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摘要:本文叙述了某俱乐部房屋安全检测的内容及计算结果,并提出了处理意见。
关键词 材料强度;尺寸校核;结构复核
中图分类号:TU758.1 文献标识码:A 文章编号:2306-1499(2014)12-
1.工程概况
该会所由一幢二层框架和一幢三层框架结构组合而成。现拟将该房屋进行扩建改造,改建后该房屋继续用做高尔夫俱乐部会所,不上人坡屋面,局部可上人屋顶花园。为策安全,并为建筑维护、房屋改造及加固设计和后期施工提供技术依据,对房屋的结构安全和结构的抗震性能做出综合评价,并对可能存在的问题提出处理意见和建议。
该国际高尔夫俱乐部会所房屋总平面为矩形组合,由(1)~(12)轴线的二层(局部三层)框架结构和(13)~(21)轴线的三层(局部错层)框架结构组合而成。整个房屋东西向长度约为 77m,南北向宽度约为 44m,共三层(局部二层),总建筑面积为 5500m2。房屋一层层高为 4.950m,二层层高为6.000m,三层层高为 6.726m,坡屋顶,建筑总高度 17.576m,室内外高差约 0.35m。房屋主体采用框架结构。各层楼面板厚100mm,屋面板厚 120mm。基础采用钢筋混凝土柱下独立基础,基础埋深 - 1.45m。
2.房屋建筑结构的复核
为了解该房屋目前的建筑和结构情况,明确主体结构的传力体系,为建立合理的结构分析模型提供依据,需要对房屋实体与图纸资料进行核查对比。
进行复核时,在每一个检测单元内,采用全数普查和重点抽查相结合的方法对框架结构的层高、梁柱的几何尺寸,主要配筋和保护层厚度进行复核。从现场检测和复核结果来看:轴网尺寸、楼层层高、梁板柱截面尺寸均与原设计图纸基本一致。
3.梁柱配筋复核
为了解房屋主体框架结构中混凝土柱的配筋情况,检测人员采用重点抽查的方法进行配筋校核。检测时采用钢筋位置测定仪进行钢筋直径、数量的检测。抽样数量为每层 3 根柱。复核结果表明:柱实际配筋与设计配筋一致。
4.梁柱保护层厚度复核
采用钢筋位置测定仪进行钢筋保护层厚度的检测,并局部凿开进行测量验证。抽样数量为每层 3 根柱,复核表明:保护层厚度误差在[10,-7]之内,满足规范要求。
5.房屋结构损伤状况的检测
根据现场调查,该房屋在使用过程中无明显损伤,梁柱节点均完好,局部外墙渗水和粉刷层脱落;一层主入口室外地坪沉降;局部填充墙开裂。
6.材料强度检测
由原设计图可知,该房屋主体部分标高4.850m 以下柱的混凝土设计强度 C30,标高4.850m以上柱和全部梁、板的混凝土强度设计值为 C25。根据《回弹法 检测混凝土抗压强度技术规程》,随机抽取检测构件,由于现场条件限制,仅对梁板柱采用回弹法进行混凝土构件强度的现场检测,并对梁和柱钻芯修正,修正系数为1.46,确定柱的混凝土强度为C20,梁的混凝土强度为 C18,板的混凝土强度参考值为 C14。
7.房屋基础倾斜检测
为了解该房屋目前的地基和基础工作状态,需对该建筑进行变形检测:检测内容主要包括基础倾斜检测和墙体倾斜检测。该建筑已使用多年,在现场虽未发现保留的水准点。2011年7月25日,检测人员依据《建筑变形测量规程》,进行基础倾斜检测(含施工误差)。由于现场情况制约,选取北侧、西侧及南侧外墙窗台处(即(1)轴线、(E)轴线、(B)轴线、(21)轴线)作为基准,在基准面上布置观测点量测建筑物的相对变形(含有施工误差)。检测时采用水准仪测算基础水平差以及计算基础局部倾斜率。结果目前基础倾斜率最大值为5.45‰,不满足《建筑基基础设计规范》关于框架结构基础倾斜率的限值4‰。
8.房屋外墙倾斜的检测
检测人员依据《建筑变形测量规程》,在具备竖向通视条件的外墙墙角延伸线上,采用电子经纬仪分别布置倾斜观测点,利用经纬仪的竖向投影进行观测。结果表明:检测到的最大倾斜值发生在1# 楼西北端的墙上,倾斜率为 1.52‰。从房屋倾斜率计算结果看出,各测点倾斜率小于《建筑地基基础设计规范》关于框架结构基础倾斜率的限值4‰。
