混凝土框架结构办公楼的、抗震鉴定及加固

混凝土框架结构办公楼的、抗震鉴定及加固


20世纪80、90年代，一批虽经过设计却未经竣工验收备案的房屋建成并投入使用，房屋在建造过程中未得到有效的监督和控制，房屋建筑与结构与设计的一致性得不到**，结构的材料强度也未经检验。这类房屋应进行全面仔细的调查和检测，确定房屋的实际情况和材料强度，以为抗震鉴定的准确性奠定基础。本文结合工程实例，介绍了混凝土框架结构检测及抗震鉴定的内容、方法和程序。
1 工程概况
某二级医院办公楼建成于20世纪90年代初，为四层钢筋混凝土框架结构，高度15.6m，总建筑面积为3847m2，欲改建为住院用房。房屋南侧中部和西侧端部设有楼梯间，平面示意见图1。房屋A~C轴范围内为四层，C~D轴范围内为两层。房屋原设计安全等级为二级，抗震设防烈度为7度，基本地震加速度为0.10g，丙类建筑，框架抗震等级为三级。基础采用柱下十字交叉条形基础，场地类别为Ⅳ类。根据《建筑抗震鉴定标准》GB50023-2009的规定，后续年限宜采用40年，按照B类建筑进行抗震鉴定。


2 现场检测
2.1房屋建筑、结构体系布置复核根据调查复核结果，房屋各区域使用功能和结构体系基本与原设计一致，未发现主要承重构件缺失。同时发现以下与原设计不符项：①. 一层(7~8)/(D~E)轴间（原入口雨篷）原混凝土构件被拆除，改建为轻钢结构雨篷；②. 标高7.180m处7~8/D轴加设框架梁，截面尺寸为250mm×400mm。
2.2 轴网、层高和构件截面尺寸检测对轴网、层高和构件截面尺寸进行的抽样检测结果表明，抽检轴网、层高和构件截面尺寸实测值与设计值的偏差基本在《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2002(2010年版)允许的偏差范围内。
2.3 钢筋配置检测
对主要混凝土构件进行的抽样检测结果表明，抽检梁、柱主筋根数符合设计要求，梁、柱箍筋间距和楼板钢筋间距基本符合设计要求，抽检构件的钢筋直径符合设计要求，实测钢筋保护层厚度与设计值偏差基本在验收规范允许范围内。采用里氏硬度法测定主筋的硬度来推定钢筋的抗拉强度，检测结果表明，钢筋的抗拉强度满足原设计强度等级HRB335的要求。
2.4混凝土抗压强度检测
现场采用回弹法结合钻芯修正分别对各层柱、梁混凝土抗压强度进行抽样检测，检测结果表明，三层有个别柱混凝土抗压强度不满足设计要求C30，其余抽检构件强度推定值为31.2MPa～38.3MPa。对三层柱扩大比例按批量检测确定其抗压强度推定值为26.5MPa。
2.5房屋倾斜测量
采用投点法对房屋四角外墙竖向棱线进行测量，检测结果表明，该房屋整体倾斜率较小且无明显规律，倾斜率较大的点为西北角点X方向，倾斜率为2.7‰，根据《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）的规定，多层和高层建筑物的整体倾斜（Hg≤24m时）允许值为4‰，房屋倾斜在规范的允许范围内。
2.6房屋完损状况调查
经现场检查发现房屋三层(14-15)/(A-B)板底有露筋、锈蚀现象；一层地坪有开裂现象；房屋外墙墙面粉刷层有较大面积起壳、开裂现象；房屋(2-3)/C轴填充墙粉刷层开裂，主要是由于温度变化、材料干缩所致，属于非结构受力裂缝。


3 抗震鉴定
根据《建筑抗震鉴定标准》GB50023-2009的规定，B类钢筋混凝土框架结构房屋的抗震鉴定，应根据所属的抗震等级进行结构布置和构造检查，并应通过内力调整进行抗震承载力验算。


3.1地基基础抗震鉴定
根据倾斜测量结果，房屋无明显不均匀沉降，房屋外墙及上部结构构件未发现明显由不均匀沉降引起的结构性裂缝，房屋地基基础现状无严重静载缺陷。根据《建筑抗震鉴定标准》GB50023-2009，7度时地基基础现状无严重静载缺陷的乙类建筑可不进行地基基础的抗震鉴定。


