吳煥強

引言

從20 世紀90 年代至今，我國經濟發(fā)展迅速，社會生產力和人民生活水平得到了極大的提高?，F(xiàn)如今， 許多老舊建筑因建設時的技術和經濟水平限制， 已無法滿足現(xiàn)代社會對生產力的要求和人們對改善生活條件的需求。 同時，隨著建筑結構抗震防災研究的日趨完善， 相關結構設計規(guī)范的更新?lián)Q代以及現(xiàn)代社會對建筑在震害中保障人民生命財產安全能力的要求愈加嚴格， 許多老舊建筑不得不在達到原先設計使用年限前停止服役[1]。如何處理無法繼續(xù)使用的老舊建筑， 是當今社會面臨的一個問題，亦是我國“十四五”規(guī)劃中目標任務的內容之一[2]，而對老舊建筑進行功能改造升級并采取系列加固措施，則是當前解決該問題、實現(xiàn)戰(zhàn)略目標的一個良好方法。 本文將結合工程實例， 介紹20 世紀90 年代磚混結構建筑的改造和加固方法， 以期能夠為其他相似項目提供設計思路借鑒。

工程概況

該建筑現(xiàn)狀為2 層磚混結構（局部內框架），并于其原屋面搭蓋了輕鋼結構。 該建筑的承重結構為240mm 厚實心磚墻和部分鋼筋混凝土柱，樓、 屋蓋均為現(xiàn)澆鋼筋混凝土板； 房屋高度約為9.1m，建筑面積約為350m2；該建筑建成于20 世紀90 年代，并作為賓館投入使用，其建筑平面布局如圖1 所示。 如今該建筑作為賓館已無法滿足業(yè)主的使用需求， 因而業(yè)主擬將其重新裝修改造為辦公樓繼續(xù)使用。 在改造之前，業(yè)主委托專業(yè)檢測公司對該建筑進行結構安全性鑒定。

結構檢測及鑒定

由于該建筑缺少原始設計圖紙資料，故先對該建筑的建筑和結構現(xiàn)狀進行了全面的調查，確定了結構體系、傳力途徑、構件屬性等信息，后采用中國建筑科學研究院的PKPM 系列結構設計軟件對該建筑進行結構建模和計算。

1.結構檢測

在對結構進行整體的安全性鑒定前，首先對結構的主要構件進行檢測。 根據材料的不同，檢測對象分為砌體構件和混凝土構件。 砌體構件中，承重墻的砌筑質量較為平整， 砌筑砂漿已出現(xiàn)粉化現(xiàn)象，砌筑實心磚暫未見明顯風化，一層C 軸×4～5 軸處墻體窗洞頂部出現(xiàn)許多細小裂縫； 混凝土構件中， 屋面層1 軸處懸挑梁端部出現(xiàn)混凝土松動破碎、鋼筋銹蝕的現(xiàn)象，其余混凝土構件的結構層外觀較平整，未見嚴重外觀質量缺陷。

2.結構安全性鑒定

（1）結構整體牢固性

（2）圍護系統(tǒng)安全性

根據調查，屋面后期簡易加蓋輕鋼結構，無正規(guī)設計、施工，結構體系、整體性均較差，安全性不滿足規(guī)范要求。

（3）結構承載功能

根據現(xiàn)場調查結果，該建筑部分洞口過梁采用平砌無筋磚過梁， 樓、 屋面主要受力的跨度為5m的混凝土梁端支承處磚墻上未設置混凝土墊塊。此外，根據PKPM 結構設計軟件的計算結果，一層部分承重墻體、二層現(xiàn)澆混凝土樓板以及二層部分混凝土梁的構件承載力不滿足規(guī)范要求（抗力與效應之比小于0.95），由于篇幅有限，本文僅展現(xiàn)一層承重墻的受壓承載力計算圖，如圖2 所示。

3.結構抗震鑒定

該建筑抗震設防烈度為7 度(0.10g)，根據《建筑工程抗震設防分類標準》的相關規(guī)定，該建筑抗震設防類別為丙類(標準設防類)，應按7 度設防烈度的要求核查其抗震措施。 該建筑建于20 世紀90年代，根據《建筑抗震鑒定標準》第1.0.4 條及1.0.5條，應對該建筑采用B 類建筑抗震鑒定方法。