9.结构承载能力的验算分析
采用中国建筑科学研究院的 PKPM(2010)系列软件 PM、PK 和 SATWE- 8,根据国家标准 《混凝土结构设计规范》对改造前的房屋结构进行计算分析。又因结构无明显损伤,影响其承载的结构构件和节点连接良好,无锈蚀情况出现,不影响到目前结构的受力。按照结构现状及未来使用荷载建立结构几何模型和荷载模型,计算时合理采取模型简化和调整信息进行结构承载能力的验算,房屋结构构件和轴网尺寸按现场检实际尺寸测取值,混凝土强度等级按实际评定等级取柱 C20 梁 C18。建筑物安全等级为二级,地面粗糙度为 B 类,柱的保护层厚度取 20mm,板的保护层厚度取设计值 15mm。
计算表明房屋主体结构底层部分柱实配纵筋量不满足计算要求,二层和三层全部柱实配纵筋量满足计算要求,房屋主体结构各层部分梁实配纵筋量不满足计算要求。
对于各层楼板和屋面板的验算结果表明:各层楼板(屋面板)板内实配钢筋量大于计算配筋量,实配钢筋满足计算要求。
底层框架柱的部分柱轴压比大于《建筑抗震设计规范》(GB50011- 2010)关于同类建筑结构的轴压比限值 0.85,主要集中在(15)和(18)轴线。第一平动振型周期(第一周期)为1.1216s,第一扭转振型周期(第三周期)为 1.0307s,周期比为0.92>0.9,不满足要求。从层间弹性位移计算结果可以看出,结构
X 向地震作用最大层间位移角为 1/1537,Y 向地震作用下的层间位移角为 1/1172,均小于《建筑抗震设计规范》层间弹性位移角限值1/550。满足要求。
原结构采用柱下独立基础和墙下条形基础,基础埋置深度在-1.45m左右。
柱下独立基础底板厚度350~800mm。按照设计资料,地基承载力标准值为500kPa。经计算,基础底板平均反力最大处约为416kPa<500kPa。即房屋地基基础满足安全性要求。该会所采用柱下独立基础,地基基础安全等级二级。
按照《建筑地基基础设计规范》中钢筋混凝土锥形基础进行验算。
计算配筋面积为X方向866 mm2/m,Y方向 824 mm2/m;实际配筋X向14@130
(1184 mm2/m),Y方向14@130(1184 mm2/m),大于计算配筋量,满足。
10.鉴定结论及建议
具体检测鉴定结论与处理建议如下:
(1)经房屋实体与图纸等资料核查对比:轴网尺寸、楼层层高、板柱截面尺寸、基础尺寸和埋深、钢筋配置均与设计基本一致;保护层厚度在施工规范限定之内。
(2)该房屋已使用多年,通过对承重结构损伤的检测表明,未发现明显损伤,但部分外墙渗水,尤其以(12)、(13)轴线间沉降缝位置隔墙最为严重,另有少量填充墙开裂。
(3)通过对该房屋的相对不均匀沉降、外墙倾斜和柱垂直度的检测表明:外墙的倾斜率小于《建筑地基基础设计规范》关于同类建筑结构相关规定的限值,但基础的倾斜率大于以上限值。
(4)经现场检测和室内试验,被检房屋柱混凝土强度等级可评定为 C20,梁混凝土强度可评定为 C18,板的混凝土强度 C14,未达到原设计强度等级要求。
(5)按照原结构体系进行建模计算,荷载取未来计划使用荷载,材料强度取值按实测强度,房屋不能满足结构承载力要求。验算结果如下:①部分柱的配筋和轴压比不能满足计算要求,建议采用湿式外包角钢法或增大截面法进行加固;②部分梁的配筋不能满足计算要求,对于配筋不够的地方建议粘贴碳素纤维布或者粘钢,对于超筋的地方建议增大梁截面或置换混凝土。③各层楼板和屋面板承载力满足计算要求;④结构周期比不满足规范要求,需要增强房屋抗扭转刚度;⑤房屋层间位移满足规范要求;⑥房屋地基基础安全性满足要求,但少量基础底板配筋不满足计算要求。
(6)改建前应先对不满足承载力的地方进行加固。建议在加固、扩建过程中对房屋进行必要的跟踪监测,若发现承重结构产生明显变形、开裂等异常情况,应及时向有关部门反映以便及时采取措施。
参考文献
[1] GB50010-2010混凝土结构设计规范[S]
[2] GB50223-2008建筑工程抗震设防分类标准[S]
