尤溪縣某辦公大樓抗震鑒定及加固設(shè)計(jì)

尤溪縣某辦公大樓抗震鑒定及加固設(shè)計(jì)

1抗風(fēng)尚重,建筑材料價(jià)值分析中國(guó)是一個(gè)多地震國(guó)家。地震活躍，分布廣泛。2008年5月12日14時(shí)28分,發(fā)生了以四川省汶川縣為震中的里氏8.0級(jí)大地震,造成人員重大傷亡,建筑物及生命線工程遭到嚴(yán)重?fù)p毀。痛定思痛,反思這次大地震,相當(dāng)多倒塌的建筑結(jié)構(gòu)為砌體結(jié)構(gòu),“無(wú)抗震設(shè)計(jì),無(wú)技術(shù)監(jiān)管,無(wú)施工質(zhì)量保證”,未考慮抗震設(shè)防或者未采取合理的抗震構(gòu)造措施。為此,對(duì)全國(guó)其他地區(qū)的現(xiàn)有建筑,尤其是量大面廣的村鎮(zhèn)砌體結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震鑒定,并對(duì)不滿足鑒定要求的建筑采取適當(dāng)?shù)目拐鸺庸?是防災(zāi)減災(zāi)程序中亟待解決的問(wèn)題。石砌體房屋造價(jià)低廉,取材方便,抗風(fēng)耐濕,耐腐蝕性好,建筑外觀厚實(shí)敦重,在福建地區(qū)的村鎮(zhèn)廣泛應(yīng)用,建筑面積約2000萬(wàn)m2,約有200萬(wàn)人居住。本文以三明市尤溪縣某辦公大樓為例,通過(guò)檢查現(xiàn)有典型石砌體建筑的設(shè)計(jì)、施工質(zhì)量和現(xiàn)狀,按規(guī)定的抗震設(shè)防要求,對(duì)其在地震作用下的安全進(jìn)行評(píng)估,并提出合理的抗震加固措施。2辦公大樓工程建設(shè)概況該辦公大樓位于福建省三明市尤溪縣,建筑面積約3600m2。該辦公大樓原建于1972年,于1974年擴(kuò)建,并于1985年局部加層,整個(gè)工程建設(shè)分二次設(shè)計(jì)、三個(gè)階段施工?，F(xiàn)場(chǎng)照片及分階段施工示意分別詳圖1、圖2。3辦公大樓結(jié)構(gòu)特點(diǎn)(1)上部結(jié)構(gòu)特點(diǎn)該辦公大樓現(xiàn)狀主體結(jié)構(gòu)形式為四層磚石混合結(jié)構(gòu),基礎(chǔ)為干砌亂毛石條形基礎(chǔ)。平面呈倒L形,最大平面尺寸為67.15m,底層層高為4.2m,二層層高為3.8m,三、四層層高為3.4m。底層平面布置示意詳圖3。該辦公大樓樓屋蓋為現(xiàn)澆鋼筋混凝土整體式樓屋蓋,屋面設(shè)置架空隔熱層。最大橫墻間距為11.85m<32m,根據(jù)房屋的空間工作性能,按照《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50003-2001)表4.2.1確定該房屋的靜力計(jì)算方案為剛性方案。該辦公大樓由縱橫墻及石壁柱承重,承重墻體由兩部分組成,外承重墻部分及14軸橫墻為250mm厚石墻;內(nèi)承重墻部分為180mm厚實(shí)心燒結(jié)粘土青磚墻,(C)-(7-14)軸、(G)-(2-6)軸、(H)-(8-19)軸、(C)-(8-13)軸設(shè)置石壁柱填充墻為厚實(shí)心燒結(jié)粘土紅磚墻為后期裝修所建。該辦公大樓除(10)軸、(11)軸承重橫墻未落地外,其余承重墻體布置規(guī)則,上下對(duì)齊,門窗洞口布置規(guī)則。各層均未設(shè)置圈梁,未設(shè)置構(gòu)造柱。(2)砌筑做法檢查該辦公大樓的外承重墻部分及14軸橫墻為250mm厚石墻,水泥砂漿勾縫,勾逢寬度約30mm,現(xiàn)場(chǎng)對(duì)水泥砂漿勾逢進(jìn)行開(kāi)鑿檢查砌筑做法結(jié)果表明,石墻為粗料石塞墊片干砌;(C)-(7-14)軸、(G)-(2-6)軸、(H)-(8-19)軸、(C)-(8-13)軸設(shè)置石壁柱,石壁柱為細(xì)料石坐漿砌筑。石砌體砌筑做法照片詳圖4、圖5。內(nèi)承重墻部分為180mm厚實(shí)心燒結(jié)粘土青磚墻,剝開(kāi)粉刷層部分檢查墻體砌筑質(zhì)量,墻體砌筑砂漿為黃土砂漿摻石灰砌筑,由黃土砂漿摻稻草粉刷,砌筑質(zhì)量較為平整,灰縫較飽滿,部分砂漿粉化。(14)軸一至四層、(7)軸四層分階段施工縫處未設(shè)置接槎處理,形成通縫;外圍石墻、石壁柱與內(nèi)承重磚墻的連接未設(shè)置接槎處理,形成通縫,房屋的整體性較差。(3)抗震構(gòu)造檢查福建省三明市尤溪縣的抗震設(shè)防烈度為6度,抗震設(shè)防類別為丙類建筑。該辦公大樓建設(shè)年代早于1978年抗震設(shè)計(jì)規(guī)范,原設(shè)計(jì)未考慮抗震。