上海原圃投资发展有限公司 上海 200233
摘要：某砖拱屋面粮仓约建于20世纪60年代，跨度约14m，主体结构为素混凝土拱，屋面为砖砌望板。为给改造方提供详细的建筑结构图纸及加固方案，检测人员根据现场实际情况对建筑结构进行了详细的测绘，对其发展历史进行了详细的调查，同时对主要结构材料性能进行了大量现场试验，根据检测数据，进行荷载分析及结构建模计算，同时根据房屋现状进行结构体系分析，根据计算和分析得出结构薄弱点，然后针对薄弱点进行有针对性的加固设计。
关键词：砖拱屋面；素混凝土拱；检测；结构加固
1.工程概况
某砖拱屋面粮仓位于浙江省嘉兴市，约建于20世纪60年代，为地上一层砖拱结构，建筑面积约670平方米，无建筑结构图纸。粮仓的建筑是当时很新潮的仿苏联建筑，结构是混凝土的连续拱，顶部是很少见的砖砌望板，砖砌拱望板省材料到极致，连椽子都没有，把砖拱发挥到极致，但由于缺乏隔热，现代很少用，是从传统建筑到现代建筑过渡的典型手法。粮仓地面的径向有三条沟，俗名“土地笼”，是用于粮仓通风。解决了由于高温、高湿的环境下大气中的水分子渗入仓内，引起仓壁和粮堆表层结露，造成仓内局部水分增高，粮食含水量变化大，需要人工不断翻堆的问题。
2.检测内容
根据委托方要求及相关规定，本次检测为房屋综合质量检测，主要检测内容有（1）调查房屋建造信息资料、历史沿革等；（2）收集、补充、核对房屋的建筑平、立、剖面图及结构平面布置图；（3）抽样检测主要结构材料力学性能；（4）测量房屋现有的倾斜和不均匀沉降；（5）损伤调查；（6）荷载调查；（7）抗震构造分析；（8）结构安全性分析；（9）结构验算及分析。
3.现场检测
3.1 被检房屋建筑、结构布置测绘：
因委托方无法提供被检房屋正式建筑结构图纸，现场检测人员对被检房屋的建筑结构布置、轴线尺寸、层高、构件尺寸进行了测绘，主要测绘成果见图3.1。
图3.1 剖面图
3.2 混凝土强度及碳化测试：
现场采用回弹法对被检构件的混凝土强度进行了抽查检测，检测依据为《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》（JGJ/T 23-2011）。检测结果表明：被检混凝土构件表观质量一般，被检构件混凝土表面碳化深度大于6mm，混凝土龄期约15000天，混凝土龄期修正系数0.89；混凝土构件强度等级可推定为C20。
3.3 墙体砌筑砖强度检测：
现场采用回弹法对被检房屋主要承重墙体的砖强度进行了随机抽查检测，检测依据为《砌体工程现场检测技术标准》，检测结果表明：所测承重墙砖强度推定等级均为MU10，具体结果见下表。
3.4 墙体砌筑砂浆强度检测
现场采用回弹法对被检房屋主要承重墙体的砌筑砂浆强度进行了随机抽查检测，检测依据为《砌体工程现场检测技术标准》，检测结果表明：砌筑砂浆粉化酥松严重，所测承重墙体砌筑砂浆强度推定等级小于M1。
3.5 房屋变形测量：
现场采用全站仪对被检房屋屋檐底高差进行测量，依据为《建筑变形测量规范》，测量结果表明：西侧粮仓沉降差率均满足《地基基础设计规范》规定的4‰限值要求；东侧粮仓测部分测点沉降差率为6.33‰，超过《地基基础设计规范》规定的4‰限值要求，但小于《危险房屋鉴定标准》规定的10‰。
3.6 损伤调查：
现场对被检房屋室内外可见部位的损伤进行了全面调查，房屋目前存在的主要损伤为砌筑砂浆风化严重，墙面抹灰空鼓开裂、局部脱落；山墙开大洞、墙体开裂；砖拱屋面根部变形开裂；部分门洞遭到人为损毁，室内墙面、素混凝土拱、屋面过火。
4.结构计算分析
4.1 粮仓素混凝土拱结构计算分析
本计算按照《建筑结构荷载规范》GB50009-2012、《混凝土结构设计规范》GB50010-2010（2015年版）、等现行地方和国家标准，采用MIDAS GEN对粮仓拱结构进行计算（素混凝土拱，截面尺寸220mm×300mm）。
1.构件强度：
（1）混凝土强度：C20（实测）
（2）钢筋强度：Ⅰ级钢筋fy=210MPa
2.荷载：
（1）拱上方砖砌体按平均高度1m考虑附加恒载：18×0.24×1=4.32kN/m
（2）屋面砖拱根部圈梁240×200附加恒载：25×0.24×0.2=1.2 kN/m
