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某高层混凝土框架结构房屋检测鉴定分析

点击数: 发布日期: 2019-11-11 10:02:02

0 引 言

某高层混凝土框架结构,主体基本建成,后因故停工,需重新对其进行安全性和抗震性能鉴定,通过现场结构检测,承载力计算分析,安全性评级,进一步结合现行规范检查抗震构造措施 ,进行抗震计算分析,指出结构存在的主要问题 ,提出解决方案,供类似工程鉴定提供参考。

1 工程概况

江苏苏州某办公楼为地上13层混凝土框架结构,楼电梯间局部出屋面层,地下1层,预应力混凝土管桩承台基础,现浇楼板,建筑平面近似弧形,两端对称布置,框架柱基本呈矩形布置,东西1—13轴总长94.0m,南北向B~J轴总长27.0m,建筑总高度51.9m,建筑面积约31000㎡,7度抗震设防,建筑场地类别lIl类,设计地震分组**组,框架抗震等级二级,地基基础设计等级乙级,基本地震加速度0.10g,特征周期0.45s,设计使用年限50年。该工程经过地质勘察,设计图纸经过审图单位审查合格,水泥、钢材、混凝土及砂浆试块等检测报告均显示符合设计要求。该工程于2006年完成工程图纸设计,2008年工程主体结构完工并通过验收,建成后已有5年,未投入使用,楼电梯间、混凝土框架梁、柱及板等承重构件未做拆改。建筑外观及内部场景如图1 、图2所示。

该建筑主体完工后已有 5年,后期拟重新装饰改造作为办公楼使用,为了解房屋结构是否满足安全使用,受业主委托,对房屋结构安全性及抗震性能进行检测鉴定,为后期竣工验收提供依据。
2 现场检测
2.1 地基基础

据了解地基基础工程已完成质监验收,综合上部结构检测及荷载情况综合判断地基基础安全性满足要求。

2.2 上部承重结构
2.2.1  结构布置及构造

现场依据设计图纸对该建筑上部结构布置、结构构造等进行了详细检查。从结构平面布置看,框架柱平面基本呈矩形对称布置,梁柱节点一般呈中轴对称布置。从建筑立面布置看,自地下室至地上13层立面布置基本规则。地下1层外墙为混凝土剪力墙,地上除东西 两端、楼电梯四周砌筑砖墙外,外围护结构为玻璃幕墙和石材幕墙,内部大空间结构。检查结果表明该建筑结构布置与图纸基本相符。

2.2.2  构件损伤及外观缺陷

承重外观构件主要包含混凝土梁、板、柱,地下室因长期处于阴暗潮湿环境,梁柱多处表面因钢筋锈蚀引起混凝土涨裂,地下室外墙局部渗水,部分地下室顶板出现裂缝,地上 1~6层现浇楼板多处出现贯穿裂缝。

2.2.3 构件尺寸

抽检的梁柱截面尺寸符合设计要求;各层随机抽检楼板厚度,其中部分楼层实测板厚偏差低于设计(120mm)要求,具体如下:4层楼面抽检的4块楼板平均板厚分别为95mm、104mm、105mm、106mm;5层楼面抽检的4块楼板平均板厚分别为132mm、100mm、103mm、109mm;12层楼面抽检的4块楼板平均板厚分别为109mm、105mm、108mm、104mm。

2.2.4  混凝土碳化深度

随机抽检部分混凝土梁柱,检测碳化深度,部分构件在取芯试件上直接滴定检测,其他为现场凿开滴定溶剂检测,碳化深度一般在8~20mm,结合凿开验证框架柱箍筋表面基本未出现明显锈蚀迹象。地下室梁柱碳化深度部分超出箍筋保护层厚度,小于主筋保护层厚度。

2.2.5 钢筋、楼板负弯矩区钢筋保护层厚度

设计现浇楼板设置双层钢筋,其中上层钢筋为全长拉通设置,抽检的混凝土框架结构梁、板、柱钢筋数量及直径均符合设计要求;每层选择部分楼板,检测支座边缘负弯矩区楼板钢筋保护层厚度,钢筋保护层厚度普遍在40~50mm之间,设计保护层厚度为 15mm。

2.2.6 混凝土抗压强度

随机抽取部分框架梁柱,共钻取31只芯样,按照规范要求进行切割、磨平处理,待干燥后进行抗压试验,其中27#芯样表面有一钢筋,且芯样侧面有孔洞,不符合要求,应予剔除。31只芯样强度在32.2—56.6MPa之间,基本满足设计要求。设计强度等级C35。
2.3 围护系统承重结构

该建筑围护系统承重结构主要包括围护墙体、屋面及幕墙等,因后期重新装饰需要拆除原有外立面幕墙,故本次检测不包含外立面玻璃及石材幕墙。内围护墙体为40mm厚九五多孔砖墙 ,墙体未见渗水、变形等异常,粉刷层外观基本完好。采用贯入法检测砂浆强度,检测结果均满足设计要求。现浇平屋面,目前整体使用情况良好,板底未见露筋、变形及渗漏等异常缺陷。

