针对某工程安全性检测与加层加固设计的研究
【关键词】砖混结构；检测；加层；加固设计
1.工程概况
某工程(中学教学楼)始建于1989年，本为主体4层(两侧为3层)砖混结构，如图1所示，1轴～5轴原为3层，与主体结构之间设置60mm宽的伸缩缝。在1998年校方将原两侧3层直接加层为4层，所有房间全部作为教室使用。该教学楼东西长74m，宽为11．3m，总建筑面积约3345m2；采用水泥砂浆砌筑毛石基础，楼屋面板为混凝土预制空心板(两侧后加4层为现浇屋面)、不上人屋面。原设计基础、梁、板、柱的混凝土强度均为C20；基础墙身采用机制红砖，用M7.5水泥砂浆砌筑；上部砖墙用M7.5混合砂浆砌筑。由于学校办学规模的扩大，校方准备将原(两侧加层后)结构加至5层，仍作为教学使用。为确定该建筑物加层后的安全性状态，对该建筑主控受力构件的承载能力进行检测，并根据相关结构构件的检测结果，对其加层后的结构整体进行设计验算，提出加层后需对原结构加固处理的相关方案。
2安全性检测结果及分析
2．1基础检测
选取1-D、6-E两拐角处的基础，将其上部回填土开挖至基础底面，根据现场勘测，结合原基础施工图及地质勘查报告，检测结果表明：该教学楼基础为墙下条形毛石基础，基础宽度1．6m～1．9m，基础埋深在1．5m左右，表层为30cm混凝土砖石垫层，其下为粉质黏土，平均厚度1．69m，由此可见该教学楼基础坐落在1层粉质黏土上，该土层的层底坡度小于1．2％，满足规范要求，为均匀地基。
2．2墙体的检测
2．2．1外观检测
从外观观察，原4层中部房间的圈梁与墙体间存在较为明显的裂缝，并有渗水现象。通过裂缝显微镜观测，其最大裂缝宽度为0．18mm。经分析该裂缝主要是由于温度变化导致材料之间的不均匀收缩引起的。
2．2．2水泥砂浆强度检测
采用筒压法对墙体水泥砂浆的强度进行了检测，每层随机抽取2个测区，每个测区取三组试样。检测结果表明：本教学楼墙体砌筑砂浆的强度等级总体可推定为M1O；而在原设计中该教学楼的上部墙体砌筑砂浆强度等级为M5，说明该教学楼的实际砌筑砂浆强度较好，能较好地满足原设计要求，最终按照原设计强度将该教学楼墙体砌筑砂浆强度等级评定为M5。
2．2．3砌体(烧结砖)抗压强度检测
采用砖强度直接取样法对此教学楼的砖砌体的抗压强度进行了检测。所取砖样抗压强度试验结果表明，本教学楼承重墙烧结砖的抗压强度平均值为13.8MPa，抗压强度标准值为6.8MPa，根据《烧结普通砖强度等级划分规定》，可得出此建筑的砌块(烧结砖)抗压强度等级总体推定为MU1O。与原设计该教学楼的砖砌块强度等级相同，因此该教学楼的砖砌体强度等级综合评定为MU1O。
2.3钢筋混凝土粱的检测
2.3.1外观检测
从外观观测，3层两侧所有承重大梁均存在较为明显的裂缝，裂缝出现的位置大都集中在梁的跨中部位，部分梁在跨中存在上下贯通裂缝，从梁截面底端一直延伸至顶端；通过裂缝显微镜观测，其最大裂缝宽度为0.3mm。3层两侧承重大梁中部裂缝主要是由于两侧加层后荷载变化导致结构的裂缝宽度增加。
2．3．2碳化深度检测
在混凝土表面凿孔、向孔内喷洒1％的酚酞溶液，已碳化的混凝土不变色，未碳化的混凝土变为红色，用游标卡尺测量已碳化与未碳化混凝土交界面到混凝土表面的垂直距离，即为混凝土的碳化深度值；根据现场情况，随机抽取测点对每层的混凝土构件碳化深度进行检测，检测结果发现该楼的混凝土碳化较为严重，每层抽取的3个～5个点(两侧后加层部分除外)其碳化深度均大于45mm，属于中重度碳化。
2．3．3混凝土抗压强度检测
对于构件混凝土抗压强度的测试，根据结构构件的重要性及现场操作的可能性，对屋面混凝土主控构件主要采用回弹法，用钻芯法(修正量法)进行修正，并用超声一回弹综合法进行验证；对楼面梁、构造柱、圈梁等构件混凝土抗压强度主要采用回弹法、超声一回弹综合法进行检测。对每层检测构件的数量，按照《建筑结构检测技术标准》(GB／T50344-2004)最小样本容量数确定。根据现场检测数据综合分析判定：1层～4层主梁、圈梁、1层～2层挑梁修正后的混凝土强度推定值均大于20MPa，3层～4层挑梁修正后的混凝土强度推定值为15MPa，原设计该楼上部结构所有构件混凝土强度等级均为C20，因此1层～4层主梁、圈梁、1层～2层挑梁混凝土强度等级可综合推定为C20，3层～4层挑梁混凝土强度等级可综合推定为C15。
2.3.4梁的配筋情况检测
本工程检测中采用PS200型系统钢筋探测仪对部分主要承重梁的钢筋分布情况进行了检测。根据扫描结果分析判定：该建筑物的承重主梁、挑梁及封口梁的主筋和箍筋的配置与原图基本吻合。
3加固范围的确定及加固设计方案的确定
3.1加固范围的确定
加层设计要求在原有的标准层基础上再增加一层，首先依据现场实测分析的数据，验算加层后的地基基础、墙体结构、混凝土构件等能否满足承载力和正常使用极限状态的要求，根据其验算结果来确定加层加固构件的范围。
3.1.1基础验算复核及分析
按照选定的组合系数，对上部恒荷载和活荷载进行组合，计算出传至基础上部的荷载值，选用其每一种不同截面尺寸和配筋的基础上部荷载的最大值对该地基基础的承载能力进行验算。由于原设计(89规范)时采用的地基承载能力标准值，在验算过程中将原标准值转化为地基承载能力特征值计算，计算结果表明有两道横墙的基础宽度满足不了加层后的设计要求，其宽度相差200mm。但考虑到该建筑建成已有一定年代，且地基土层分布比较均匀，下部土体无软弱下卧层，地基土受压固结，其承载能力会有所提高，根据该地区的相关经验并取其地基原状土进行实验室试验，可推定其地基承载能力较原设计提高15％左右。据此，进行重建筑与结构设计l新验算，原设计基础能完全满足加层后的承载能力要求。
