上海某老厂房的抗震鉴定

摘要: 通过对原有结构的结构布置检查、材料强度检测、倾斜和不均匀测量、损伤调查、抗震验算和构造分析,评估老厂房的抗震性能,并提出抗震加固建议。结果表明,尽管原结构使用时间较长,经过抗震加固后插层改建仍是可行的。

关键词: 抗震鉴定;钢筋混凝土建筑;密肋升板结构;结构检测

引言

上海某厂房始建于1975年,建筑面积约为2200m2,结构采用双向密肋板柱结构形式,采用升板技术施工,局部为梁板结构,至今已使用30余年。现新业主计划对其进行插层改建和重新装修,建成现代化的办公楼。根据上海市的有关规定,既有建筑进行加层、改造、改变使用功能、增加使用荷载必须委托有专项资质的单位对建筑物进行抗震鉴定,并提交有关部门审查备案。据此,业主委托上海某检测单位对其进行抗震鉴定。

1. 工程概况

该厂房原建于1975年,建筑面积约为2200m2,结构采用双向密肋板柱结构形式,采用升板技术施工,局部为梁板结构。该厂房在上世纪80年代进行过局部加层改建,在原有A单元屋面层增加一层钢筋混凝土结构。委托单位现拟对该厂房进行插层综合改造,改建为静安区统战部办公楼。根据上海市的有关规定,上海市静安区人民政府机关事务管理所委托上海市建筑科学研究院(集团)有限公司对该厂房进行结构检测和抗震鉴定,提供抗震鉴定报告并提出相关建议,抗震鉴定报告送抗震办审查备案。

2. 抗震鉴定的主要内容

根据国家和上海市的有关标准规范[1] [2] [3],抗震鉴定的主要内容包括:历次改建情况调查;建筑结构布置调查;材料强度检测;房屋倾斜、不均匀沉降测量;结构损伤调查;结合原设计图纸、改建方案、检测结果,按照有关规范评估改建后房屋结构安全性和抗震性能;提出有关抗震加固和整改的建议和措施。

3. 现场检测结果

结构柱:采用破损法和游标卡尺、钢筋探测仪抽检了14根结构柱的截面尺寸和配筋,结果表明:结构柱主筋采用的是螺纹钢,有25、28两种规格,箍筋采用的是8圆钢,结构柱的截面尺寸约为400×500,单面配筋为325或328,部分结构柱保护层厚度偏厚。

混凝土密肋梁的截面尺寸和配筋: 采用破损法和游标卡尺、钢筋探测仪抽检了单体A三、四层和单体B三、四、屋面层的密肋梁,被抽检的密肋梁主筋规格一般为16、18和20的螺纹钢,梁的箍筋均为6@200。部分密肋梁保护层厚度偏厚。

混凝土强度检测: 回弹法抽样检测并经取芯法修正的单体A、B结构柱混凝土强度在28.1~44.9MPa之间,强度平均值为39.8MPa,混凝土强度达到原设计300#(C28)的要求;单体A、B柱帽混凝土强度在37.5~42.5MPa之间,强度平均值为40.2MPa,混凝土强度达到原设计300#(C28)的要求;单体A、B密肋梁板混凝土强度在28.9~38.4MPa之间,强度平均值为35.9MPa,混凝土强度达到原设计300#(C28)的要求。单体A加层柱混凝土强度平均值为42.7MPa,混凝土强度推定值为C40;加层梁混凝土强度平均值为25.3MPa,混凝土强度推定值为C25。混凝土碳化深度除个别构件小于6.0mm外,其余构件均大于6mm。

房屋结构柱倾斜和不均匀沉降检测:采用ZH•ET-1型经纬仪测量了房屋底层角柱棱线的垂直度偏差(测量结果包含原有施工误差,累计总体变形和测量误差),据此分析房屋目前的倾斜情况。检测结果表明:房屋单体A、B均向西向南方向倾斜,向南平均倾斜率为3.1‰和2.7‰,向西平均倾斜率分别为6.2‰和5.9‰,向西倾斜率大于规范限值。采用NA2型水准仪测量房屋的差异沉降,测点位于二层柱底。在所有16个测点中,不均匀沉降有明显规律,与房屋倾斜规律一致,向西向南方向倾斜。

