城市老旧小区房屋安全性鉴定及抗震性能探究
徐亦华
苏州市建设工程质量检测中心有限公司 215000
摘要:城市老旧小区由于其建造时间久远、保存状态差,已发现一系列安全隐患,影响了房屋后期的正常使用。为了保证人民的居住安全,掌握老旧小区房屋结构的整体状态,需要进行安全性鉴定和抗震鉴定。本文通过具体案例,介绍了现场检测与结构建模相结合的鉴定方法。通过对房屋进行安全性和抗震鉴定评级,并根据分析结果判断房屋的安全性、结构完整性、抗震性能等,为后续的房屋加固或者修复提供技术支持。
关键词:老旧小区;房屋安全隐患;安全性鉴定;抗震鉴定
上世纪80-90年代,受时代背景和经济条件的限制,为解决居民的住房问题,建造了大量小户型住宅小区,多为三至六层的砌体结构房屋。虽可以保障人民基本居住需求,但是功能单一、结构简单且无电梯,在时代发展下已经无法满足居民的多样化生活需求,影响了人们的生活质量。房龄渐长且疏于维护,更造成了设施老化、环境卫生差、消防安全条件差等问题。同时,相对落后的建造水平和施工质量导致这批房屋集中出现了房屋裂缝、倾斜、钢筋裸露锈蚀等涉及房屋安全的问题。因此有必要对老旧小区房屋的安全性和抗震性能进行鉴定,并调查房屋结构的完整性、损伤程度、使用功能等情况,为后期改造和翻新、整修提供依据。下文通过实际案例做具体分析。
一、工程概况
本文选择的城市老旧小区房屋约上世纪80年代初建造,建筑面积1156.17 ㎡,房屋高度12.4m。居住区为三层砌体结构,附带三层框架结构公共平台,不同结构体系间设缝脱开。柱下采用独立基础、墙下为条形基础;房间设预制板楼盖、卫生间及公共平台为现浇板;屋面为有檩系坡屋面。建筑物抗震防烈度为7度(0.10g),设防类别为标准设防类。建筑立面图如图1所示。
二、鉴定内容和方法
鉴定前需结合委托方提供的工程技术资料以及前期踏勘了解的现场鉴定条件,制定鉴定方案。由于建造年代久远,该房屋建筑、结构设计图纸已经遗失,故需进行全面的调查与检测。
内容包括:调查了解房屋周围的自然环境条件、外观、损伤情况、周围小区情况;测量房屋各层高度、隔墙及门窗洞口位置、调查各开间房屋使用功能并绘制建筑图;检测基础形式和尺寸、主体结构各构件尺寸、主要承重构件材料强度与钢筋配置并绘制结构图;对房屋倾斜和变形情况进行检测;根据检测结果建模计算,确定各结构构件承载力,并根据国家规范要求进行安全性和抗震的鉴定评级。
三、现场调查和检测结果
房屋现状与周边环境调查
现场调查发现,本工程所在场地地质稳定,周边无施工影响。房屋在使用期间无明显改、扩、接、加建的情况。房屋原使用功能为三层宿舍楼,采用集中式卫生间。由于房屋老旧,大部分住户已搬出,房间处于空置状态,仅余一、二户居民居住。根据现场测量后复原的标准层建筑平面图如图2所示:
外观质量和损伤情况调查
全面排查发现,房屋外观质量较差、局部损伤严重。上部承重结构存在问题包括:墙体存在多道纵向和横向裂缝;楼板钢筋保护层破损、钢筋裸露锈蚀;梁构件破损、钢筋裸露等。同时,还发现楼面出现了磨损、砂化、裂缝等问题;外抹灰大面积剥落、风化严重;内抹灰鼓包、卫生间区域发霉、渗水;吊顶变形、破损;门窗松动掉落、油漆剥落;阳台栏杆漏水、锈蚀等。
基础检测
为测量基础埋深以及基础形式,选取两处典型位置开挖。B×1~2轴线处埋深1.1m,为条形砖基础,基础宽度780mm;6×0D轴线处埋深1.8m,为钢筋混凝土独立基础,基础尺寸2800×2800。开挖时观察基础保存完好,条形砖基础没有松动和掉落、变形等问题,钢筋混凝土独立基础表面未见酥碎、破损情况。
材料强度检测
检测砌体结构砖墙抗压强度时,采用回弹法检测砖强度等级、贯入法检测砂浆强度等级,并根据规范公式计算出相应的砖抗压强度设计值,用于验算砖墙的抗压承载力。经现场实测得到该房屋一~三层烧结普通砖强度推定等级为MU7.5[1]、砂浆强度为推定值1.3MPa[2]。
