針對某工程安全性檢測與加層加固設(shè)計的研究
【關(guān)鍵詞】磚混結(jié)構(gòu)；檢測；加層；加固設(shè)計
1.工程概況
某工程(中學(xué)教學(xué)樓)始建于1989年，本為主體4層(兩側(cè)為3層)磚混結(jié)構(gòu)，如圖1所示，1軸～5軸原為3層，與主體結(jié)構(gòu)之間設(shè)置60mm寬的伸縮縫。在1998年校方將原兩側(cè)3層直接加層為4層，所有房間全部作為教室使用。該教學(xué)樓東西長74m，寬為11．3m，總建筑面積約3345m2；采用水泥砂漿砌筑毛石基礎(chǔ)，樓屋面板為混凝土預(yù)制空心板(兩側(cè)后加4層為現(xiàn)澆屋面)、不上人屋面。原設(shè)計基礎(chǔ)、梁、板、柱的混凝土強度均為C20；基礎(chǔ)墻身采用機制紅磚，用M7.5水泥砂漿砌筑；上部磚墻用M7.5混合砂漿砌筑。由于學(xué)校辦學(xué)規(guī)模的擴大，校方準(zhǔn)備將原(兩側(cè)加層后)結(jié)構(gòu)加至5層，仍作為教學(xué)使用。為確定該建筑物加層后的安全性狀態(tài)，對該建筑主控受力構(gòu)件的承載能力進行檢測，并根據(jù)相關(guān)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的檢測結(jié)果，對其加層后的結(jié)構(gòu)整體進行設(shè)計驗算，提出加層后需對原結(jié)構(gòu)加固處理的相關(guān)方案。
2安全性檢測結(jié)果及分析
2．1基礎(chǔ)檢測
選取1-D、6-E兩拐角處的基礎(chǔ)，將其上部回填土開挖至基礎(chǔ)底面，根據(jù)現(xiàn)場勘測，結(jié)合原基礎(chǔ)施工圖及地質(zhì)勘查報告，檢測結(jié)果表明：該教學(xué)樓基礎(chǔ)為墻下條形毛石基礎(chǔ)，基礎(chǔ)寬度1．6m～1．9m，基礎(chǔ)埋深在1．5m左右，表層為30cm混凝土磚石墊層，其下為粉質(zhì)黏土，平均厚度1．69m，由此可見該教學(xué)樓基礎(chǔ)坐落在1層粉質(zhì)黏土上，該土層的層底坡度小于1．2％，滿足規(guī)范要求，為均勻地基。
2．2墻體的檢測
2．2．1外觀檢測
從外觀觀察，原4層中部房間的圈梁與墻體間存在較為明顯的裂縫，并有滲水現(xiàn)象。通過裂縫顯微鏡觀測，其最大裂縫寬度為0．18mm。經(jīng)分析該裂縫主要是由于溫度變化導(dǎo)致材料之間的不均勻收縮引起的。
2．2．2水泥砂漿強度檢測
采用筒壓法對墻體水泥砂漿的強度進行了檢測，每層隨機抽取2個測區(qū)，每個測區(qū)取三組試樣。檢測結(jié)果表明：本教學(xué)樓墻體砌筑砂漿的強度等級總體可推定為M1O；而在原設(shè)計中該教學(xué)樓的上部墻體砌筑砂漿強度等級為M5，說明該教學(xué)樓的實際砌筑砂漿強度較好，能較好地滿足原設(shè)計要求，最終按照原設(shè)計強度將該教學(xué)樓墻體砌筑砂漿強度等級評定為M5。
2．2．3砌體(燒結(jié)磚)抗壓強度檢測
采用磚強度直接取樣法對此教學(xué)樓的磚砌體的抗壓強度進行了檢測。所取磚樣抗壓強度試驗結(jié)果表明，本教學(xué)樓承重墻燒結(jié)磚的抗壓強度平均值為13.8MPa，抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值為6.8MPa，根據(jù)《燒結(jié)普通磚強度等級劃分規(guī)定》，可得出此建筑的砌塊(燒結(jié)磚)抗壓強度等級總體推定為MU1O。與原設(shè)計該教學(xué)樓的磚砌塊強度等級相同，因此該教學(xué)樓的磚砌體強度等級綜合評定為MU1O。
2.3鋼筋混凝土粱的檢測
2.3.1外觀檢測