[3] GB50011-2001,(2008版)建筑抗震设计规范[S]
关键词 材料强度;尺寸校核;结构复核
中图分类号:TU758.1 文献标识码:A 文章编号:2306-1499(2014)12-
1.工程概况
该会所由一幢二层框架和一幢三层框架结构组合而成。现拟将该房屋进行扩建改造,改建后该房屋继续用做高尔夫俱乐部会所,不上人坡屋面,局部可上人屋顶花园。为策安全,并为建筑维护、房屋改造及加固设计和后期施工提供技术依据,对房屋的结构安全和结构的抗震性能做出综合评价,并对可能存在的问题提出处理意见和建议。
该国际高尔夫俱乐部会所房屋总平面为矩形组合,由(1)~(12)轴线的二层(局部三层)框架结构和(13)~(21)轴线的三层(局部错层)框架结构组合而成。整个房屋东西向长度约为 77m,南北向宽度约为 44m,共三层(局部二层),总建筑面积为 5500m2。房屋一层层高为 4.950m,二层层高为6.000m,三层层高为 6.726m,坡屋顶,建筑总高度 17.576m,室内外高差约 0.35m。房屋主体采用框架结构。各层楼面板厚100mm,屋面板厚 120mm。基础采用钢筋混凝土柱下独立基础,基础埋深 - 1.45m。
2.房屋建筑结构的复核
为了解该房屋目前的建筑和结构情况,明确主体结构的传力体系,为建立合理的结构分析模型提供依据,需要对房屋实体与图纸资料进行核查对比。
进行复核时,在每一个检测单元内,采用全数普查和重点抽查相结合的方法对框架结构的层高、梁柱的几何尺寸,主要配筋和保护层厚度进行复核。从现场检测和复核结果来看:轴网尺寸、楼层层高、梁板柱截面尺寸均与原设计图纸基本一致。
3.梁柱配筋复核
为了解房屋主体框架结构中混凝土柱的配筋情况,检测人员采用重点抽查的方法进行配筋校核。检测时采用钢筋位置测定仪进行钢筋直径、数量的检测。抽样数量为每层 3 根柱。复核结果表明:柱实际配筋与设计配筋一致。
4.梁柱保护层厚度复核
采用钢筋位置测定仪进行钢筋保护层厚度的检测,并局部凿开进行测量验证。抽样数量为每层 3 根柱,复核表明:保护层厚度误差在[10,-7]之内,满足规范要求。
5.房屋结构损伤状况的检测
根据现场调查,该房屋在使用过程中无明显损伤,梁柱节点均完好,局部外墙渗水和粉刷层脱落;一层主入口室外地坪沉降;局部填充墙开裂。
6.材料强度检测
由原设计图可知,该房屋主体部分标高4.850m 以下柱的混凝土设计强度 C30,标高4.850m以上柱和全部梁、板的混凝土强度设计值为 C25。根据《回弹法 检测混凝土抗压强度技术规程》,随机抽取检测构件,由于现场条件限制,仅对梁板柱采用回弹法进行混凝土构件强度的现场检测,并对梁和柱钻芯修正,修正系数为1.46,确定柱的混凝土强度为C20,梁的混凝土强度为 C18,板的混凝土强度参考值为 C14。
7.房屋基础倾斜检测
为了解该房屋目前的地基和基础工作状态,需对该建筑进行变形检测:检测内容主要包括基础倾斜检测和墙体倾斜检测。该建筑已使用多年,在现场虽未发现保留的水准点。2011年7月25日,检测人员依据《建筑变形测量规程》,进行基础倾斜检测(含施工误差)。由于现场情况制约,选取北侧、西侧及南侧外墙窗台处(即(1)轴线、(E)轴线、(B)轴线、(21)轴线)作为基准,在基准面上布置观测点量测建筑物的相对变形(含有施工误差)。检测时采用水准仪测算基础水平差以及计算基础局部倾斜率。结果目前基础倾斜率最大值为5.45‰,不满足《建筑基基础设计规范》关于框架结构基础倾斜率的限值4‰。
8.房屋外墙倾斜的检测
检测人员依据《建筑变形测量规程》,在具备竖向通视条件的外墙墙角延伸线上,采用电子经纬仪分别布置倾斜观测点,利用经纬仪的竖向投影进行观测。结果表明:检测到的最大倾斜值发生在1# 楼西北端的墙上,倾斜率为 1.52‰。从房屋倾斜率计算结果看出,各测点倾斜率小于《建筑地基基础设计规范》关于框架结构基础倾斜率的限值4‰。
9.结构承载能力的验算分析