2.4 结构侧向位移

根据现场情况抽检房屋的倾斜情况,根据GB50292—1999《民用建筑可靠性鉴定标准 (文章写于新标准发布前、故延用老标准,GB50292-2015《民用建筑可靠性鉴定标准》已于2016年8月1日实施)表63.5,本工程房屋顶点*大偏差(0.6‰)在规范允许范围内。

3 结构静力复核计算

地上楼层活荷载取值参考原设计图纸,恒荷载取值参考原设计图纸并考虑后期装饰装修荷载,地震荷载、风荷载等根据现行规范取值,其它数据参考原设计图纸。

按照原设计办公用房进行计算,混凝土梁、柱的承载力均满足安全使用要求,D~E轴 、F~G轴楼板支座处抗裂计算均不满足规范要求。

4 安全性评级

本次鉴定未对基础构件做鉴定,在后续的第2层次地基 基础子单元鉴定中将按其上部结 构反应的检查结果进行评定。

4.1 构件安全性 

上部混凝土结构构件的安全性鉴定,应按承载能力、构造以及不适用于继续承载的位移 ( 或变形 )和裂缝4个检查项目进行。

按照现行规范进行承载力复核结果 ,混凝土梁、柱承载力满足要求,各层D—E轴、F~G轴区域混凝土楼板抗裂验算不满足要求,上述现浇楼板结构构件的安全性等级按承载能力评定为Cu级,其他混凝土构件评为Au级;上部承重结构构件的安全性等级按构造、位移或变形评定为Au级;对该建筑承重混凝土外观的检查表明,部分楼板存在

温度应力集中引起的裂缝,未发现梁柱存在明显受力裂缝,上部承重结构构件的安全性等级按裂缝评定为Bu级。综上,按GB50292—1999《民用建筑可靠性鉴定标准》第4.2.1条规定,上部承重结构构件的安全性等级评为Cu级。

该建筑围护系统承重部分构件主要指填充墙体和屋面围护结构,砂浆强度符合设计要求,按GB50292—1999《民用建筑可靠性鉴定标准》第4.2.1条规定,围护系统承重部分构件的安全性等级评为Bu级。

4. 2 子单元安全性

地基基础 (子单元)的安全性按其上部结构反应的检查结果进行评定。

按GB50292—1999《民用建筑可靠性鉴定标准》第6.2.4条规定,该建筑地基基础 (子单元)的安全性等级评为Au级。

上部承重结构(子单元)的安全性鉴定评级,应根据其所含各种构件的安全性等级、结构的整体性等级,以及结构侧向位移等级进行。按前述,上部楼板结构构件的安全性 等级评为Cu级,主要构件 (框架结构)的安全性等级评定为Cu级;该建筑结构布置合理,由混凝土梁、柱承重,形成双向框架结构。结构整体性等级评定为Bu级;按照结构侧向位移评定为Bu级。综上,上部承重结构 (子单元)的安全性评定为Cu级。

按前述 ,围护系统承重部分构件的安全性等级评为Bu级,按GB50292-1999《民用建筑可靠性鉴定标准》第6.4.4条规定,围护系统承重部分 (子单元)的安全性等级评为 Bu级。

4.3 鉴定单元安全性

综合以上地基基础、上部承重结构和围护系统承重部分各子单元的安全性鉴定结果,根据GB50292—1999《民用建筑可靠性鉴定标准》第8.1.2条规定,该鉴定单元安

全性等级评为Csu级。

4.4 适修性评估

根据 GB50292—1999《民用建筑可靠性鉴定标准》第3.3.4条规定,该鉴定单元的适修性评为Ar级,应予修复或改造。

5 抗震性能

根据GB50223-2008《建筑工程抗震设防分类标准》,该建筑抗震设防类别为标准设防类 ( 丙类)。该建筑约建于2008年,WGB50023-2009《建筑抗震鉴定标准》第 1.0.4条,该建筑后续使用年限采用50年;根据 1.0.5条,该建筑的抗震鉴定采用现行 GB50011—2010《建筑抗震设计规范》、JGJ3—2010《高层建筑混凝土结构技术规程》的要求进行抗震鉴定。

5.1 场地、地基和基础

本地区场地不属于危险地段,该建筑场地非条状突出山嘴、高耸孤立山丘、非岩石和强风化岩石陡坡、河岸和边坡的边缘等不利地段,按GB50023—2009《建筑抗震鉴定标准》第4.1节,可不进行场地对建筑影响的抗震鉴定。该建筑为7度区丙类建筑,地基基础现状无严重静载缺陷,按GB50023-2009《建筑抗震鉴定标准》第 4. 2. 2条,可不进行其地基基础的抗震鉴定。 

5.2 上部结构
5.2.1 抗震措施鉴定

该工程抗震等级二级。现场重点检查了结构体系的合理性、结构构件材料的实际强度、结构构件的纵向钢筋和横向箍筋的配置以及构件连接的可靠性、填充墙等与主体结构的拉结构造,如表一所示。

