框架结构房屋抗震鉴定及加固措施

丁长鑫，高金宇，王宝媛

（长春工程学院土木工程学院，长春130012）

1 工程概况

某教学楼建于1990年，该楼系一幢3层钢筋混凝土框架结构，采用柱下条形基础，房屋楼面及屋面板均为钢筋混凝土预制多孔板，建筑面积为942m2，整体结构呈矩形，总长度为28.3m，总宽度为14.85m，平、立面形状基本规则，经复核，房屋建筑平面轴线位置及构件尺寸与原设计图纸基本相符。欲确保该教学楼安全，使其在地震设防中达到相关标准要求，满足7度抗震乙类设防要求，根据房屋抗震加固改造提供的技术依据对房屋进行强度校核和抗震鉴定检测，并提出相应的抗震加固建议。

2 结构现状调查复核

现场主要对房屋的建筑结构布置、混凝土强度、构件配筋情况、构件完损状况、房屋沉降与倾斜情况进行了检测，轴线尺寸和各层层高基本符合原设计。

用5m钢卷尺抽样检测梁柱截面尺寸，检测结果中包含装饰层厚度的估计误差，多数梁柱的截面尺寸与原设计基本符合。

图1 一层平面示意图

3 房屋完损状况调查

房屋内、外墙面基本完好，局部有墙面裂缝情况发生；楼地面未见有明显裂缝及损坏情况，房屋两端与其他两幢房屋间接壤的沉降缝处未见有任何沉降差异现象；屋面防水层完好，屋面板底亦未发现渗漏水现象；窗、门未见变形损坏，也未发现有其他明显异常情况。

3.1 倾斜测量情况

现场主要采用DSZ2水准仪、J2－1经纬仪对房屋不均匀沉降和房屋倾斜情况进行了测量，受测设条件所限，部分角点棱线的相对倾斜无法测量。现场实地勘查，房屋基本完好，在外墙和梁柱表面未见裂缝等结构缺陷，房屋角点棱线的相对倾斜率在0.22‰～0.60‰之间，无明显倾斜规律，整体上倾斜率较小，均在规范的允许范围内。测量结果见表1。

表1 教学楼角点倾斜测量结果

3.2 材料检测情况

房屋上部结构采用钢筋混凝土框架结构，混凝土设计强度为C18，框架梁截面尺寸在250mm×（850～1 050）mm 之间，框架柱截面尺寸均为400mm×300mm，框架填充墙为实心标准砖，混合砂浆砌筑；其余填充墙为200mm厚轻质砖墙。该建筑为框架结构，主要针对梁、柱的混凝土进行材料检测，根据JGJ／T23—2001《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》，通过对梁柱混凝土进行抽样，采用回弹法进行强度检测，从检测结果可推定该建筑的混凝土强度可评定为C20，即混凝土强度达到原来的设计强度，检测结果见表2。

表2 梁柱混凝土强度抽样检测结果（回弹法）

4 结构体系鉴定及验算

4.1 结构抗震体系鉴定

本建筑框架结构按二级抗震等级进行鉴定。建筑框架结构全部为现浇混凝土，鉴定结果如下：

（1）框架为双向布置，房屋局部为单跨框架。

（2）柱的截面宽度最小为300mm，箍筋加密区箍筋间距为100mm，箍筋直径为6mm不满足加密区箍筋最小直径。

（3）砌体填充墙与柱刚性连接，砌体填充墙在平面内和竖向的布置基本均匀对称。

4.2 结构抗震体系验算

按照国家标准GB 50023—2009《建筑抗震鉴定标准》、GB 50223—2008《建筑工程抗震设防分类标准》、GB 50011—2001，2008版《建筑抗震设计规范》，考虑抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度0.1g，Ⅳ场地土，根据以上要求对该结构进行抗震体系验算，计算采用中国建筑科学研究院编制的PKPM系列结构设计软件。计算主要条件如下：风荷载：基本风压0.55kN／m2，C类粗糙度；屋面恒载：5.0kN／m2（预制板）；屋面活载：0.5kN／m2（不上人平屋面）；楼面恒载：3.5kN／m2（预制板及80厚现浇楼板）；楼面活载：电教室3.0kN／m2、走廊2.5kN／m2；楼梯恒载：6.5kN／m2；楼梯活 载：2.5kN／m2；墙体荷载：填充墙荷载根据墙体材料取2.5kN／m2和4.5kN／m2；混凝土强度：按照设计强度取C18。

按照抗震设防标准要求，程序计算结果如下。

4.2.1 自振特性

该房屋前三阶自振周期及振型如表3所示，从表中看出，一阶自振周期为0.93s，振型为南北向平动振型，二阶自振周期为0.45s，振型为东西向平动振型，三阶自振周期为0.29s，振型为扭转振型，该房屋的自振特性在合理的范围内。

表3 房屋前三阶自振周期

4.2.2 层间位移

房屋在多遇地震作用下的层间位移角验算结果如表4所示，从表中看出，X向和Y向层间位移角最大分别为1／954和1／538，基本满足规范要求。

表4 房屋在多遇地震作用下层间位移角

4.2.3 柱承载力验算

典型柱轴压比及承载力验算结果如表5所示。从验算结果中可以看出，柱最大轴压比为0.75，满足抗震计算要求，但加密区箍筋设置不满足要求。

4.2.4 梁承载力验算

典型梁承载力验算结果如表6所示，从验算结果中可以看出，梁承载力均可以满足要求。

5 该房屋抗震评定及加固建议

5.1 抗震评定

（1）受检房屋结构体系与原设计基本一致，轴线尺寸和各层层高基本符合原设计；主要受力截面尺寸与原设计基本符合；抽查结构梁、柱实测配筋和混凝土保护层厚度与原设计基本符合；现场实测梁柱板混凝土推定值为C20。

（2）对房屋的抗震承载力进行了验算，结果表明房屋的自振特性在合理的范围内，层间位移验算可以满足要求。

（3）柱箍筋加密区，箍筋直径为6mm，不满足抗震构造加密区箍筋最小直径要求。

5.2 抗震加固建议

（1）按照7度抗震设防下的重点设防类及B类建筑对该结构体系及抗震构造进行了鉴定，结果表明：柱端箍筋配筋面积尚有不足，加密区箍筋直径过小，建议在底层柱端粘贴碳纤维布，改善柱的延性。

（2）对房屋宽度ω≥0.2mm裂缝进行封闭处理（裂缝宽度ω＜1mm注入修补胶液；ω≥1mm采用改性水泥注浆料），保证正常感观和正常功能使用要求。

（3）西北角外置楼梯两个方向均为单跨结构，该楼梯为房屋主要通道，人员较为集中，为保证该楼梯的可靠性，应进行适当的加固处理，对外置楼梯四角适当增设落地支撑柱，增强楼梯的整体稳定性。加固示意图如图2所示。

表5 典型柱轴压比及承载力验算结果

表6 典型梁承载力验算结果

图2 加固示意图

6 结语

该房屋建筑结构布置、构件截面尺寸及配筋与原设计一致，整体施工质量良好。房屋梁、柱混凝土强度满足设计强度的要求，应对底层柱及外置楼梯进行适当加固。

在对工程进行检测加固前一定要对建筑物的结构特征、几何尺寸、材料性能以及使用情况进行详细的调查和检测，为加固设计提供可靠的依据。

在加固设计时，应充分考虑原设计规范和目前新规范之间的差异，重新建模计算，对原设计在新规定的条件下进行承载力复核和抗震验算并根据实际条件提出相应合理的加固建议。

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