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摘要:结构检测是从国外引进的技术,业界内的专业人士经过几十年的消化及创新,最终形成较为完善的结构检测技术。实践表明,在原建筑加固改造方面,应从结构体系方面着手,通过合理的检测鉴定及加固方案,提升建筑的结构安全可靠性。
关键词:老旧砖混建筑;结构鉴定;加固补强
一、工程概况
某建筑基础为条形基础,单层砖混结构,总建筑52m2,屋盖采用现浇混凝土梁、板体系。结构安全等级为二级,所在地区的抗震设防烈度为6度,设计基本地震加速度为0.05g,设计地震分组为第一组,基本风压为0.30kN/m2,地面粗糙度为B类。经过结构加固设计后可使用年限30年(A类)砌体结构房屋。
二、鉴定检测结果
(一)外观质量勘查
通过现场对结构进行勘查发现,墙体表面已出现多条明显的裂缝,而且已经严重超出了《民用建筑可靠性鉴定标准》GB50292-2015中第5.4.6条规定,且所检测墙体裂缝沿块材贯通断裂错位及受潮严重,墙体裂缝情况如图1所示,其梁、板表面尚未见明显的裂缝和不适于继续承载的变形。
图1裂缝整体情况
(二)侧向位移检测和地基基础评价
根据现场条件情况,在该建筑周边共布置了12个测点,采用全站仪对该建筑结构的顶点侧向水平位移进行检测,具体的测点布置及房屋结构平面布置示意图详见图2。检测结果表明,所抽查2、A测点北侧面与4、A测点北侧面,4、A测点西侧面与4、B测点西侧面和1、A测点东侧面与1、B测点东侧面顶点侧向水平位移值均大于规范GB50292-2015中第7.3.10条中关于单层砌体结构顶点位移等级Cu级的顶点位移限值H/250,并且这些测点方向一致,均向南侧及西侧倾斜,表明现阶段该建筑产生明显的倾斜。根据结构顶点侧向位移的检测结果和承重墙体裂缝的检测结果,综合考虑该建筑地沟常年排水不畅,可知该建筑地基基础周边反复泡水,间接表明该建筑的地基基础处于非正常工作状态。
(三)构件材料强度检测
根据《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》JGJ/T23-2011技术规程及现场的实际情况,采用回弹法对该工程屋面梁的混凝土抗压强度进行检测。由检测结果可知,该工程屋面梁的混凝土抗压强度按单构件进行推定最小值为15.0MPa,不满足规范要求。根据《贯入法检测砌筑砂浆抗压强度技术规程》DBJ13-72-2006的规定,现场共随机抽取三堵墙体、取灰缝砂浆暴露面并打磨平整后,均匀布置测区,采用贯入法检测砌筑砂浆抗压强度。该工程砌筑砂浆抗压强度按单构件进行推定最小值为0.38MPa,不满足规范GB50023-2009规定。
(四)构造柱和圈梁核查及钢筋配置检测
采用混凝土钢筋检测仪检测屋面混凝土梁的钢筋配置情况及构造柱、圈梁的设置情况,结果显示该工程屋面混凝土梁的主筋配置和箍筋间距基本符合规范的要求。经现场检测,该工程未在外墙四角、较大洞口两侧、大房间内外墙交接处设置构造柱,亦未在屋盖处沿横墙、外墙设置圈梁,构造柱及圈梁的布置不满足GB50023-2009中第5.2.4条的规定,该建筑结构整体牢固性差。
(五)结构安全性评级
经检测鉴定,该建筑的顶点侧向位移严重超出规范要求的顶点位移限值H/250,且北侧纵墙开裂严重,墙体出现不适于继续承载的变形和裂缝,地基基础安全性评级可定为Du级;通过对砂浆强度的检测,该工程砌筑砂浆抗压强度的换算值低于规范要求的0.40MPa,由墙体受压承载力验算结果可知,该工程部分纵墙段的受压承载力不满足规范要求,上部承重结构安全性评级可定为Du级;经现场勘查,该建筑门窗表面出现缝隙,墙体开裂严重,大部分墙体受潮严重,粉饰层空鼓脱落,并且屋面排水不畅,故该建筑围护系统的承重部分安全性评级可定为Du级。
综合该工程结构布置情况,该建筑未设置构造柱及圈梁,结构的整体牢固性差,结合墙体的受压承载力和局部受压承载力,以及楼、屋盖板的承载力计算结果,该工程主体结构鉴定单元的安全性等级可综合评为Du级。
三、主体结构加固改造设计
(一)地基基础加固补强