5.2.2 抗震承载力验算

按照前述计算参数,根据GB50023—2009《建筑抗震鉴定标准》第 6.3. 10条,按照现行国家标准GB50011- 2010《建筑抗震设计规范》,并结合JGJ3—2010《高层建筑混凝土结构技术规程》要求进行抗震复核验算,主要计算结果如下。

1)结构扭转为主的**自振周期与平动为主的**自振周期之比为1.6197/

1.8961 =0.85,满足JGJ3—2010《高层建筑混凝土结构技术规程》( 3.4.5条)要求;

2)在各种工况荷载作用下 ,楼层竖向构件*大层间位移与平均层间位移比为

1.03,楼层竖向构件*大的水平位移与平均水平位移比为1. 02,均满足JGJ3—2010《高层建筑混凝土结构技术规程》( 3.4.5条 )要求;

3) X向*小刚度比1.0589、Y向*小刚度比1.2170,满足JGJ3—2010《高层建筑混凝土结构技术规程》( 3.5.2条)要求;

4)在各种工况荷载作用下,楼层*大层间位移角为1/1422,满足《高层建筑混凝土结构技术规程》规定的层间位移角*大限制为1/550的要求;

5)计算结果显示X向*小刚重比23.20、Y向*小刚重比23.02,JGJ3—2010《高层建筑混凝土结构技术规程》(5.4.4条)要求的结构*小刚重比10,故该结构整体稳定性满足要求;

6)计算结果显示Y向楼层*小剪重比为0.019,GB50011—2010《建筑抗震设计规范》(5.2.5条)要求的y向楼层*小剪重比0.016,故楼层的水平地震剪力符合规范要求;

7)底层楼 、电梯四周4根框架柱*大轴压比0.69、0.72,满足JGJ3—2010《高层建筑混凝土结构技术规程》中6.4.2条轴压比限值0.75的要求;

8)1~3层框架柱每侧竖向计算配筋面积2500m㎡ ,实配:2根三级钢筋25+4三级钢筋22,实配面积2501m,底层柱实际竖向钢筋满足计算需要的钢筋量;3层以上框架柱竖向实配钢筋均满足计算需要;

9)各层混凝土梁实际配筋满足计算需要;

 

10)楼板支座负弯矩区钢筋保护层厚度在40~50mm之间,D~E轴、F~G轴支座抗裂计算不满足要求;

11)楼梯间参与整体抗震计算,周边框架梁柱满足承载力计算要求,楼梯梁板构件抗震计算满足要求。

5.2.3  综合抗震能力评定 

经上述抗震措施鉴定,该建筑框架柱箍筋加密区范围、柱加密区箍筋肢距、砌体填充墙与框架的连接、楼梯间周围墙体不符合GB50011-2010《建筑抗震设计规范》关于C类钢筋混凝土房屋的要求;作为办公楼使用,经抗震承载力验算,抗震计算结果满足C类钢筋混凝土房屋的要求。综合以上两点,按GB50023—2009《建筑抗震鉴定标准》判定该建筑不满足C类房屋抗震鉴定要求。

6 主要问题及处理建议

该建筑安全性等级评为Csu级 ,抗震鉴定结果不符合C类房屋抗震措施鉴定要求 ( 见表1),作为办公楼使用前建议进行安全性及抗震加固,加固设计建议针对以下进行。

1)7~13层所有框架角柱箍筋未按照规范要求全程加密;

2) 7~13层所有框架柱加密区箍筋*大肢距320m、370mm,不满足规程要求;

3)各楼层现浇楼板负弯矩区钢筋保护层厚度一般在40~50mm之间,D~E轴、F~G轴抗裂计算结果均不满足规范要求; 

4)地下室剪力墙局部渗水,地下室部分框架梁柱箍筋锈蚀引起混凝土胀裂,部分楼层现浇楼板出现收缩性裂缝;

5)填充墙体拉结筋设置不符合规范要求,楼梯间填充墙体未按照规范要求采用钢丝网加强。

7 加固方案

1)7~13层所有框架角柱、7~13层所有框架柱加密区箍筋肢距偏大的采取粘贴碳纤维布加固;

2)各楼层现浇楼板D~E轴、F~G轴负弯矩区采用纤维增强材料 (FRP)嵌入法加固 ,对于板厚偏薄的采用增大截面法加固;

3)对地下室外墙做防渗漏处理;地下室梁柱露筋部位做除锈处理并进行表面封堵 ;对楼板收缩裂缝进行灌浆处理并进行表面封堵;

4)填充墙体采用双面钢丝网抹砂浆加固。

8 结 语 

1) 对于高层建筑的抗震计算,应结合建筑年代、鉴定标准要求、抗震设计规范及规程进行相应计算,对重要指标进行复核计算;

2)在检测鉴定过程中,应根据委托要求采用相应的检测鉴定规范、标准,对抽检的不符合项应扩大检测范围,确保检测结果的判定能全面、真实反映结构现状 ,对鉴定结论中不符合项宜给出安全、经济的处理方 案,便于后期处理时供加固设计单位参考。

 

 

 


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