（3）屋面砖拱附加恒载：18×0.06×3.5=3.78kN/m
（4）屋面拱上方砖砌椽条附加恒载：18×0.4×0.06×3.5×48/14=5.2kN/m
（5）屋面机瓦附加恒荷载：20×0.02×3.5=1.4 kN/m
（6）屋面活载：非上人屋面1.75kN/m
3.计算结果：
从计算结果可知：素混凝土拱圈所有断面均受压，压应力范围3.7~11.3N/mm2，最大压应力出现在拱顶和1/3拱高处，最大压应力大于C20混凝土强度设计指标（9.6 N/mm2），故拱圈受压不满足设计要求。
4.2 粮仓安全性分析
1、地基基础：房屋个别测点稍有不均匀沉降，上部结构两端有一定的不均匀沉降产生的裂缝、变形等结构性损伤，但小于《危险房屋鉴定标准》中限值，故被检房屋地基基础可评为无严重静载缺陷。
2、屋面板：屋面板为砖砌拱结构，部分砖拱根部与墙体连接处开裂，主要出现在粮仓两端；个别屋面拱表面有裂缝，局部碎裂，有松动迹象；部分区域因屋面漏水，积尘，导致砖拱屋面抹灰潮湿发霉，砂浆强度下降。与砖拱配合设置的混凝土拉杆尺寸为60mm×130mm，截面偏小，长细比不满足规范要求，另外未全部通长设置，对砖拱受力不利。
3、上部结构：主要承重结构为素混凝土拱，未配置钢筋，不满足耐久性要求，同时拱圈受压较大，截面偏小，计算分析表明压应力超过设计值，存在一定的安全隐患。西侧粮仓局部区域遭受火灾影响，火源约在3~4/A轴附近，对该区域素混凝土拱的强度有一定的影响，其他区域约1.8m以上受到高温烟熏影响，主要对表面抹灰层影响较大。
4、构造分析：粮仓西山墙均遭到大开洞破坏，墙体上方及角部均有因破损造成的结构性裂缝，存在一定的安全隐患。
5、结构验算结果表明：素混凝土拱圈承载力不满足计算要求。
5.检测结论
（1）现场测绘成果见图3.1，原混凝土构件强度等级可推定为C20，粮仓拱圈为素混凝土，未配置钢筋；被检房屋所测砖强度等级可评为MU10，砌筑砂浆老化严重，强度等级推定为小于M1；粮仓局部测点间沉降差率为6.33‰，超过《地基基础设计规范》规定的4‰限值要求，但小于《危险房屋鉴定标准》规定的10‰。
（2）目前被检房屋主要损伤为：砌筑砂浆风化严重，墙面抹灰空鼓开裂、局部脱落；东侧山墙开大洞、墙体开裂；砖拱屋面根部变形开裂；部分门洞遭到人为损毁，室内墙面、素混凝土拱、屋面过火。
（3）结构计算和安全性分析表明：粮仓素混凝土拱承载力不满足计算要求，屋面部分砖拱周边变形开裂，存在一定的安全隐患。
6.加固方案
（1）粮仓素混凝土拱采用增大截面加固，同时在拱下方设置拉杆，以此平衡拱的水平推力；对砖拱屋面下方增设一层钢丝水泥砂浆面层加强，同时在砖拱屋面两侧拱脚增设拉杆以限制砖拱的水平位移。
（2）外墙整体建议采用采用钢丝网水泥砂浆面层加强，规格16号镀锌钢丝网20mmx20mm满敷，以改善墙体的耐久性。
（3）墙体裂缝采用压力灌浆加固补强法修复，借助于压缩空气，将复合水泥浆液、砂浆注入砌体裂缝，达到恢复结构整体性，提高砌体强度和耐久性。具体修缮位置应以现场实际来确定。
（4）针对局部屋面粉层脱落老化部位，拆除原始抹灰，重新挂钢丝网后采用聚合物砂浆抹面修缮，具体修缮位置应以现场实际来确定。
参考文献：
[1]国家标准：《建筑结构检测技术标准》（GB/T 50344-2004）
[2]国家标准：《砌体工程现场检测技术标准》（GB/T50315-2011）
[3]国家标准：《建筑结构荷载规范》（GB 50009-2012）
[4]国家标准：《混凝土结构设计规范（2015年版）》（GB 50010-2010）
[5]国家标准：《砌体结构设计规范》（GB 50003-2011）
[6]行业标准：《建筑变形测量规范》（JGJ 8-2016）
[7]行业标准：《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》（JGJ/T 23-2011）
论文作者:关伟娜
论文发表刊物:《防护工程》2019年10期
论文发表时间:2019/8/16
标签：屋面论文; 混凝土论文; 粮仓论文; 结构论文; 强度论文; 砂浆论文; 房屋论文; 《防护工程》2019年10期论文;