某综合楼局部倒塌后结构受损鉴定与修复加固

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摘要：本文就长沙某综合楼局部倒塌后的受损鉴定及修复工作提出了多种切实可行的加固方法，取得了良好的经济和社会效果，对工程加固具有一定的指导意义。

关键词：倒塌；鉴定；加固

中图分类号：TU317

文献标识码：B

文章编号：1008-0422（2006）01-0097-03

1工程概况

某综合楼原为五层混合结构，总高22.2m，底层为钢筋混凝土框架结构，二层及以上为半框架结构，即北跨为钢筋混凝土框架结构，而南跨钢筋混凝土楼面梁，一端与北跨框架内柱连接，另一端支承在南向砖墙上。南北两跨跨度均为7.4m，南跨还带有1.5m的外挑阳台。总向有11个开间，横墙间距为11×3.2＝35.2m，房屋总长度为38.4m。最西头两开间分别为楼梯间和卫生间、贮藏室，该综合楼于1970年筹建，1972年开始动工，边设计、边施工，1976年竣工，1977年正式投入使用，1984年一楼作了调整改动，1988年二楼改为店堂，1993年将二楼外租，被间成小开间，1994年顶部增加一层，1996年三楼外租，在装修过程中南向中部拆去六个木窗及窗下砖墙。

1998年4月21日下午5时左右该大楼三楼楼面及以上，东西向28～34轴之间突然倒塌(见图1)。倒塌部分面积达1025m2，受损面积为3444m2，直接经济损失435万元。

2坍塌后结构损伤调查

为分析事故发生原因，为加固提供可靠的依据，我们对梁、板及柱的破坏情况进行了详细的调查。

2.1 梁

2.1.1一层至顶层除坍塌部分外，其它南北向横梁不同部位不同程度出现裂缝。

2.1.2三、四层楼面， 29 ～ 33 轴上 B ～ C 轴段钢筋混凝土梁距B轴2m左右处断裂，该部分梁纵向钢筋受损变形，弯起钢筋几乎被拉直，箍筋靠近B轴处被拉断(图2)。

2.1.3五、六层：29～33轴上B～C轴段钢筋混凝土梁齐B轴纵梁南侧根部断裂，该部分梁纵筋被拉变形，箍筋靠近B轴处被拉断。抢险时，该部分梁纵筋齐B轴柱南侧外边截断，同时，五层楼面梁34轴上B～C轴段梁出现水平裂缝，该段梁已被破坏。

2.1.4屋面层:原加层所用工字钢在30、32轴上B、C轴断坍落，B～C轴之间纵向工字钢扭曲变形，31及33轴上，B～C轴段混凝土梁坍落。28、34轴上B～C轴段混凝土梁断裂破坏(图3)。

2.2 板

三层及以上，28～34轴之间B轴南侧全部坍落(图4)。

2.3 砌体

三层及其以上C轴29～33轴之间窗间墙全部坍落，一层34轴南向窗间墙粉碎性破坏，三层28轴南向窗间墙粉碎性破坏

3结构材料性能检测

为给鉴定及计算分析提供依据，对房屋倒塌后现存结构进行材料检测是非常重要的。因此，在加固设计之前，我院对该房屋钢筋混凝土构件进行了检测，检测内容有：(1)钢筋抗拉强度；(2)混凝土强度等级；(3)混凝土碳化情况。

3.1试验结果

3.1.1 钢筋

在梁上取得φ16、φ18圆钢试样各二个, φ16、φ18螺纹钢试样各两个，共8个试样，对钢筋强度、延伸率及冷弯性能指标进行了测试，结果见表1。

3.1.2混凝土

a. 回弹试验

从每层纵梁选取一个测区，横梁上选取2个测区，中柱2个测区，边柱一个测区，共3个测区，每个测区按要求回弹24个点，并对测区混凝土碳化深度进行检测，检测结果见表2。

b. 钻芯取样试验

考虑到房屋使用历史较长，在四层梁(塌落到三层楼面)上钻取三个芯样，按标准芯样试验方法测得3个芯样强度(已换算为标准试件强度)为36.4MPa，28.5MPa，27.5MPa，平均值为30.8MPa。