（1）抗震措施鑒定

該建筑存在多處構造措施不滿足規(guī)范要求的地方，具體內容為：房屋縱橫墻布置不均勻對稱，砂漿強度等級過低（所檢承重墻體砌筑砂漿強度平均值為1.0MPa），柱混凝土強度等級過低（所檢柱的混凝土強度平均值為15.4MPa），框架梁、柱未設置箍筋加密區(qū)。

三重四級桿氣質聯(lián)用儀（GC型號：TRACE 1310，MS型號：ISQ-LT），美國賽默飛世爾科技公司；LRH-70型恒溫培養(yǎng)箱，上海一恒科學儀器有限公司；YXQ-LS-75G型立式壓力蒸汽滅菌鍋，上海博迅實業(yè)有限公司醫(yī)療設備廠；Breville-BJE500F型榨汁機，澳大利亞鉑富公司。

（2）抗震承載力驗算

根據PKPM 結構設計軟件的計算結果， 該建筑最弱樓層綜合抗震能力指數及平均抗震能力指數均小于1.0，不滿足抗震要求。軟件計算結果如圖3 所示。

綜上，該樓安全性及綜合抗震能力均不滿足規(guī)范要求，應結合后續(xù)的改造內容采取加固措施。

改造方案

根據業(yè)主方的意見， 擬將該建筑改造為辦公樓，改造后的建筑平面布局如圖4 所示（圖中陰影部分的墻體表示改造后新增的墻體，或者將原門窗洞進行封堵）。對比新舊建筑平面布局（圖1 和圖5）可知，該樓一層原為餐廳，后新增墻體分隔空間并改為辦公室；二層原為客房，后改為辦公室；三層原為客房，后將該層鋼構拆除，恢復為屋面層，新增屋面保溫隔熱層，并增加空調設備。 針對上述建筑平面布局的改動，結構進行如下改造：

1.一層4 軸×B～C 軸、5 軸×B～C 軸處新增墻體；

2.一層B 軸×1～2 軸處新增門洞，C 軸×2～3 軸處新增窗洞；

3.一層B 軸×2～5 軸處的窗洞更改為門洞；

4.一層B～C 軸×1 軸、B～C 軸×2 軸、B～C 軸×3 軸及C 軸×1～2 軸處門窗洞采用磚砌體進行封堵；

5.屋面層1/B 軸×4～5 軸處新增空調設備基礎梁。

需注意的是，由于三層鋼構拆除，三層樓面恢復為屋面， 其新增的保溫隔熱層平面荷載（2.5kN/m2）大于原建筑裝修平面荷載（1.5kN/m2）。 經驗算，屋面板支座處的承載力不足，需采取加固措施。

加固措施

根據結構檢測鑒定報告中的內容，可知該建筑存在結構構件缺陷、 結構構造措施不滿足規(guī)范要求、結構構件承載力不足和結構抗震能力不足等問題，其中豎向構件承載力不足、抗震能力不足是該建筑安全隱患的主要問題所在， 應進行重點處理。本文以檢測鑒定報告為依據， 結合建筑改造方案，提出相應的加固方案，重點展示建筑的豎向構件加固措施，其結構加固平面布置如圖5 所示，其余構件加固方式做簡單的文字描述。 具體加固措施如下。

1.封堵洞口

針對承重墻段被拆除、新開洞口或原有洞口擴寬的問題，采用磚砌體封堵的方式進行處理，在圖5 中采用填充“”表示。 封堵洞口，可以減輕部分開洞對承重墻抗震的不利影響。

2.梁端增設混凝土壁柱

針對混凝土梁端支承處磚墻上未設置混凝土墊塊的問題， 在混凝土梁與承重墻搭接的端部，增設壁柱，在圖5 中標注為“XZGZ”。 通過增設壁柱的方式，使混凝土梁傳遞而來的豎向力沿壁柱向下傳導，避免承重墻產生局部抗壓不足的問題。

