渠延模，祖萍萍，袁小軍，王國剛，宗海峰，史 舒

（1.江蘇省建筑科學(xué)研究院有限公司，江蘇 南京 210008；2.江蘇省建筑工程質(zhì)量檢測中心有限公司，江蘇 南京 210033；3.江蘇蘇南建筑技術(shù)發(fā)展有限公司，江蘇 南京 210008）

0 引言

隨著我國城市化建設(shè)的迅猛發(fā)展，部分城市涌現(xiàn)了一定數(shù)量的“爛尾樓”工程?！盃€尾樓”是指已辦理用地、規(guī)劃手續(xù)，項目開工后，因開發(fā)商無力繼續(xù)投資建設(shè)或者陷入債務(wù)糾紛或工程質(zhì)量不合格等原因，停工一年以上的房地產(chǎn)項目［1］。爛尾樓的存在，是城市資源的浪費，甚至破壞城市形象，還給當(dāng)?shù)氐某鞘谢l(fā)展提出了如何開發(fā)使用的難題。對于該類項目，后期重新啟動對于政府、新的接管單位工程技術(shù)人員來說，有許多值得探討的問題。

爛尾樓工程擱置時間長，建筑物缺乏整體維護(hù)保養(yǎng)，很多都是無人管的狀態(tài)，在長期日曬，溫濕度長期周期變化下，房屋主體結(jié)構(gòu)不同程度地存在一些問題。本文通過南京一辦公樓工程實例，根據(jù) GB 50292－2015《民用建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》［2］中對于混凝土結(jié)構(gòu)房屋的有關(guān)規(guī)定和現(xiàn)場的目前現(xiàn)狀，理清檢測難點和思路，對結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)且有針對性的檢測，結(jié)合原有設(shè)計圖紙和改造后的使用功能，進(jìn)行建模計算，得到結(jié)構(gòu)的安全性和抗震性能評估結(jié)果，為后期的處理提供科學(xué)決策依據(jù)。

1 工程概況

南京某辦公樓主體結(jié)構(gòu)為地上 9 層、地下 1 層框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，全現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，長約 60.5 m，寬約 35.8 m，總高 39.95 m，建筑面積約 24 000 m2。底層為車庫，層高為 3.6 m；首層、二層為食堂、餐廳，層高分別為 4.5 m、4.2 m，三層為閱覽室、棋牌室和小型體育運動室，層高為 3.3 m；四層～八層為辦公，層高為 3.3 m；九層為禮堂，層高為 10.95 m；屋面為網(wǎng)球場。建筑平面柱網(wǎng)布置縱向間距為 7.2 m，橫向間距分別為 6.3、2.4、6.3 m。該樓于 2003 年主體結(jié)構(gòu)建成，一直未使用。原設(shè)計基礎(chǔ)為人工挖孔灌注樁基礎(chǔ)，單樁布置。框架按三級抗震等級設(shè)計，剪力墻按二級抗震等級設(shè)計。該工程按 50 年設(shè)計基準(zhǔn)期進(jìn)行設(shè)計，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計安全等級為二級，抗震設(shè)防烈度為 7 度，設(shè)計基本地震加速度值為 0.10g，設(shè)計地震第一組，建筑抗震設(shè)防類別為丙類。場地類別為 Ⅱ 類，基本風(fēng)壓：0.40 kN/m2，基本雪壓：0.65 kN/m2。現(xiàn)擬將該辦公樓改造為重要性較高的數(shù)據(jù)偵控大樓，改造涉及的主要區(qū)域：一層局部梁板柱、標(biāo)準(zhǔn)層機房區(qū)域、九層鋼結(jié)構(gòu)夾層、局部屋面荷載增加區(qū)域。

2 現(xiàn)場檢測與測試

接受委托后，對該樓的目前房屋現(xiàn)狀進(jìn)行了全面的檢查，根據(jù) GB 50292－2015《民用建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》中相關(guān)要素的規(guī)定，依據(jù) GB/T 50784－2013《混凝土結(jié)構(gòu)現(xiàn)場檢測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》［3］、GB/T 50344－2019《建筑結(jié)構(gòu)檢測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》［4］中對混凝土構(gòu)件的相關(guān)參數(shù)（截面尺寸、鋼筋配置、材質(zhì)強度、力學(xué)性能指標(biāo)等）進(jìn)行了檢測。

