本文结合工程实例,从结构承载力验算、混凝土抗压强度检测、现场勘查、框架整体情况等方面对其结构安全鉴定进行了详细分析阐述,并对其加固处理措施进行了深入分析探讨。
关键词:框架结构;安全鉴定;抗压强度;加固处理
1工程概况
湖南益阳某综合办公楼建筑原设计为五层宿舍,现改为六层,作商业及办公楼用,钢筋混凝土框架结构,该房屋底层高为4.5m,建筑总高为21.4m,高宽比为3。框架柱截面尺寸为450mm×550mm,主要柱网尺寸为5.0m×7.0m,房屋粱、柱配筋相对较小,结构采用双向布置,见图1。
为了评估该房屋的安全性,对其现状进行查勘,主要是检查该房屋是否有裂缝、倾斜及结构损坏;对房屋主要构件的材料强度进行检测,主要是检测粱、柱构件的混凝土抗压强度;对房屋结构承载力进行验算等,并对房屋结构进行安全性鉴定。
2综合楼结构安全鉴定
为了更好的对该房屋进行检测,本次安全性鉴定工作,先对该房屋的承载力进行验算、分析计算结果,并时承载力较大,配筋不足的主要构件进行重点检查。
2.1承载力验算
采用PKPM软件对该房屋结构进行承载力验算,在验算中粱混凝土抗压强度等级取为C25,柱混凝土抗压强度等级取为C25和C30两种,二层Y 粱(短向为Y向)及底层柱X 向配筋情况见表1、表2 ,其中Y向粱从( 1 ) 轴到(11) 轴编号为Ll到L1l,柱编号Z1A为( 1 )×( A) 轴柱。在计算荷载中,楼面及上人屋而使用荷载取2.0 kN/m2;基本风压为0.7kN/ m2,地面粗糙度为B类;抗震改防烈度取为7度,框架抗震等级为三级。
由表1看出,梁端负弯矩处计算配筋比实际配筋大,初步评估Y向梁无法满足承载要求。由表2看出,柱在C30砼强度等级下计算配筋与实际配筋相差不多,除2根柱外其余配筋满足实际承载需要。
计算结果还表明,楼层最大位移角为地震组合作用下的位移角,最大值为1 /535(见表3),不满足《建筑抗震设计规范》1 /550的限值要求,建筑物的振动周期见表4 。
2.2混凝土抗压强度检测
根据结构承载力验算结果,有针对性的对梁、柱构件采用回弹法检测其混凝土抗压强度,主要是底层柱及各层Y向梁砼抗压强度,其中底层柱抗压强度检测结果见表5。从上面表2中可看出,(A)轴柱只有在C30的砼强度等级下计算配筋才与实际配筋相差不大,于是检测强度时对(A)轴柱进行重点检测,检测数量较多,看实际强度与计算强度是否相符。
根据《回弹法检测混凝上抗压强度技术规程》对表5柱构件进行按批评定,得出所检柱构件混凝土抗压强度推定值为30.9MPa,满足C25强度设计要求。所检梁构件混凝土抗压强度推定值满足C25强度设计要求。从回弹检测结果可看出,对该房屋砼强度标号梁取C25、柱取C30进行承载力验算是可行的,也是有效的。2.3现状勘查
现场根据结构计算结果,底层柱端及Y向粱端负弯矩处钢筋较大,对结构进行检查时重点检查这些部位的结构裂缝。检测结果表明,梁端出现细小裂缝,虽然裂缝宽度不大,但与受力有一定关系。对外墙及柱表检查未见明显结构裂缝缺陷。
房屋最大倾斜值为0.18%未超过《民用建筑可靠性鉴定标准》0.22%的结构侧向位移限值,且测点倾斜方向不具有一致性,表明上部结构未产生明显整体倾斜。
2.4框架整体情况
根据《建筑抗震鉴定标准》对该框架进行抗震鉴定:
1)该房屋结构体系为双向框架结构体系,满足规范要求;
2)柱截面边长均大于300mm,梁、柱箍筋为Φ8,加密处间距为100 mm,满足规范要求;
3)填充墙无明显开裂或与框架脱开;主体结构构件无明显变形、倾斜或歪扭。所检柱、梁构件混凝土最低强度为25.0MPa,满足规范要求。
由上部结构未产生明显的整体倾斜及地基不均匀沉降产生的裂缝,地基基础结构安全性间接评定满足要求。根据结构承载力验算及梁裂缝检查结果,须对原框架上部结构进行加固处理。
3框架结构加固处理方案
由前面的分析计算可看出,在砼标号粱为C25、柱为C30的情况下,框架柱除少数外配筋基本满足要求,而Y向框架梁端负弯矩处配筋则普遍不足,并且与实际配筋相差较大。为了有效的解决这种问题,提出了以下的一些加固方案:
1)扩大柱截面法,增加其侧向刚度;
2)改变Y向梁受力特性,在梁中点处增加构造柱;
3)增加Y向梁两端截面,即采用粱端加翼缘法;
4)考虑到梁端负弯矩处配筋,较大可能是由于水平荷载作用框架侧向刚度不足造成的,对其Y向采用增加剪力墙的方法。
建筑物在7度地震作用下的最大位移角及振动周期见表6,二层Y向粱及底层柱X向配筋情况见表7、表8 ( 表中“-”为剪力墙布置处的梁柱配筋未写出) 。
由表6至表8可看出,该房屋采用增加剪力墙法加固效果最明显。增加剪力墙后,房层侧向刚度得到极大的提高,楼层Y向最大位移角由原来的1/535降到l/1751,周期由原来的1.23降到0.67秒,同时显著的降低了梁端负弯矩配筋及柱的配筋,较好地解决了梁、柱配筋不足的问题。
4结论
4.1在本次检测鉴定中,改变了以往常用的先对结构现场进行检测,再到结构承载力分析计算,最后综合分析得出鉴定结论的方法,而是采用了先对房屋结构按设计及现场构件情况进行初步验算,再对结构进行有目的、有针对性的检测,最后综合分析得出鉴定结论,这样做的优点可以避免检测的盲目性,减少对非主要构件中,非薄弱环节的检测时间。
4.2在对该建筑物的分析计算中可以看出,若没有采取一些特别措施加强框架侧向刚度,高宽比较大的扁型框架结构在水平荷载(地震或风载)的作用下,虽然它也是多层构架,但它的一些结构特性则表现为高层建筑的性质,框架梁端、柱配筋都较大,在检测时需要特别注意这些地方,看它是否产生裂缝或变形、配筋是否满足。
4.3从前面几种加固方法分析比较可以看出,对这种扁型的框架结构最为有效的加固方法是对其增加剪力墙,因为剪力墙不仅可以提高它的侧向刚度,还可以较好的抵抗框架的水平剪力。