沿该建筑物四周每1.5m长度设置一个注浆孔,孔深为6m~7m,采用水泥和水玻璃的双液型混合浆液对地基基础进行注浆补强。注浆加固示意图详见图3~4。注浆前应先平整清理建筑周边场地,并沿钻孔位置开挖沟槽和集水坑。对于一般软弱土层,可采用振动法直接将金属注浆管或花管压入土层;但遇坚硬土层或需穿透基础时,则必须先钻孔,达深度后,从钻杆内注入封闭泥浆,然后插入注浆管。二次注浆亦称复注浆,即待第一次注浆初凝后,在该孔中重新插管注浆,可显著提高注浆加固效果。对设计上需重点加固的区段,或当一次注浆量过大的部位,或注浆质量不合格的区域,应进行二次注浆。通过对地基基础的注浆补强,有效地保持了原有建筑的稳定性。
(二)墙体及裂缝加固补强
1.墙体裂缝补强。墙体裂缝采用压力灌浆进行补强加固,对裂缝宽度不小于0.2mm时,采用环氧树脂浆液灌注处理;对裂缝宽度小于0.2mm时,采用表面封闭法处理;采用环氧树脂浆灌注处理时,先将表面凿除,清除缝口的灰尘、污垢。灌浆嘴埋设间距为300~800mm。灌浆嘴埋设好后,沿缝用密封材料进行密封,封的厚度1~2mm,宽度30~50mm。对于竖直裂缝,灌浆从上到下依序进行。对水平裂缝,灌浆的顺序可以从两端到中间,也可以从中间到两端。灌浆时间不应少于15min,且应持续到吸浆率不小于2ml/min为止。灌浆后对于缝内无水或其他压力的,待浆液初凝后即可拆下灌浆嘴,清除密封层。在其他情况下,只有浆液达到强度后才能拆除灌浆嘴。采用环氧树脂浆灌注加固,能有效地防止裂缝进一步扩大,使已开裂的块材重新组合成一个整体,提高了构件的承载力。
2.墙体加固补强。墙体加固采用双面钢筋网,水平钢筋选用Φ6@250,竖向钢筋选用Φ10@250,用Φ8@500“S”形穿墙钢筋拉结,呈梅花状布置。用M15水泥砂浆面层加固,厚度为50mm。墙体加固改造前,原有墙面清除干净、钻孔并清除孔内灰尘,然后安设锚筋或穿墙(板)筋并铺设钢筋网,最后向墙面洒水,待墙面湿润后刷第一道水泥浆。采用手工分层抹制,每层厚度为10~15mm。抹第一层水泥砂浆时,需将钢筋网与墙面间的间隔空隙填实,待初凝后再进行第二层水泥砂浆施工,这时需将砂浆完全罩住钢筋网,待第二层砂浆初凝后,进行第三层水泥砂浆施工至设计厚度,各层砂浆的接茬部位必须错开。通过PKPM软件计算,加固后的墙体受压及抗震承载力均符合要求。墙体加固做法见图5、图6。
图6双面钢筋网片及拉结筋示意图
采用双面钢筋网水泥砂浆面层加固,能有效提高承重墙的整体性和提高结构的综合抗震承载能力。在有剪切荷载作用时,加固后的墙体不会轻易产生剪切裂缝,墙体的抗剪能力及墙体的整体稳定性都得到了有效的保障。
(三)新增构造柱及圈梁
在该建筑四角及纵横墙交接处加设钢筋混凝土构造柱,在外墙上加设钢筋混凝土圈梁。新增构造柱及圈梁时,应注意以下5点事项:①在所需加构造柱及圈梁的部位周边做好支撑体系,有荷载作用的应卸除荷载。②凿除柱底原有结构基础或梁柱表面疏松层,然后对坚实基层表面进行凿毛处理,并清理干净,保持湿润。③按设计要求制作钢筋和植入钢筋,并绑扎(或焊接)钢筋。④安装模板,并清理干净,新旧连结部位混凝土应涂刷界面剂,按要求浇筑混凝土。⑤柱、梁交接部位按照先梁后柱的原则进行加固。通过新增构造柱及圈梁,提高了建筑物的整体稳定性和整体牢固性,新增构造柱和圈梁布置见图7、图8。
图8构造柱基础做法
四、结语
当前我国现存的老旧建筑越来越多。对于很多由于历史原因、建筑风水和人文景观等因素不能随意拆除的建筑物,进行准确的鉴定检测,对建筑物存在的问题客观地做出准确的判断,采用经济的、可靠的、有建设性的加固改造方案。通过理论与实践不断结合,表明新的加固技术、新的加固工艺及新的加固材料的不断推陈出新,对老旧建筑以及新建建筑的加固和改造,越来越显示其重要的经济效益和社会效益。
参考文献:
【1】民用建筑可靠性鉴定标准:GB50292-2015【S】.北京:中国建筑工业出版社,2016.
【2】建筑抗震鉴定标准:GB50023-2009【S】.北京:中国建筑工业出版社,2009.
【3】建筑抗震设计规范:GB50011-2010【S】.北京:中国建筑工业出版社,2010.
【4】建筑抗震加固技术规程:JGJ116-2009【S】.北京:中国