隨著我國(guó)科技水平的提高,規(guī)范的規(guī)定有相應(yīng)的突破,并經(jīng)歷1989年規(guī)范和2001年規(guī)范,綜合考慮現(xiàn)有經(jīng)濟(jì)條件,考慮到汶川地震的震害教訓(xùn),本次鑒定按現(xiàn)行規(guī)范《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011-2001)進(jìn)行抗震構(gòu)造檢查。(Ⅰ)該辦公大樓主體結(jié)構(gòu)形式為四層磚石混合結(jié)構(gòu),石墻為粗料石塞墊片干砌,房屋高度為14.8m,房屋層數(shù)滿足《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011-2001)表11.3.2規(guī)定的層數(shù)限值,但房屋的總高度已超出《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011-2001)表11.3.2規(guī)定的高度為13m的限值。(Ⅱ)該辦公大樓底層層高為4.2m,二層層高為3.8m,三、四層層高為3.4m,已超出《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011-2001)第11.3.3條規(guī)定的層高為3m的限值。(Ⅲ)該辦公大樓最大橫墻間距為11.85m,已超出《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011-2001)表11.3.3規(guī)定的最大抗震橫墻間距為10m的限值。(Ⅳ)該辦公大樓樓、屋蓋采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓、屋蓋,滿足《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011-2001)第11.3.5條規(guī)定。(Ⅴ)該辦公大樓在外墻四角和樓梯間四角及隔開(kāi)間的內(nèi)外墻交接處未設(shè)置鋼筋混凝土構(gòu)造柱,不滿足《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011-2001)第11.3.7條規(guī)定的抗震構(gòu)造措施。(Ⅵ)該辦公大樓縱橫墻未設(shè)置圈梁,不滿足《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011-2001)第11.3.8條規(guī)定的抗震構(gòu)造措施。(Ⅶ)該辦公大樓在縱橫墻交接處未設(shè)置構(gòu)造柱,條石采用有墊片干砌,不符合《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011-2001)第11.3.10條規(guī)定的無(wú)墊片砌筑。綜合上述結(jié)構(gòu)抗震分析,該辦公大樓的總高、層高、最大橫墻間距、砌筑方法、構(gòu)造柱設(shè)置及圈梁設(shè)置不符合抗震規(guī)范要求,房屋整體性較差。(4)抗震承載力計(jì)算(Ⅰ)計(jì)算原則本次鑒定按剛性方案進(jìn)行計(jì)算,對(duì)于現(xiàn)澆鋼筋混凝土剛性樓、屋蓋,樓層水平地震剪力按抗側(cè)力構(gòu)件的等效剛度進(jìn)行分配。由于石墻為粗料石塞墊片干砌,本次抗震驗(yàn)算中不考慮石墻的抗震承載力,x向抗震墻(縱墻)與y向抗震墻(橫墻)的抗震承載力均由實(shí)心粘土青磚墻承擔(dān)。砌體抗震墻的剛度,按墻段的凈高寬比ρ分為三種情況:當(dāng)時(shí),只考慮墻體的剪切變形;當(dāng)1≤ρ≤4時(shí),同時(shí)考慮墻體的剪切和彎曲變形;當(dāng)ρ>4時(shí),不考慮該墻體的抗側(cè)力剛度,本次抗震驗(yàn)算不考慮石壁柱的抗震承載力。(Ⅱ)承載力計(jì)算參數(shù)在驗(yàn)算中,辦公樓樓面活荷載取2.0kN/m2,不上人屋面活荷載取0.5kN/m2?；撅L(fēng)壓為0.40kN/m2,地面粗糙度為B類,風(fēng)載體形系數(shù)取1.3?？拐鹪O(shè)防烈度為6度,設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.05g,Ⅱ類場(chǎng)地,設(shè)計(jì)地震分組取第一組,承載力抗震調(diào)整系數(shù)取γRE=1.0。各層承重石墻、磚墻、梁構(gòu)件的截面尺寸按現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)采用,石墻的粗料石強(qiáng)度等級(jí)取MU50,塞墊片干砌勾逢取砂漿強(qiáng)度等級(jí)為0;磚墻強(qiáng)度等級(jí)取MU10,混合砂漿強(qiáng)度等級(jí)取M2.5,柱、梁混凝土強(qiáng)度等級(jí)取C20。