2.1 ±0.000 m 以下部分相關(guān)檢測

本部分主要對委托方提供的巖土勘察報告進(jìn)行核查，對底層混凝土柱與地面連接處進(jìn)行詳細(xì)檢查，未發(fā)現(xiàn)明顯的沉降裂縫、變形和位移現(xiàn)象。同時，對地下室外墻的布置、墻厚及配筋情況進(jìn)行檢測，抽取數(shù)處進(jìn)行防水措施、地下室底板承臺進(jìn)行抽查。

2.2 ±0.000 m 以上部分相關(guān)檢測

2.2.1 結(jié)構(gòu)構(gòu)件幾何尺寸的測量

根據(jù) GB/T 50344－2019《建筑結(jié)構(gòu)檢測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》中 B 類抽樣標(biāo)準(zhǔn)要求，隨機抽取部分構(gòu)件，對其截面尺寸進(jìn)行檢測，截面尺寸和偏差基本符合設(shè)計圖紙和 GB 50204－2015《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》［5］中允許要求。

2.2.2 結(jié)構(gòu)構(gòu)件配筋檢測

根據(jù) GB/T 50344－2019《建筑結(jié)構(gòu)檢測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》中 B 類抽樣標(biāo)準(zhǔn)要求，隨機抽取部分構(gòu)件，采用鋼筋位置探測儀和手持雷達(dá)儀進(jìn)行柱側(cè)、梁底的縱筋數(shù)量、構(gòu)件鋼筋間距檢測，同時抽取 30 % 的構(gòu)件采用局部破損方法測量鋼筋的直徑規(guī)格。所測結(jié)果基本符合原設(shè)計圖紙要求。

2.2.3 混凝土強度檢測

該樓標(biāo)高 11.952 m 以下：柱 C40、梁板 C35；標(biāo)高11.952～25.152 m：柱 C35、梁板 C30；標(biāo)高 25.152 以上：柱 C30、梁板 C30。根據(jù) GB/T 50344－2019《建筑結(jié)構(gòu)檢測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》中抽樣標(biāo)準(zhǔn)要求，共檢測 6 個批次，6個批次混凝土強度批量評定結(jié)果均能滿足設(shè)計圖紙和JGJ/T 384－2016《鉆芯法檢測混凝土強度技術(shù)規(guī)程》［6］要求。

2.2.4 鋼材力學(xué)性能檢測

為盡可能減少對原結(jié)構(gòu)的損傷影響，現(xiàn)場于九層池座區(qū)域選取 1 根框架柱、1 根框架梁，截取其主筋按 GB/T 228.1－2010《金屬材料拉伸試驗第 1 部分：室溫試驗方法》［7］的規(guī)定進(jìn)行鋼材單向拉伸試驗，測得鋼材的屈服強度、極限強度和伸長率。試驗結(jié)果表明，所有鋼材的屈服強度、極限強度和伸長率均滿足規(guī)范的要求。

2.2.5 混凝凝土構(gòu)件碳化測試

抽取部分混凝土構(gòu)件，在混凝土構(gòu)件表面隨機鉆孔或鉆取芯樣的方法，清除孔內(nèi)浮塵，在芯樣上滴 1 %的酚酞酒精溶液，觀察混凝土變色情況，檢測混凝土構(gòu)件表面的碳化情況。經(jīng)現(xiàn)場檢測，所抽測混凝土構(gòu)件碳化深度約 10～21 mm。

2.2.6 混凝土構(gòu)件損傷檢測

對該樓的混凝土柱、梁、現(xiàn)澆板等進(jìn)行損傷情況檢查，經(jīng)檢查：構(gòu)件表觀質(zhì)量較好，未發(fā)現(xiàn)柱、梁、板構(gòu)件存在明顯的結(jié)構(gòu)受力裂縫；梁、板未見明顯下?lián)犀F(xiàn)象；構(gòu)件未見混凝土剝落、鋼筋露筋等現(xiàn)象；構(gòu)件梁柱節(jié)點處未發(fā)現(xiàn)混凝土開裂、壓酥等現(xiàn)象。

