基于混凝土框架结构办公楼的检测及抗震加固改造研究论文_王建云

汕尾市精恒工程检验有限公司 广东汕尾 516600

摘要:文章结合某混凝土框架结构办公楼的检测和抗震鉴定,介绍了混凝土框架结构检测和抗震鉴定的主要内容、方法及程序,提出了在检测鉴定中应当注意的问题,针对性地提出了加固改造措施,以供参考。

关键词:框架结构;检测;抗震;加固改造

引言

房屋安全性密切关联着人们的生命安全,因此需要加强注重房屋结构的安全性检测,注重房屋使用和结构检测工作。为了更好开展房屋结构安全性检测与加固工作,需要对房屋结构安全性检测鉴定与加固技术进行探究。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,并提出加固改造措施。

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3847mz,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-F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》G B50023-2009的规定,后续年限宜采用40年,按照B类建筑进行抗震鉴定。

图1房屋一层顶、二层顶结构平面布置示意图

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 x 400mm。

2.2结构使用条件调查和构件截面尺寸检测

对照原始建筑设计图纸,现场摸清该建筑的实际作用分布,重点对该楼各楼层进行使用功能的调查,使用功能和结构布置基本与原设计保持一致,未出现超出设计使用荷载的情况。考虑到工程为加层改造,着重对各层竖向受力构件的截面尺寸进行抽样检测,注重抽取中部轴压比较大的框架柱,水平构件按 B 类检测类别进行抽样检测,检测结果显示大部分实测值与设计值的偏差在《混凝土结构工程施工质量验收规范:GB 50204-2015》的允许偏差范围内,但构件的尺寸偏差最大值未超过偏差允许值的 1.5 倍。

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H R B335的要求。

2.4混凝土抗压强度检测

混凝土结构抗压强度检测由于该建筑结构龄期已大大超过1 000 d,现场采用直观可信度高的钻芯法进行混凝土构件的抗压强度检测,钻芯前,选择避开框架柱箍筋加密区部位,对构件损伤小。事先用钢筋探测仪扫描钢筋的位置,避免钻芯过程中损伤钢筋,以便保证钻芯取样的顺利进行。按相应检测类别和样本容量,整楼共抽检 65 根框架柱,110 根框架梁、50 个板类构件,结果显示,框架柱的混凝土抗压强度值在 26.6~41.8 MPa 之间,框架梁的混凝土抗压强度值在 22.3~37.6 MPa 之间,楼板的混凝土抗压强度值在20.9~36.8 MPa 之间。根据《钻芯法检测混凝土强度技术规程》JGJ/T 384-2016计算强度,推定区间的上限值和下限值,确定各检测批的混凝土抗压强度推定值时,可剔除芯样抗压强度样本中的异常值。

2.5房屋倾斜测量

采用投点法对房屋四尾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,倾斜率最大的点为西北尾点X方向,倾斜率为2.70/0,根据《建筑地基基础设计规范》(GB 50007-2011)的规定,多层和高层建筑物的整体倾斜(Hg < 24m时)允许值为40/ 0,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(4-5)/(A-D)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》G B50223-2008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40。④个别框架柱截面最小尺寸小于300mm,个别柱净高与截面高度比小于40。⑤个别框架柱加密区箍筋间距大于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》G B50011进行抗震分析,且按《建筑抗震鉴定标准》G B50023-2009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/mz,B类粗糙度,风载体型系数取1.3;基本雪压取0.20kN/mz。混凝土强度三层柱取26.5M Pa,其余取设计强度C30,纵筋强度等级为H RB335,箍筋H PB235o

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

结构扭转为主的第一自振周期Tt与平动为主的第一自振周期T1至比为0.949,不满足规范要求。两者非常接近,由于振动藕联的影响,结构的扭转效应明显增大。

3)地震作用下层间位移尾和扭转位移比

X方向最大弹性层间位移角为1 / 681,Y方向最大弹性层间位移角为1 / 851,均小于规范限值1/5500。结构在X+方向和X-方向偶然偏心地震作用规定水平力下最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最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)三层悬挑梁有超筋现象,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方向最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最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

根据抗震鉴定结果,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超过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结束语

综上所述,本文通过实际案例分析,对建筑进行全面检测鉴定,提出相应的加固修复设计。利用以上加固技术能够有效处理该建筑框架柱、梁、楼板,全面解决了房屋结构安全性问题,使该建筑能够正常的安全使用,在之后的观察中能够看出该建筑在进行加固处理之后各项性能符合标准。通过此次研究能够对类似建筑物开裂修复安全隐患提供针对性地处理措施,希望能够起到参考性价值。

参考文献

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论文作者:王建云

论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年3期

论文发表时间:2019/5/31

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