检测梁、板、柱钢筋混凝土构件时,采用回弹法检测混凝土构件强度,现场实测得到梁、板、柱混凝土构件推定等级为C15[3]。对于钢筋配置,采用局部破损结合钢筋探测仪方法进行检测,对于此类无图纸项目,应尽可能查清不同受力部位的混凝土构件钢筋配置,并按同类归并的方式,复原结构平面图纸,如图3所示:
抗震构造措施检测
抗震计算和抗震构造措施核查是抗震鉴定的两大重点。现场检测时,应根据《建筑抗震鉴定标准》GB50023-2009[4]中A类砌体房屋的具体要求逐条排查抗震构造措施,包括:墙体厚度、房屋层数、房屋总高度、横墙间距、砖强度、砂浆强度、混凝土强度、圈梁设置、梁箍筋间距、砌体填充墙拉筋间距等。现场检测发现,该房屋未设置圈梁、砌体填充墙与框架柱未设拉结筋且窗间墙间距过小,不符合规范要求。
房屋倾斜检测
房屋倾斜度也是反映房屋安全性能的重要指标。本工程采用电子经纬仪结合钢卷尺对房屋主体结构倾斜度进行检测。统计房屋四角倾斜量,其中14×A轴阳角位置倾斜量最大,为东北方向12.2mm,折算倾斜率1.2‰,未超过《建筑地基基础设计规范》GB 50007-2011[5]第 5.3.4 条规定的允许值(4.0‰),符合规范要求。
结构承载力计算
结构承载力计算是安全性鉴定和抗震鉴定的重要组成部分,直观反映了结构构件承载相应荷载作用的能力。本工程使用PKPM软件建模计算,将现场检测复原的结构构件尺寸和性能参数输入模型中,并依据《建筑结构荷载规范》GB 50009—2012 [6]选取对应功能的使用荷载。进行安全性鉴定时,采用与房屋建造年代相符的相关规范,并不计地震作用。进行抗震鉴定时,采用现行规范的相关参数,并按后续使用年限折减地震作用。结构计算模型如图4所示:
软件通过对比结构构件的抗力和作用效应,验算其承载能力。计算结果显示,地基基础承载力验算通过,但是一、二层有多处墙体抗压承载力不足,二、三层走廊悬挑梁抗弯承载力不足,二、三层多处楼板抗弯承载力不足。
四、安全性鉴定和抗震鉴定评级
1.安全性鉴定
依据《民用建筑可靠性鉴定标准》GB 50292-2015[7]对该房屋进行三个层次的安全性鉴定评级。
第一层次的鉴定以每个构件为单元,按承载能力、构造、不适于承载的位移或变形、裂缝或其它损伤四个方面评价其安全性等级(共au、bu、cu、du四个等级,由高到低),取四个方面评价最低的等级记录。
第二层次的鉴定分地基基础和上部承重结构两个大类。其中地基基础承载力验算通过,且未发现沉降裂缝、变形等损坏现象,其鉴定等级为Au;上部承重结构由结构承载功能、结构整体性、结构侧向位移三个方面综合评定。结构承载功能安全性等级是由第一层次鉴定统计的各构件安全性等级,分楼层、分重要性、分构件种类,按一定规则统计得到,结果为Du;结构整体性主要评价结构布置是否合理,由于房屋检测时未见圈梁、构造柱,其安全性等级为Cu;结构侧向位移经检测满足规范要求,为Au。综合以上三项,上部承重结构鉴定等级取最不利值,为Du。
第三层次的鉴定为最后一级鉴定,分为地基基础、上部承重结构、围护系统承重结构。由于房屋结构形式为砌体结构,围护系统承重部分并入上部承重结构。综合判定房屋安全性等级评定为Dsu级,即安全性严重不符合标准对Asu级的规定,严重影响整体承载,需立即采取有效加固处理措施。
2.抗震鉴定
本工程约上世纪80年代初建造,后续使用年限不足30年,应按《建筑抗震鉴定标准》GB50023-2009[4]中A类建筑的要求进行抗震鉴定,抗震防烈度为7度(0.10g),设防类别为标准设防类。现场检测显示该房屋地基基础现状无严重静载缺陷,且为丙类建筑,可不进行地基基础的抗震鉴定。
上部结构的抗震鉴定分为两级,首先进行第一级抗震鉴定,即抗震构造措施核查。其中砌体结构部分不符合规范要求的有:未设置圈梁、窗间墙宽度小于0.8m;框架结构部分不符合规范要求的有:采用单跨结构、砌体填充墙未设置拉结筋。需进行第二级抗震鉴定。