2.3 圍護(hù)結(jié)構(gòu)檢查和滲漏情況檢查

現(xiàn)場對該樓的圍護(hù)結(jié)構(gòu)和滲漏情況進(jìn)行檢查，經(jīng)檢查：門窗破損嚴(yán)重；外墻、非承重內(nèi)墻面層外觀完好，無可見位移；屋頂水箱的外圍鋼結(jié)構(gòu)存在銹蝕現(xiàn)象；內(nèi)外墻體、樓面和屋面均未見明顯滲漏現(xiàn)象。

3 結(jié)構(gòu)計算

為客觀地分析該樓目前的結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀和業(yè)主改變使用功能對結(jié)構(gòu)安全性的影響，為后續(xù)評估施工質(zhì)量對結(jié)構(gòu)性能的影響及相應(yīng)處理方案制定提供科學(xué)依據(jù)。根據(jù)現(xiàn)場對該樓的檢查、檢測結(jié)果，對其進(jìn)行結(jié)構(gòu)計算，計算結(jié)果如下。

3.1 輸入條件

1）恒荷載：結(jié)構(gòu)自重；

2）活荷載：樓面根據(jù)使用功能取值，具體參考GB 50009－2012［8］《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》和業(yè)主的設(shè)備荷載要求取值；

3）基本雪壓s0=0.65 k N/m2，基本風(fēng)壓w0=0.40 kN/m2，按 7 度抗震設(shè)防，設(shè)計地震分組為第一組，地震峰值加速度值為 0.10g；

4）材料強度按照實測取值。

3.2 輸出結(jié)果

根據(jù) GB 50009－2012《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》進(jìn)行荷載組合，并根據(jù) GB 50010－2010《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》［9］進(jìn)行驗算，結(jié)果如下：該樓混凝土構(gòu)件抗力與效應(yīng)之比大于 1.0。

4 安全性、抗震性能分析

4.1 安全性分析

根據(jù)對該樓的現(xiàn)場檢查、檢測和結(jié)構(gòu)計算，結(jié)合委托方提供的設(shè)計施工圖紙和 GB 50292－2015《民用建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》中有關(guān)要求，按照地基基礎(chǔ)、上部承重結(jié)構(gòu)系統(tǒng)和圍護(hù)系統(tǒng)承重部分 3 個組合項目的現(xiàn)狀情況，該樓的安全性評為 Bsu 級，尚不顯著影響整體承載，可能有極少數(shù)構(gòu)件應(yīng)采取措施。

4.2 抗震性能分析

根據(jù)對該樓的現(xiàn)場檢查、檢測和結(jié)構(gòu)計算，結(jié)合委托方提供的設(shè)計施工圖紙和 GB 50023－2009《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》［10］、GB 50011－2010《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（2016 年版）［11］中有關(guān)要求，綜合分析如下。

1）原結(jié)構(gòu)是按照 GBJ 10－89《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》設(shè)計，房屋在結(jié)構(gòu)體系和部分抗震構(gòu)造方面不能滿足現(xiàn)行抗震規(guī)范要求，主要表現(xiàn)為抗震墻的厚度不符合現(xiàn)行規(guī)范要求：不應(yīng)小于 160 mm 且不宜小于層高的 1/20?？蚣芰旱慕孛鎸挾?、高寬比、凈跨與截面高度之比不滿足規(guī)范要求，梁、柱箍筋加密區(qū)長度小于規(guī)范限值。

2）部分框架梁抗震承載力不滿足要求，不滿足要求的框架梁實配鋼筋與計算配筋相差 10 %～21 %。

3）部分框架柱抗震承載力不滿足要求，不滿足要求的框架柱實配鋼筋與計算配筋相差 8 %～17 %。

4）在地震作用下，各層層間位移角都不超過規(guī)范限值，滿足鑒定標(biāo)準(zhǔn)要求。

4.3 存在問題

該樓的綜合抗震能力不滿足 GB 50023－2009《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》中丙類設(shè)防、C 類的 7 度抗震鑒定要求，主要存在的問題有：

1）部分框架梁實配鋼筋與計算配筋相差10 %～21 %，框架梁箍筋加密區(qū)長度不符合規(guī)范要求；

2）部分框架柱實配縱筋比計算要求小 8 %～17 %，柱箍筋加密區(qū)范圍不符合規(guī)范要求；

3）電池間下方板配筋不滿足規(guī)范要求。

5 診治方案

根據(jù)鑒定結(jié)果，結(jié)合業(yè)主的使用要求，經(jīng)過大量細(xì)致的調(diào)查和論證，按照安全、經(jīng)濟(jì)、快速、方便施工的原則，從減少結(jié)構(gòu)自重、方便施工等多方面進(jìn)行考慮，運用整體性理論對本工程進(jìn)行加固方案的優(yōu)化設(shè)計，最終確定不同的問題類型采用不同的加固方法和材料，主要采用碳纖維布、鋼材作為加固的主要材料。主要加固方案如下。