3.洞口增設角鋼過梁

針對房屋部分洞口過梁采用平砌無筋磚過梁的問題，采用增設角鋼過梁的方式進行加固，在圖5中采用填充“”表示，具體做法如圖6 所示。對于平砌無筋磚過梁的問題，亦可用增設鋼筋混凝土過梁的方式解決，但該方法施工周期長，且施工過程需鑿打原有磚砌體，風險較高。 而采用增設角鋼過梁的方法加固，施工簡單快捷，且可以避免對原磚砌體的破壞，更為安全。

4.墻體新增面層

針對部分承重墻砂漿強度過低和承載力、抗震能力不足的問題， 采用新增鋼筋混凝土面層的方式加固，在圖5 中采用線型“——”表示，新增鋼筋混凝土面層的具體加固做法如圖7 所示， 具體加固位置在一、 二層的A 軸×5～8 軸、B 軸×2～5軸、C 軸×1～8 軸、B～C 軸×1 軸、B～C 軸×2 軸、A～B軸×5 軸及A～C 軸×8 軸處。為保證縱、橫向承重墻能夠有更好的整體性， 新增鋼筋混凝土面層在縱橫墻交接處需設置豎向的加強鋼筋， 這里以C軸×2 軸處為例（如圖8 所示）。 對于建筑內部其他抗力效應比滿足規(guī)范要求的墻體， 為增強其耐久性，采用涂抹高延性混凝土的方式進行補強，在圖5 中采用線型“ ”表示。需要注意的是，部分承重墻存在砂漿粉化缺陷， 在對其采取加固補強措施前，需對墻體表面的溝槽進行嵌縫。

5.柱增大截面

針對柱混凝土強度等級過低，以及柱未設置箍筋加密區(qū)的問題， 采用柱增大截面的方式進行加固，在圖5 中標注為“JDZ”，具體做法如圖9 所示。柱新增截面部分的混凝土強度等級為C30。通過增大截面來增設箍筋加密區(qū)，從而增加單根柱構件的延性[3]。

6.梁增大截面或粘貼碳纖維布

對承載力不足、 未設置箍筋加密區(qū)的混凝土梁，采用增大截面的方式進行加固。 若混凝土梁僅存在未設置箍筋加密區(qū)的問題，亦可用粘貼碳纖維布的方式進行加固[4]。 通過上述兩種加固方式，提高混凝土梁的承載力和延性。 需要注意的是，二層1 軸處的懸挑梁端存在混凝土破碎松動和鋼筋銹蝕的缺陷， 在采取加固措施前需先對缺陷進行處理。

7.板面新增面層

對承載力不足的二層、屋面層結構板，分別采用新增聚合物改性水泥砂漿鋼筋網和新增鋼筋混凝土面層的方式進行加固。

加固效果

對該建筑采取加固措施后，該建筑的安全性與抗震性能得到了顯著的提高。 受文章篇幅限值，本文僅展示加固后的一層承重墻的受壓承載力計算圖與抗震承載力計算圖，如圖10 所示。從圖中可以看出，墻體的受壓承載力與抗震承載力均有極大的提高，均能滿足現(xiàn)行規(guī)范要求（＞1）。 經專業(yè)單位鑒定，該樓在改造后的建筑使用功能條件下，其結構安全性鑒定評級為Bsu級，無需采取其他措施。

結語

受限于其建設年代的技術和經濟水平， 在如今的評價標準下， 該建筑在安全性和抗震性能方面都存在諸多不足，已無法繼續(xù)使用。通過采取墻體新增鋼筋混凝土面層、 新增壁柱、 封堵門窗洞口、 混凝土構件增大截面和混凝土梁粘貼碳纖維布等措施對該建筑進行加固， 同時對該建筑的建筑功能進行改造， 使得該樓的建筑功能能夠滿足業(yè)主的使用需求，且經專業(yè)單位鑒定，該樓完成加固施工后的結構安全性和抗震性能均能滿足現(xiàn)行規(guī)范要求。

上述措施成功延長了該磚混結構建筑的建筑壽命。對于其他的老舊磚混結構建筑，如因建筑使用功能過時或安全性能不足而導致建筑無法繼續(xù)使用，可參考、借鑒本文的設計思路，通過對建筑使用功能進行改造與對結構構件進行加固， 實現(xiàn)建筑整體的升級更新與壽命延續(xù)。