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磚混結(jié)構(gòu)住宅樓沉降與傾斜的檢測(cè)及評(píng)定
歐陽中意
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Examination and assessment of residence building's steelement and gradient
歐陽中意
Ouyang Zhongyi
摘 要： 通過對(duì)職工住宅樓的檢測(cè)、鑒定、分析、計(jì)算，全面分析了該建筑物沉降與傾斜的原因，確定房屋損傷的程度，提出了治理的方案。
關(guān)鍵詞：沉降； 傾斜； 地質(zhì)勘察； 承載力； 加固
Abstract: By the test, appraisal,analysis and calculation,it analysed the cause of the dwelling house's subsidence and slant roundly and confirmed its damage.At the same time,it brought forth the project to deal with the case mentioned above.
Key words: subsidence，slant， geologic reconnaissance， carrying ca－pacity， reinforcement
中圖分類號(hào)：TU433
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B
文章編號(hào)：1008-0422(2005)03-0093-02
1 概況
某局的職工住宅樓，主體共六層（包括底層架空層）采用磚混結(jié)構(gòu)，東西方向總長(zhǎng)46.8m（注：原設(shè)計(jì)為46m），南北方向總寬9.3m，房屋最大開間5.1m，最大進(jìn)深5.5m，層高3m，屬橫墻承重為主的混合承重體系。該房屋1998年開始施工，2000年建成投入使用后不久就出現(xiàn)整體不均勻沉降及傾斜，局部墻體開裂。為保證結(jié)構(gòu)安全，故進(jìn)行檢測(cè)分析和治理。
2 檢測(cè)及檢查內(nèi)容
2.1地質(zhì)補(bǔ)充勘察
2001年12月由某水電勘察設(shè)計(jì)院進(jìn)行了補(bǔ)充地質(zhì)勘察，其基本結(jié)論如下：
2.1.1建筑場(chǎng)地為軟土層，軟土厚度大，含水量大，壓縮性高，承載力較低；
2.1.2土層不同部位的物理力學(xué)性能有很大差異；
2.1.3房屋建在0.6~1.1m較佳軟土層上，但其下部仍為軟塑———流塑狀軟土，承載力低于100kPa，故沉降較大。
以上實(shí)際情況說明，原設(shè)計(jì)中地耐力取值不準(zhǔn)且土體壓縮模量低，是導(dǎo)致建筑物建成后產(chǎn)生不均勻沉降的主要原因。
2.2原設(shè)計(jì)條件調(diào)查
2.2.1設(shè)計(jì)地耐力標(biāo)準(zhǔn)值為130kPa；
2.2.2基礎(chǔ)設(shè)計(jì)采用鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)，截面控制尺寸為三種：
⑴橫墻墻體基礎(chǔ)設(shè)計(jì)采用底寬2300mm，中高600mm，邊高250mm，梯形截面地基梁，配縱向主筋為Φ10@150，橫向主筋為Φ12@100；
⑵縱墻墻體基礎(chǔ)有兩種設(shè)計(jì)采用底寬1200mm，中高600mm，邊高250mm；底寬1500mm，中高650mm；邊高300mm，梯形截面配縱向主筋為Φ10@200或Φ10@150，橫向主筋為Φ12@150或Φ12@100；
2.2.3承重墻體：
⑴基礎(chǔ)部位墻厚240mm，設(shè)計(jì)采用MU10普通燒結(jié)磚，M10水泥砂漿砌筑，砌體抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f=1.99×0.85=1.7MPa；
⑵架空層墻體及一至三層墻體，墻厚240mm，設(shè)計(jì)采用MU10普通燒結(jié)磚，M10混合砂漿砌筑，砌體抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f=1.99MPa；