采用中国建筑科学研究院的 PKPM(2010)系列软件 PM、PK 和 SATWE- 8,根据国家标准 《混凝土结构设计规范》对改造前的房屋结构进行计算分析。又因结构无明显损伤,影响其承载的结构构件和节点连接良好,无锈蚀情况出现,不影响到目前结构的受力。按照结构现状及未来使用荷载建立结构几何模型和荷载模型,计算时合理采取模型简化和调整信息进行结构承载能力的验算,房屋结构构件和轴网尺寸按现场检实际尺寸测取值,混凝土强度等级按实际评定等级取柱 C20 梁 C18。建筑物安全等级为二级,地面粗糙度为 B 类,柱的保护层厚度取 20mm,板的保护层厚度取设计值 15mm。
计算表明房屋主体结构底层部分柱实配纵筋量不满足计算要求,二层和三层全部柱实配纵筋量满足计算要求,房屋主体结构各层部分梁实配纵筋量不满足计算要求。
对于各层楼板和屋面板的验算结果表明:各层楼板(屋面板)板内实配钢筋量大于计算配筋量,实配钢筋满足计算要求。
底层框架柱的部分柱轴压比大于《建筑抗震设计规范》(GB50011- 2010)关于同类建筑结构的轴压比限值 0.85,主要集中在(15)和(18)轴线。第一平动振型周期(第一周期)为1.1216s,第一扭转振型周期(第三周期)为 1.0307s,周期比为0.92>0.9,不满足要求。从层间弹性位移计算结果可以看出,结构
X 向地震作用最大层间位移角为 1/1537,Y 向地震作用下的层间位移角为 1/1172,均小于《建筑抗震设计规范》层间弹性位移角限值1/550。满足要求。
原结构采用柱下独立基础和墙下条形基础,基础埋置深度在-1.45m左右。
柱下独立基础底板厚度350~800mm。按照设计资料,地基承载力标准值为500kPa。经计算,基础底板平均反力最大处约为416kPa<500kPa。即房屋地基基础满足安全性要求。该会所采用柱下独立基础,地基基础安全等级二级。
按照《建筑地基基础设计规范》中钢筋混凝土锥形基础进行验算。
计算配筋面积为X方向866 mm2/m,Y方向 824 mm2/m;实际配筋X向14@130
(1184 mm2/m),Y方向14@130(1184 mm2/m),大于计算配筋量,满足。
10.鉴定结论及建议
具体检测鉴定结论与处理建议如下:
(1)经房屋实体与图纸等资料核查对比:轴网尺寸、楼层层高、板柱截面尺寸、基础尺寸和埋深、钢筋配置均与设计基本一致;保护层厚度在施工规范限定之内。
(2)该房屋已使用多年,通过对承重结构损伤的检测表明,未发现明显损伤,但部分外墙渗水,尤其以(12)、(13)轴线间沉降缝位置隔墙最为严重,另有少量填充墙开裂。
(3)通过对该房屋的相对不均匀沉降、外墙倾斜和柱垂直度的检测表明:外墙的倾斜率小于《建筑地基基础设计规范》关于同类建筑结构相关规定的限值,但基础的倾斜率大于以上限值。
(4)经现场检测和室内试验,被检房屋柱混凝土强度等级可评定为 C20,梁混凝土强度可评定为 C18,板的混凝土强度 C14,未达到原设计强度等级要求。
(5)按照原结构体系进行建模计算,荷载取未来计划使用荷载,材料强度取值按实测强度,房屋不能满足结构承载力要求。验算结果如下:①部分柱的配筋和轴压比不能满足计算要求,建议采用湿式外包角钢法或增大截面法进行加固;②部分梁的配筋不能满足计算要求,对于配筋不够的地方建议粘贴碳素纤维布或者粘钢,对于超筋的地方建议增大梁截面或置换混凝土。③各层楼板和屋面板承载力满足计算要求;④结构周期比不满足规范要求,需要增强房屋抗扭转刚度;⑤房屋层间位移满足规范要求;⑥房屋地基基础安全性满足要求,但少量基础底板配筋不满足计算要求。
(6)改建前应先对不满足承载力的地方进行加固。建议在加固、扩建过程中对房屋进行必要的跟踪监测,若发现承重结构产生明显变形、开裂等异常情况,应及时向有关部门反映以便及时采取措施。
参考文献
[1] GB50010-2010混凝土结构设计规范[S]
[2] GB50223-2008建筑工程抗震设防分类标准[S]
[3] GB50011-2001,(2008版)建筑抗震设计规范[S]