5.1 九層池座區(qū)域增設(shè)鋼夾層、局部荷載增加處增設(shè)鋼梁

根據(jù)業(yè)主的建筑使用功能要求，將九層池座區(qū)域增設(shè)一鋼結(jié)構(gòu)夾層，采用鋼柱、鋼梁承重，如圖 1 所示。根據(jù)驗算結(jié)果，二～四層（2-3）/（C-D）軸區(qū)域板底增設(shè) 2 道鋼梁，五～八層（2-3）/（C-D）軸區(qū)域板底增設(shè) 3 道鋼梁，如圖 2、圖 3 所示。

圖1 池座區(qū)域增設(shè)鋼夾層照

圖2 局部荷載增加處增設(shè)鋼梁照

圖3 局部荷載增加處增設(shè)鋼梁示意圖（單位：mm）

5.2 混凝土柱、梁診治

根據(jù)鑒定結(jié)果和結(jié)構(gòu)計算，對框架柱采用采用縱向粘貼碳纖維布的方法進(jìn)行加固，如圖 4 所示；對于框架梁存在的問題，采用梁底通長粘貼碳纖維布、梁端環(huán)向粘貼碳纖維布、梁上部粘貼鋼板的方法進(jìn)行承載力加固，見圖 5～8 所示。

圖4 柱上下加密區(qū)加固示意圖（單位：mm）

圖5 混凝土梁梁底加固現(xiàn)場照

圖6 混凝土梁梁頂加固現(xiàn)場照

圖7 梁粘鋼加固示意圖（單位：mm）

圖8 梁增大截面加固示意圖（單位：mm）

5.3 樓面板加固

該樓局部區(qū)域增設(shè)大容量電池間，故對其樓面板板底、板面采用了不同的加固方法。板底主要采用粘貼碳纖維布 100 mm 寬凈間距 300 mm 單層布置，如圖 9 所示。板面采用新增 40 mm 厚細(xì)石混凝土配筋疊合層，鋼筋單層雙向 HRB 400 直徑 10 mm，間距 160 mm，端部彎折植入梁內(nèi)，如圖 10 所示。加固后，混凝土板的整體性及承載力均有所提高。

圖9 板底加固平面示意圖（2～4 層）（單位：mm）

圖10 板頂加固平面示意圖（2～4 層）（單位：mm）

6 結(jié)論

爛尾樓工程續(xù)改建時，應(yīng)根據(jù)工程開始建造的年代、目前現(xiàn)狀、原設(shè)計采用的標(biāo)準(zhǔn)、國家現(xiàn)行的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)定以及業(yè)主的要求進(jìn)行綜合分析，按照工作程序進(jìn)行鑒定，并采用科學(xué)的方法進(jìn)行診治。筆者通過對南京某爛尾樓的鑒定和加固設(shè)計的介紹，能夠給同行提供類似工程加固設(shè)計方法參考。

1）在爛尾樓重新啟用前，應(yīng)對建筑物進(jìn)行檢測和鑒定，以了解目前建筑物的現(xiàn)狀，為后續(xù)安全使用提供可靠、準(zhǔn)確的技術(shù)依據(jù)。

2）在診治過程中，不僅考慮結(jié)構(gòu)和功能變化引起的承載力加固，也要考慮抗震方面的加固。診治方案在滿足結(jié)構(gòu)安全和功能使用要求的同時，力求安全、經(jīng)濟(jì)、快速、方便施工，重點關(guān)注和提高診治后結(jié)構(gòu)的耐久性。

3）隨著理論和實踐相結(jié)合研究的深入，爛尾樓的續(xù)建、增層改造課題必將得到更廣泛的研究，在爛尾樓安全性評估與診治的研究中，應(yīng)當(dāng)始終以實用為目標(biāo)，不斷研究工程實踐，為爛尾樓的改造可行性提出更可靠和實用的理論和方法。Q