对于砌体结构,规范引入了综合抗震能力指数的概念来进行第二级抗震鉴定。该参数主要由各楼层纵、横墙净截面面积与建筑平面面积的比值决定,辅以各种调整系数。经计算,本工程一、二层综合抗震能力指数<1,不满足规范要求。而框架结构部分的抗震鉴定可采用与安全性鉴定中构件承载力验算相同的方法,由PKPM软件输出抗震计算结果,与构件实际配筋对比,验算其承载力。结果显示,二、三层走廊部位的悬挑梁以及屋面部分构件承载力不足。对于以上提及的抗震构造措施、综合抗震能力指数或承载力不足处,需采取加固或其他相应措施。
五、结论及分析
由安全性鉴定和抗震鉴定评级的结果可知,本工程安全性与抗震性能均有严重不足,需立刻采取加固等措施。对比同一时期建造的类似的房屋,发现其鉴定结果大致相似。以下试分析造成这一现象的原因和相应的整改、加固措施:
历史原因
该房屋建造年代距今40多年,其间设计规范、施工技术、建筑材料均有显著改进,客观上很难达到现行的建设水平。房屋在长期使用中,墙体风化、构件破损,进一步加剧了承载能力的不足。
砌体结构安全性鉴定中最常见的墙体抗压承载力不足,大多是由于砌筑砂浆粉化,强度损失造成,对此可以在原有墙体的基础上,外包钢筋网水泥砂浆面层,加强其抗压承载能力。钢筋混凝土构件承载力不足时,可采用增大截面法、粘钢、贴碳纤维等加固方法。
由于当年对抗震设计重视不足,抗震构造措施不到位,在抗震鉴定中常见圈梁、构造柱的缺失。而结构不合理,纵、横墙过少,也会造成楼层综合抗震能力指数过小,房屋抗震性能不足。常见的加固方法为增设抗震墙、外加构造柱、外加圈梁等,加固后可以有效提高墙体抗剪能力,改善房屋抵抗水平地震作用的能力。
使用原因
由于老旧小区房屋结构简单、功能单一,越来越无法满足居民的多样化生活需求,带来了较为普遍的私搭乱建的问题。如随意在砖墙上开门洞、搭建阁楼、房间内垫高面层增设卫生间、房间内加建墙体等问题。
对于砌体结构,在砖墙上开洞或拆改部分墙体改变了原有的结构受力体系,削弱砌体墙承载能力,严重影响了结构的安全性、稳定性和抗震性能。发现此类问题,应立刻报相关部门,督促住户恢复房屋原状,无法恢复时应有专业资质的加固公司进行加固。
搭建阁楼、房间内垫高面层增加卫生间、房间内加建墙体属于同一类问题,均增加了楼层的荷载,造成局部位置荷载超过原设计,导致部分结构构件承载力不足。处理时应优先考虑拆除新增的隔墙及面层荷载,无法实现时进行结构构件的加固。可采用增大截面法、粘钢、贴碳纤维等加固方法。
六、结语
早期的房屋工程结构形式单一、工程技术落后,以砌体结构为主,虽然可以满足人们的基本居住需求,但是在时代的进步下房屋结构暴露出了一系列问题。本文通过对具体案例的分析,介绍了以现场检测和建模计算相结合的房屋鉴定方法和步骤。通过对鉴定评级结果的分析,讨论了背后的原因和相应的整改、加固措施。为同类结构的鉴定和治理提供理论依据和技术支持。
参考文献
[1] 四川省建筑科学研究院,成都建筑工程集团总公司. GB/T 50315—2011 砌体工程现场检测技术标准[S]. 北京:中国建筑工业出版社,2011.
[2] 中国建筑科学研究院. JGJ/T 136—2017 贯入法检测砌筑 砂浆抗压强度技术规程[S]. 北京:中国建筑工业出版社,2017.
[3] 中国建筑科学研究院,中国新兴建设开发总公司. GB/T 50784—2013 混凝土结构现场检测技术标准[S]. 北京:中国建筑工业出版社,2013.
[4] 中国建筑科学研究院. GB 50023—2009 建筑抗震鉴定标准[S]. 北京:中国建筑工业出版社,2009.
[5] 中国建筑科学研究院. GB 50007—2011 建筑地基基础设计规范[S]. 北京:中国建筑工业出版社,2011.
[6] 中国建筑科学研究院. GB 50009—2012 建筑结构荷载规范[S]. 北京:中国建筑工业出版社,2012.
[7] 四川省建筑科学研究院,四川省第六建筑有限公司. GB 50292—2015 民用建筑可靠性鉴定标准[S]. 北京:中国建筑工业出版社,2015.