(Ⅲ)抗震承載力分析抗震承載力計(jì)算結(jié)果詳表,表結(jié)果表明x向抗震墻(縱墻)與y向抗震墻(橫墻)水平抗震承載力滿足結(jié)構(gòu)安全承載要求。(Ⅳ)抗壓承載力分析高厚比驗(yàn)算結(jié)果表明,除1Q-(F)-(1-7)、1Q-(F)-(14-18)的高厚比略超出允許高厚比外,其余墻體構(gòu)件的高厚比滿足允許高厚比限值。抗壓承載力計(jì)算結(jié)果表明,1Q-(F)-(2-3)縱墻、1Q-(F)-(4-5)縱墻、1Q-(F)-(6-7)縱墻、1Q-(F)-(14-18)縱墻、1Q-(E)-(18-20)、1Q-(B)-(18-20)、1Q-(9、12)-(C-E)橫墻、2Q-(F)-(4-5)縱墻、2Q-(F)-(6-7)縱墻、2Q-(F)-(15-16)縱墻、2Q-(F)-(17-18)縱墻豎向抗壓承載力不滿足結(jié)構(gòu)安全承載要求。(5)上部結(jié)構(gòu)承載狀態(tài)檢查(Ⅰ)檢查原則在全面檢測(cè)的原則下綜合考慮現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)條件,在以下六個(gè)方面有重點(diǎn)的檢查各類構(gòu)件的裂縫情況:(1)對(duì)外承重石墻、石壁柱及內(nèi)承重磚墻進(jìn)行重點(diǎn)檢查;(2)對(duì)縱橫墻交接處進(jìn)行重點(diǎn)檢查;(3)對(duì)門窗間小墻肢進(jìn)行重點(diǎn)檢查;(4)對(duì)屋蓋層進(jìn)行全面檢測(cè);(5)對(duì)承托上部承重磚墻的梁構(gòu)件進(jìn)行重點(diǎn)檢查;(6)對(duì)跨度較大的梁構(gòu)件進(jìn)行重點(diǎn)檢查。(Ⅱ)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)石墻、石壁柱進(jìn)行檢查結(jié)果表明,石壁柱未發(fā)現(xiàn)肉眼可見(jiàn)的明顯裂縫,外縱橫墻交接處未見(jiàn)豎向裂縫,1Q-(H)-(13-14)發(fā)現(xiàn)肉眼可見(jiàn)的貫穿石塊的裂縫(詳圖6照片),所檢裂縫寬度為0.4mm,尚未超出《民用建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》(GB50292-1999)第4.4.6條規(guī)定的裂縫寬度為5mm的限值要求?，F(xiàn)場(chǎng)檢查結(jié)果表明,14軸施工縫處裂縫較多,與續(xù)建施工未設(shè)置接槎措施有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系。梁構(gòu)件未發(fā)現(xiàn)肉眼可見(jiàn)的明顯裂縫,使用狀態(tài)尚屬正常。除(20-21)-(A-E)軸間屋面板構(gòu)件發(fā)現(xiàn)肉眼可見(jiàn)的細(xì)微裂縫,板底多處滲水外,其余板構(gòu)件未發(fā)現(xiàn)肉眼可見(jiàn)的明顯裂縫。(6)該辦公大樓基礎(chǔ)采用亂毛石條形基礎(chǔ),現(xiàn)場(chǎng)對(duì)JC-(15)-(D)、JC-(H)-(13-14)進(jìn)行局部開(kāi)挖,地梁未發(fā)現(xiàn)肉眼可見(jiàn)的明顯裂縫(詳圖7照片)。上部結(jié)構(gòu)傾斜度觀測(cè)結(jié)果表明該辦公大樓現(xiàn)階段尚未產(chǎn)生明顯的整體傾斜,且上部結(jié)構(gòu)未發(fā)現(xiàn)由于基礎(chǔ)不均勻沉降引起的裂縫,地基基礎(chǔ)使用狀態(tài)尚屬正常。(7)綜合上述檢測(cè)鑒定結(jié)果,該辦公大樓的結(jié)構(gòu)安全性等級(jí)評(píng)為Csu級(jí),抗震性能不滿足結(jié)構(gòu)安全要求。4粗料石塞鋪設(shè)和混凝土墻體墻體施工縫的加固施工根據(jù)對(duì)上述石砌體結(jié)構(gòu)抗震性能鑒定,對(duì)抗震性能薄弱的構(gòu)件采取相應(yīng)的抗震加固措施,并增設(shè)抗震構(gòu)造措施,確保石砌體結(jié)構(gòu)的整體性(1)對(duì)該辦公大樓粗料石塞墊片干砌的外承重石砌體墻的灰縫采取壓力灌漿,改善石砌體的砌筑質(zhì)量,提高石砌體的抗剪承載力。(2)對(duì)(14)軸一至四層、(7)軸四層分階段施工縫處、外圍石墻、石壁柱與內(nèi)承重磚墻的連接處采取加強(qiáng)錨固聯(lián)接措施。(3)對(duì)抗壓承載力不滿足結(jié)構(gòu)安全承載要求的部分底層墻體端部增設(shè)構(gòu)造柱。(4)在外墻四角和樓梯間四角