⑶四至六層墻體，墻厚240mm，設(shè)計(jì)采用MU10普通燒結(jié)磚，M7.5混合砂漿砌筑，砌體抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f=1.79MPa；
2.2.4構(gòu)造柱、圈梁、挑梁
⑴整棟房屋共設(shè)構(gòu)造柱36個(gè)，均設(shè)置在拐角處和縱橫墻交接處。截面尺寸為240×240mm，配置4Φ12主筋，箍筋為Φ6@200，設(shè)計(jì)混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C20；
⑵圈梁層層設(shè)置，尺寸為240×240mm，配置4Φ12主筋，箍筋為Φ6@200，設(shè)計(jì)混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C20；
⑶挑梁，凈挑長(zhǎng)度為1.8m，截面尺寸為250×350mm，配置主筋為3Φ25+2Φ12，箍筋為Φ8@100，設(shè)計(jì)混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C20。
2.3 砌體抗壓強(qiáng)度檢測(cè)
原位檢測(cè)一層共檢測(cè)10個(gè)測(cè)區(qū)，共取得160個(gè)數(shù)據(jù)，結(jié)果見匯總表表一所示：
實(shí)測(cè)砌體抗壓強(qiáng)度偏低，主要是砌筑砂漿強(qiáng)度等級(jí)普遍偏低造成。實(shí)測(cè)砌體抗壓強(qiáng)度值比設(shè)計(jì)要求值低22.6%。
2.4混凝土抗壓強(qiáng)度檢測(cè)
混凝土強(qiáng)度檢測(cè)：
⑴±0.00以上，梁、構(gòu)造柱作抽樣檢測(cè)驗(yàn)證。實(shí)測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度，從抽樣四組實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析，均已達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)。
⑵±0.00以下，共抽取鉆芯樣55個(gè)，結(jié)果表明，有15個(gè)樣品不能成型，說明基礎(chǔ)梁混凝土強(qiáng)度等級(jí)有27%無法達(dá)到C20要求。
3 按設(shè)計(jì)條件計(jì)算分析
根據(jù)《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，實(shí)查該住宅樓的橫墻最大間距，墻體水平截面開洞率，墻厚，橫墻長(zhǎng)度與高度關(guān)系，以及采用混凝土屋面類型等具體控制條件，與規(guī)范條件比較，符合剛性方案的設(shè)計(jì)規(guī)定。即結(jié)構(gòu)系統(tǒng)布置合理，結(jié)構(gòu)形式與構(gòu)件選型基本正確，傳力路線明確，結(jié)構(gòu)構(gòu)造和連接可行。具體計(jì)算分析如下：
3.1高厚比驗(yàn)算
Smax = 5.1m，H = 3m，Ho = 0.4S+0.2H = 2.64m， β= Ho/h = 11<22
高厚比驗(yàn)算符合規(guī)范規(guī)定。
3.2荷載計(jì)算
⑴屋面荷載：考慮油氈防水，130厚現(xiàn)澆板，隔熱板等按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》規(guī)定取值6.22kN/ m2；屋面不上人，取活載0.7kN/ m2。
⑵樓面荷載：考慮現(xiàn)澆板，瓷磚地面等，取值5.04kN/ m2；取活載2.1kN/ m2。
⑶墻體：按雙面粉刷，240mm厚，6.29kN/ m2。
3.3墻體承載力計(jì)算分析：墻體承載力分析，按兩種情況考慮：
⑴5.1m開間：