從外觀觀測，3層兩側(cè)所有承重大梁均存在較為明顯的裂縫，裂縫出現(xiàn)的位置大都集中在梁的跨中部位，部分梁在跨中存在上下貫通裂縫，從梁截面底端一直延伸至頂端；通過裂縫顯微鏡觀測，其最大裂縫寬度為0.3mm。3層兩側(cè)承重大梁中部裂縫主要是由于兩側(cè)加層后荷載變化導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的裂縫寬度增加。
2．3．2碳化深度檢測
在混凝土表面鑿孔、向孔內(nèi)噴灑1％的酚酞溶液，已碳化的混凝土不變色，未碳化的混凝土變?yōu)榧t色，用游標(biāo)卡尺測量已碳化與未碳化混凝土交界面到混凝土表面的垂直距離，即為混凝土的碳化深度值；根據(jù)現(xiàn)場情況，隨機抽取測點對每層的混凝土構(gòu)件碳化深度進行檢測，檢測結(jié)果發(fā)現(xiàn)該樓的混凝土碳化較為嚴(yán)重，每層抽取的3個～5個點(兩側(cè)后加層部分除外)其碳化深度均大于45mm，屬于中重度碳化。
2．3．3混凝土抗壓強度檢測
對于構(gòu)件混凝土抗壓強度的測試，根據(jù)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的重要性及現(xiàn)場操作的可能性，對屋面混凝土主控構(gòu)件主要采用回彈法，用鉆芯法(修正量法)進行修正，并用超聲一回彈綜合法進行驗證；對樓面梁、構(gòu)造柱、圈梁等構(gòu)件混凝土抗壓強度主要采用回彈法、超聲一回彈綜合法進行檢測。對每層檢測構(gòu)件的數(shù)量，按照《建筑結(jié)構(gòu)檢測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(GB／T50344-2004)最小樣本容量數(shù)確定。根據(jù)現(xiàn)場檢測數(shù)據(jù)綜合分析判定：1層～4層主梁、圈梁、1層～2層挑梁修正后的混凝土強度推定值均大于20MPa，3層～4層挑梁修正后的混凝土強度推定值為15MPa，原設(shè)計該樓上部結(jié)構(gòu)所有構(gòu)件混凝土強度等級均為C20，因此1層～4層主梁、圈梁、1層～2層挑梁混凝土強度等級可綜合推定為C20，3層～4層挑梁混凝土強度等級可綜合推定為C15。
2.3.4梁的配筋情況檢測
本工程檢測中采用PS200型系統(tǒng)鋼筋探測儀對部分主要承重梁的鋼筋分布情況進行了檢測。根據(jù)掃描結(jié)果分析判定：該建筑物的承重主梁、挑梁及封口梁的主筋和箍筋的配置與原圖基本吻合。
3加固范圍的確定及加固設(shè)計方案的確定
3.1加固范圍的確定
加層設(shè)計要求在原有的標(biāo)準(zhǔn)層基礎(chǔ)上再增加一層，首先依據(jù)現(xiàn)場實測分析的數(shù)據(jù)，驗算加層后的地基基礎(chǔ)、墻體結(jié)構(gòu)、混凝土構(gòu)件等能否滿足承載力和正常使用極限狀態(tài)的要求，根據(jù)其驗算結(jié)果來確定加層加固構(gòu)件的范圍。
3.1.1基礎(chǔ)驗算復(fù)核及分析
按照選定的組合系數(shù)，對上部恒荷載和活荷載進行組合，計算出傳至基礎(chǔ)上部的荷載值，選用其每一種不同截面尺寸和配筋的基礎(chǔ)上部荷載的最大值對該地基基礎(chǔ)的承載能力進行驗算。由于原設(shè)計(89規(guī)范)時采用的地基承載能力標(biāo)準(zhǔn)值，在驗算過程中將原標(biāo)準(zhǔn)值轉(zhuǎn)化為地基承載能力特征值計算，計算結(jié)果表明有兩道橫墻的基礎(chǔ)寬度滿足不了加層后的設(shè)計要求，其寬度相差200mm。但考慮到該建筑建成已有一定年代，且地基土層分布比較均勻，下部土體無軟弱下臥層，地基土受壓固結(jié)，其承載能力會有所提高，根據(jù)該地區(qū)的相關(guān)經(jīng)驗并取其地基原狀土進行實驗室試驗，可推定其地基承載能力較原設(shè)計提高15％左右。據(jù)此，進行重建筑與結(jié)構(gòu)設(shè)計l新驗算，原設(shè)計基礎(chǔ)能完全滿足加層后的承載能力要求。
