能力指数都大于1，即已经达到了相关砌体建筑规范标准要求。

5 结论

砌体结构宿舍楼采用无损检测方法中的回弹法和贯入法对混凝土梁、黏土砖、砌筑砂浆进行强度检测，并进行砌体结构抗震的一级鉴定和二级鉴定，得出该建筑物安全性和抗震性均不能满足规范要求，需要采取相应的加固措施。对建筑的整体性、局部危险点、材料强度和连接性等方面进行加固改造后，该建筑的抗震承载能力得到了明显提高，四层楼的综合抗震能力指数都达到了相关砌体建筑规范标准要求。

参考文献

[1]王根龙，张军慧，刘红帅.汶川地震北川县城地质灾害调查与初步分析[J].中国地质灾害与防治学报，2009，20（3）：47-51.

[2]邓锦尚.现有砌体结构抗震检测、鉴定、加固的关键问题[J].建材与装饰，2016（50）：73-74.

[3]赵福龙，王辉，王小莉.某多层砌体结构房屋的装配式抗震加固技术应用与研究[J].城市建筑，2020，17（17）：136-137.

[4]徐骋，周浪.不同方法检测评定砌体结构砂浆强度的对比分析[J].建筑科学，2014，30（7）：54-58.

[5]刘家亮，董牛晶，郭猛，等.《建筑抗震鉴定标准》（GB50023—2009）相关问题分析及建议[J].建筑结构，2023，53（13）：21-27.

[6]杨颖斐，白羽，周立超.既有砌体结构抗震能力评估方法探讨[J].低温建筑技术，2016，38（4）：58-61.

[7]王军芳，张洪宁.关于“砌体结构或构件的钢筋网水泥砂浆面层加固法”的探讨[J].建筑结构，2022，52（增刊2）：1175-1181.