屋面、樓面均為現(xiàn)澆混凝土板結(jié)構(gòu)，與墻體連接，其計(jì)算模式屬四邊簡(jiǎn)支支撐體系，砌體抗壓強(qiáng)度按實(shí)測(cè)f=1.54 MPa進(jìn)行計(jì)算，按《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，其控制墻體承載力Nu/N=1.24>1.0。滿足設(shè)計(jì)規(guī)定的承載力要求。
⑵3.6m開間：
該開間設(shè)計(jì)時(shí)定為3.4m，后施工中改為3.6m，故墻體承載力按3.6m計(jì)算。屋面、樓面均采用單向混凝土預(yù)制空心板，與墻體簡(jiǎn)支相連。其計(jì)算模式屬兩邊簡(jiǎn)支支撐體系，按砌體抗壓強(qiáng)度實(shí)測(cè)值f=1.54MPa進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，其控制墻體承載力Nu/N=1.26>1.0，滿足設(shè)計(jì)規(guī)定的承載力要求。
計(jì)算結(jié)果說明，雖然實(shí)測(cè)砌體抗壓強(qiáng)度值低于設(shè)計(jì)值，但從承載力講，尚可滿足要求。但砌體的彈性模量降低，根據(jù)計(jì)算其值為1390/1600=0.868，故其抵抗不均勻變形能力會(huì)有所降低。
3.4地基基礎(chǔ)承載力計(jì)算分析
按《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，依據(jù)設(shè)計(jì)條件和檢測(cè)條件，分兩種情況評(píng)定。
⑴橫墻墻體：
±0.00以上，荷載為195kN/m，基礎(chǔ)埋深-0.9m，fk=80kPa。
f = fk+ηdγo(d-0.5)=87.57(kPa)根據(jù)計(jì)算，基礎(chǔ)需要寬度B = 2.8m
按設(shè)計(jì)圖紙取用寬度為2.3m，不滿足承載力要求。但施工時(shí)，改為3.0m，故承載力滿足要求。
⑵縱向墻體
±0.00以上，荷載為175kN/m，基礎(chǔ)埋深-0.9m，fk=80kPa。
按f = 87.57(kPa)計(jì)算,基礎(chǔ)需要寬度B=2.51m。
設(shè)計(jì)圖紙取用寬度為1.2m,施工實(shí)際寬度為1.5m。按實(shí)際寬度1.5m計(jì)算分析，說明絕大部分縱墻地基基礎(chǔ)承載力不足，偏低40%。
4 住宅樓沉降，傾斜測(cè)量
4.1相對(duì)不均勻沉降差測(cè)量
根據(jù)測(cè)量，在南北向，1軸～13軸相對(duì)不均勻沉降差值變化最大，已超過地基變形允許值一倍。
4.2整體傾斜測(cè)量
實(shí)測(cè)結(jié)果見表二所示：
測(cè)量結(jié)果說明, 21-G點(diǎn)最大傾斜位移為東偏北98.23mm，21-B點(diǎn)最大傾斜位移為東偏北98.90mm。該項(xiàng)結(jié)果已超過《地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定值的1.4倍。
4.3墻體裂縫測(cè)繪從略。
5 不均勻沉降變形產(chǎn)生的原因分析
5.1該住宅樓屬于無地質(zhì)勘察資料條件下進(jìn)行的設(shè)計(jì)。 2001年12月補(bǔ)勘資料證實(shí)原設(shè)計(jì)確認(rèn)的地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值130kPa不準(zhǔn)，且偏高，同時(shí)還驗(yàn)證地質(zhì)條件復(fù)雜，物理力學(xué)性能差異大。
按《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值小于130kPa，應(yīng)作變形驗(yàn)算和變形控制。同時(shí)高壓塑性軟土層，在基礎(chǔ)高應(yīng)力作用下，較大部分沉降變形會(huì)在后期發(fā)生，同時(shí)還會(huì)伴有墻體和樓面裂縫產(chǎn)生。原設(shè)計(jì)方未能充分考慮這一規(guī)定和要求。
5.2主體結(jié)構(gòu)靜力計(jì)算，按規(guī)范規(guī)定滿足承載力要求。
檢查整體房屋高寬比，長(zhǎng)寬比，橫墻承重間距，主體結(jié)構(gòu)幾何形心與重心的偏心率等，也滿足7度設(shè)防要求和控制條件。故±0.00以上主體結(jié)構(gòu)靜力計(jì)算設(shè)計(jì)是符合設(shè)計(jì)規(guī)范要求的。但±0.00以下地耐力確定不準(zhǔn)（而圖紙未作正式簽章），特別是縱向墻體基礎(chǔ)承載力嚴(yán)重不足，其偏差40%是引發(fā)不均勻沉降的直接原因。