3.2结论

3.2.1钢筋各项指标符合规范要求；

3.2.2混凝土强度等级满足原设计要求。

4复核计算

4.1运用中国建研院编制的TBSA(4.2）的程序对房屋进行了空间分析，运用平面框架程序进行了复核计算。

4.2对框架柱截面尺寸进行优化设计，以确定既能满足轴压比要求又能保证合理的配筋。

4.3 对框架梁按原设计尺寸，复核其配筋量。

4.4 对次梁按连续梁进行复核。

通过以上的复核计算，我们发现，现存中柱尺寸及配筋不足，框架梁及连续梁配筋偏小，开裂后更使刚度有所降低；窗间墙尺寸偏小，强度不足。

5原因分析

经过实地勘查，取样试验、理论分析讨论，我们认为此次大楼局部坍塌主要原因是三楼在装修中拆去了原结构中本来就较薄弱的南纵墙上的部分窗子和窗台墙，敲松了砌体结构，损坏了南向纵墙，使原来为开洞的承重纵墙变成了独立砖柱，其实际的承载力和稳定性能大大降低，使该砖柱在长期持续的荷载作用下产生疲劳，最终因失稳而导致大楼的局部坍塌。而原施工质量较差及屋面的加层是事故的间接原因。

6加固及修复做法

通过对房屋的检测复核计算和现场勘察，我们对于破坏严重以及不满足规范要求的构件进行了加固处理，以恢复其使用功能。同时为了满足原使用要求，加固后构件尺寸不宜过大。

6.1加固方案［1］，［2］，［3］

6.1.1每层柱顶均设钢牛腿(见图5)以减小四向梁跨度。

6.1.2中列柱：采用原柱四角包角钢进行加固(见图6)。

6.1.3三～五层28～34轴横梁，断裂端应小心凿出钢筋与新接梁中钢筋焊接，原配筋不足的梁利用钢牛腿减小跨度和梁底外贴扁钢条进行补强。

6.1.4三～五层B轴线纵梁梁底包角钢，以扁钢箍与原梁固紧，角钢端部与柱上钢牛腿焊接(见图7）。

6.1.5南侧 C 轴线上 28 ～ 34 轴线，二层及二层以上窗间墙全部改成混凝土柱。原底层混凝土柱采用四角包角钢方式补强。此次坍塌范围以外的窗间墙，已松动部分予以拆除，完好无损的部分采用四角包角钢方式补强(见图8)。

6.2屋面除保留混凝土梁外全部拆除，重新布置钢格构屋面梁做单面彩色钢板屋面。

6.3三～五层已破损的楼面改用叠合板进行修复，原已松动的整浇面层，应小心凿出钢筋与新做整浇面层钢筋搭接牢固。

7现场清理及拆除做法

7.1根据现场检测情况确定拆除范围

7.2支撑要求

7.2.1接近拆除范围的边界构件应在拆除前逐一支撑牢固，对于破坏严重的构件必须设置安全支撑。

7.2.2已断塌的梁，拆除前应将未塌部分支撑牢固，搭好脚手架再行凿除。

7.2.3脚手架均应牢固支撑至一层地面。

7.3面层清理及加固前材料准备

对受损构件铲除其表面的粉刷层，所有加固用钢件经现场核准后再下料加工，所有钢件均用红丹打底二度，铅油罩面后再刷防火涂料[4]。

8工程实际效果

该工程于1998年9月底开始施工，1998年11月底主体竣工，1999年元旦底层投入使用，1999年2月初全部投入使用，比按常规的加固方案缩短工期一半以上，使甲方在最短的时间内能够恢复生产。实践证明，本工程的加固方案是非常有效的，它不仅使大楼完全恢复了其使用功能，同时又节约了大量的人力、物力、财力，获得了较好的经济效益和社会效益。

参考文献：

[1] 建筑事故防范与处理课题组.建筑事故防范与处理实用全书.中国建材工业出版社

[2] 莫沛锵，邹仲康，余志武.建筑结构常见疑难设计(续篇).湖南大学出版社.1990 12

[3] 凝凝土结构加固技术规范CECS(25∶90).中国计划出版社，1992

[4] 沈建荣，蔡启上，章程华.建筑钢结构的涂漆.建筑结构.1998 1