施工质量和损伤情况调查:房屋总体施工质量较好,混凝土浇捣密实,构件表面光洁,平整度较好,绝大部分构件不存在明显孔洞、蜂窝、麻面、夹渣、露筋、钢筋锈蚀等结构缺陷。结构目前存在的损伤主要房屋墙体与密肋升板连接处及单体A后加层屋面存在渗水现象。

4. 抗震验算

依据国家和上海市的现行抗震设计规范和荷载规范[1] [2] [3],采用中国建筑科学研究院编制的建筑结构空间有限元分析与设计软件PMCAD及SATWE-8进行。对厂房原结构进行整体抗震验算,密肋板柱结构按等代框架计算内力和位移,楼面实加恒载根据等代框架实际布置进行相应换算、调整。根据相关规定,房屋为丙类建筑,7度抗震烈度设防,抗震等级为二级,此外根据检测结果,原结构梁、柱、板截面尺寸、配筋按原设计取值。结合初步改建方案、原设计图纸和实测数据所进行的初步分析表明,由于受当时设计水准的影响,房屋的结构体系、抗震构造措施、抗震变形及抗震承载力均不能满足现行抗震规范的相关要求。主要表现为:

1) 房屋两单体主体结构均采用密肋板柱结构,未设抗震墙或其它抗侧力构件,房屋整体抗震性能较差;

2)房屋的周边和楼、电梯洞口周边未设置有梁框架;

3) 房屋附属楼梯间、电梯间及附属用房均为砌体结构体系,仅与主体结构的护墙体连接;

4)房屋单体A和单体B之间的防震缝宽度仅为30mm,小于规范限值;

5)所有结构柱箍筋均无加密区、纵筋间距大于规范限值;

6) 地震力作用下房屋单体A最大层间位移角X方向为1/232,Y方向为1/201;单体B最大层间位移角X方向为1/199,Y方向为1/226,均大于板柱-抗震墙规范限值1/800;

7)单体A和B各层柱承载力普遍不能满足计算要求。

5. 抗震加固建议

针对房屋单体A和B原结构存在的不足,需进行相应的抗震加固。在进行了多个方案的计算和比较后,采取如下措施对房屋单体A和B结构进行抗震加固。具体加固方案如下所述:

1) 将原有主体结构护墙体全部拆除后,在原有护墙体局部区域新增短肢钢筋混凝土抗震墙,墙厚为250mm,抗震墙之间新增钢筋混凝土结构梁,将原有密肋升板边肋扩大截面后与新增结构梁形成整体;

2) 将单体A和单体B的附属楼梯间、电梯间和附属用房从砌体结构体系改造成框架结构体系并与主体结构形成整体;

3)将单体A和单体B之间的防震缝宽度扩大至100mm;

4) 对单体A和单体B所有结构柱扩大截面加固,四边各扩大100mm,加大截面的纵向钢筋植入原有后浇柱帽中,植入深度应满足现行规范要求;

5) 新增钢筋混凝土抗震墙区域的基底应力较大,采用扩大原基础梁结合增设锚杆静压桩的方法进行加固。

6. 结论

基于检测、计算和分析结果,对于该厂房的抗震性能有如下结论:结构体系和抗震构造与现行抗震设计规范的规定不符,存在抗震缺陷;混凝土构件质量较好;基础没有影响使用的倾斜和不均匀沉降。因此在对厂房结构进行全面的抗震加固后,同时对不满足要求的构件采取相应的加固措施进行补强,厂房原结构能够继续使用,插层改建也是可行的。

参考文献:

[1]上海市工程建设规范,《房屋质量检测规程》DGJ08-79-99.

[2]上海市工程建设规范,《建筑抗震设计规程》DGJ08-9-2003.

[3]国家标准,《建筑抗震设计规范》GB50011-2001.

作者简介:

刘辉,男,江西,79.11.24,同济大学,上海市建筑科学研究院科技发展总公司,混凝土加固,助理工程师。