5.3施工質(zhì)量問題
⑴砌體強(qiáng)度檢查發(fā)現(xiàn)，以首層為準(zhǔn)，砌筑砂漿強(qiáng)度普遍偏低，致使砌體抗壓強(qiáng)度實(shí)測(cè)值均達(dá)不到砌體設(shè)計(jì)值要求。平均相差22.6%。
⑵地基基礎(chǔ)施工中，根據(jù)竣工圖，控制截面有改變。
A、橫墻采用底寬3.0m，中高650mm，邊高300mm，梯形截面，配筋未變。即底寬由2.3m增大至3.0m，邊高及中高截面均加厚50mm；
B、 縱墻采用底寬1.5m，即由原設(shè)計(jì)1.2m，增大至1.5m，其他參數(shù)未變。
⑶基坑開挖探察證實(shí)，基礎(chǔ)尺寸基本符合原竣工圖。
6 結(jié)論與建議
6.1住宅樓地基因設(shè)計(jì)承載力取值偏高，已造成不均勻沉降和傾斜，其沉降最大值和傾斜值已超出國(guó)家設(shè)計(jì)規(guī)范和鑒定標(biāo)準(zhǔn)控制要求的規(guī)定，危及結(jié)構(gòu)正常使用，必須進(jìn)行綜合加固和治理。
6.2房屋平面尺寸與原設(shè)計(jì)不符
根據(jù)原設(shè)計(jì)圖紙，該房屋東西向1～21軸軸線總尺寸應(yīng)為46m，但施工過程中卻自行改為46.8m。
根據(jù)施工竣工圖及實(shí)際測(cè)量，原設(shè)計(jì)中四個(gè)3.4m的開間在施工中均改為3.6m。經(jīng)校核，這一改動(dòng)，直接增加了四個(gè)開間的橫墻墻體工作應(yīng)力，并導(dǎo)致與該橫墻拉結(jié)的縱墻整體剛度降低12%。
6.3基礎(chǔ)混凝土強(qiáng)度等級(jí)與原設(shè)計(jì)不符
根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，基礎(chǔ)混凝土強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)為C20。但通過大量的基礎(chǔ)混凝土鉆芯取樣表明：占取樣總數(shù)27%的混凝土不能成型，內(nèi)部蜂窩較多，振搗明顯不密實(shí)，配比隨意性較大，無法達(dá)到C20的設(shè)計(jì)強(qiáng)度。
由于以上缺陷，導(dǎo)致了基礎(chǔ)承載力和基礎(chǔ)抵抗地基不均勻沉降變形能力的降低，房屋整體剛度被嚴(yán)重削弱，并對(duì)主體結(jié)構(gòu)的正常使用造成了影響。
6.4架空層墻體砂漿強(qiáng)度等級(jí)與原設(shè)計(jì)不符
根據(jù)原設(shè)計(jì)圖紙，砂漿強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)為M10。但通過現(xiàn)場(chǎng)10個(gè)測(cè)區(qū)的檢測(cè)表明：砂漿的配比，飽滿度，厚度，以及均勻程度均不符合原設(shè)計(jì)和施工要求，離散性較大，砂漿強(qiáng)度等級(jí)僅能達(dá)到M5。
經(jīng)校核，該層砌體強(qiáng)度比原設(shè)計(jì)強(qiáng)度低22.6%；彈性模量比原設(shè)計(jì)降低13.2％，其抵抗不均勻變形的能力也被削弱。
6.5根據(jù)以上情況，建議采用旋噴樁加固基礎(chǔ)，同時(shí)對(duì)原外圍縱、橫基礎(chǔ)墻體增設(shè)鋼筋混凝土圍箍梁和對(duì)部分縱、橫墻體采用雙（單）面配筋加強(qiáng)。
參考文獻(xiàn)：
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[2] 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范.（GBJ50010-2002）
[3] 混凝土加固技術(shù)規(guī)范.（CECS25：90）
[4] 民用建筑可靠性鑒定規(guī)程.（GB50292-1999）
作者單位：衡陽市建筑工程管理局
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