3.2抗震措施鉴定
房屋欲改建为住院用房，根据《建筑工程抗震设防分类标准》GB50223-2008和《建筑抗震鉴定标准》GB50023-2009的规定，房屋抗震设防类别为乙类，应按比本地区设防烈度提高一度的要求核查其抗震措施。抗震措施鉴定主要包括结构体系的合理性、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、构件连接的可靠性、填充墙与主体结构的拉结构造等几方面进行鉴定，经鉴定，该房屋的抗震措施主要有以下几项不符合《建筑抗震鉴定标准》GB50023-2009的规定：①.立面局部缩进的尺寸大于该方向水平尺寸的25%。②.框架梁与柱的中线不重合。③.部分框架梁净跨与截面高度比为3.24，小于4。④.个别框架柱截面较小尺寸小于300mm，个别柱净高与截面高度比小于4。⑤.个别框架柱加密区箍筋肢距大于250mm。


3.3 抗震承载力验算
B类钢筋混凝土房屋，应根据现行《建筑抗震设计规范》GB50011进行抗震分析，且按《建筑抗震鉴定标准》GB50023-2009的规定进行构件承载力计算。采用PKPM2010版（V2.1）“鉴定加固模块”系列软件，对整幢房屋结构建立合理的力学计算模型进行抗震承载力验算。荷载标准值按照实际情况计算，考虑门窗洞口的影响；活载标准值按照《建筑结构荷载规范》GB50009-2012确定；基本风压取0.55kN/m2，B类粗糙度，风载体型系数取1.3；基本雪压取0.20kN/ m2。混凝土强度三层柱取26.5MPa，其余取设计强度C30，纵筋强度等级为HRB335，箍筋HPB235。  


3.4结构抗震计算结果分析
①.结构的平立面规则程度
一层X向层间刚度比（本层侧移刚度与上一层侧移刚度70%的比值或上三层平均侧移刚度80%的比值中之较小者）为0.9780＜1.0，属于竖向刚度不规则。
②.结构的动力特性
结构扭转为主的**自振周期Tt与平动为主的**自振周期T1至比为0.949，不满足规范要求。两者非常接近，由于振动耦联的影响，结构的扭转效应明显增大。
③.地震作用下层间位移角和扭转位移比
X方向较大弹性层间位移角为1/ 681，Y方向较大弹性层间位移角为1/ 851，均小于规范限值1/550。结构在X＋方向和X－方向偶然偏心地震作用规定水平力下较大扭转位移比分别为1.02和1.13，均小于1.2；结构在Y＋方向和Y－方向偶然偏心地震作用规定水平力下较大扭转位移比分别为1.31和1.44，均大于1.2，属于平面扭转不规则。
④.三层悬挑梁有**筋现象，部分梁、柱构件实配纵筋面积不满足验算结果，部分梁、柱截面实配箍筋面积不满足验算结果。
4 鉴定结论
综上，该房屋抗震措施鉴定多处不满足规范要求；X、Y方向较大弹性层间位移角满足规范要求；结构在X＋、X－、Y＋、Y－方向偶然偏心地震作用规定水平力下较大扭转位移比分别为1.02、1.13、1.31、1.44，属于平面扭转不规则；一层X向层间刚度比为0.9780＜1.0，属于竖向刚度不规则；部分框架梁、柱实配纵筋、箍筋不满足承载力验算结果。应及时采取措施对房屋进行加固，确保安全使用。


5 加固方案
根据抗震鉴定，对房屋提出以下加固处理建议：
（1）、在房屋两端增设钢筋混凝土抗震墙，新增抗震墙与原框架柱可靠连接，以减小房屋的扭转效应，提高房屋整体抗震能力。
（2）、对需要大幅度提高抗震能力的梁、柱，建议采用外粘角钢法进行加固，角钢的两端应有可靠的连接和锚固。对需适当提高抗震承载力的构件（加固后正截面受弯承载力提高幅度不应**过40%），可采用粘贴钢板法加固。斜截面受剪承载力不足的构件，采用U形胶粘箍板进行加固，箍板应垂直于构件轴线方向粘贴，不得采用斜向粘贴。
6 结语
房屋抗震鉴定应立足于房屋实体，只有对房屋进行全面、科学、准确的调查和检测后，才能对房屋的抗震性能做出真实、准确、有效的评价并提出安全、经济、合理的加固方案。

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