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建筑改造前抗震性能评估的必要性及验收标准要求

三方检测单位 2021-07-31

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建筑改造是提升既有建筑使用功能的常见手段,但改造前若忽略抗震性能评估,可能因原有结构缺陷、改造荷载增加等问题引发安全隐患。抗震性能评估不仅能精准识别老建筑的抗震短板(如墙体开裂、构件老化),还能为改造方案提供科学依据,避免改造行为加剧结构风险。同时,验收标准作为评估的“标尺”,明确了结构、材料、非结构构件等方面的核验要求,是确保改造后建筑满足抗震安全的核心保障。

老建筑固有抗震缺陷的精准识别

上世纪八九十年代建成的建筑,多采用砌体结构或框架结构,受当时抗震设计标准(如1989版《建筑抗震设计规范》)限制,普遍存在构造措施不足的问题。比如砌体结构中,很多建筑未设置构造柱和圈梁,墙体仅靠砂浆粘结,地震时易发生整体坍塌;混凝土框架结构的梁、柱箍筋间距过大(部分达到300mm,远超现行规范的200mm要求),无法有效约束混凝土,地震时会出现主筋压屈现象。

除了构造缺陷,材料老化也是老建筑的常见问题。比如砖砌体长期暴露在潮湿环境中,表面会出现风化剥落,内部孔隙率增加,抗压强度可能从原本的MU10降至MU7.5;混凝土结构因碳化作用,表面保护层脱落,钢筋暴露锈蚀,截面面积减少10%~20%,抗拉能力显著下降。这些缺陷用肉眼难以精准判断,必须通过专业评估手段识别。

抗震性能评估中,常用的检测方法包括回弹法(检测混凝土强度)、超声透射法(检测混凝土内部缺陷,如蜂窝、孔洞)、砌体抗压强度试验(取芯检测砖和砂浆的强度)。比如某1995年建成的砌体住宅,通过回弹法检测发现,部分墙体的砂浆强度仅为M2.5(现行规范要求≥M5),若不做评估直接改造,增加的荷载会导致墙体开裂加剧,甚至引发局部倒塌。

精准识别这些固有缺陷,是改造前评估的核心目标之一。只有明确老建筑的“短板”,才能在改造中针对性补强——比如为砌体结构增设构造柱、圈梁,对碳化的混凝土构件进行表面封闭处理,从而避免改造后结构风险进一步扩大。

改造行为对结构抗震性能的影响预判

改造往往伴随荷载变化或结构体系调整,比如加层(增加竖向荷载)、拆墙(改变水平受力路径)、更换楼板(从预制板改为现浇板,增加均布荷载)。这些行为若未经评估,可能打破原有结构的受力平衡,加剧抗震风险。

以加层改造为例,某2005年建成的6层框架住宅,改造时想增加2层作为办公空间。原有结构的柱设计荷载为1000kN,加层后柱荷载增加至1300kN,若未做评估,柱的轴压比会从0.7升至0.91(超过二级抗震的0.8限值),地震时柱会因抗压能力不足发生破坏。通过评估,可采用增大柱截面(将柱从400mm×400mm改为500mm×500mm)或外包钢加固的方案,将轴压比降至0.75,满足抗震要求。

再比如拆墙改造,某砌体住宅想拆除客厅的承重砖墙(厚度240mm)扩大空间。原有墙体承担着上层30%的竖向荷载,拆除后相邻墙体的荷载会增加50%,若未评估,地震时相邻墙体可能因应力集中发生开裂。评估会提出“托梁换墙”方案——在墙体上方增设钢筋混凝土梁,将荷载传递至两侧柱,避免拆墙引发的风险。

改造前的抗震评估,本质是通过结构计算(如PKPM、SAP2000软件模拟)预判改造行为对结构的影响,确保改造方案既满足使用功能,又不削弱抗震性能。这种“预判”是避免改造后出现安全隐患的关键。

符合建筑抗震政策与法规的强制要求

抗震性能评估并非“可选环节”,而是政策法规的强制要求。《中华人民共和国防震减灾法》第三十九条明确规定:“既有建筑进行改造时,应当按照国家有关规定进行抗震鉴定和加固。”《建筑抗震设计规范》GB50011也要求:“既有建筑改造前,应根据其使用年限、结构类型、改造内容等进行抗震性能评估。”

地方层面的规定更具体,比如北京市《既有建筑改造工程抗震设计规程》DB11/689要求,改造工程需提交抗震性能评估报告,作为施工许可的必备材料;上海市《既有建筑抗震鉴定与加固技术规程》DG/TJ08-81要求,评估报告需明确结构的抗震等级、缺陷部位及改造建议,否则无法通过竣工验收。

若未做评估,改造项目可能面临“停工整改”或“验收不通过”的风险。比如某商业楼改造时未做评估,施工中拆除了2根框架柱,被城管部门责令停工,需补充评估报告并恢复柱结构后才能继续施工,不仅延误工期,还增加了50万元的整改成本。

从合规角度看,抗震性能评估是改造项目的“入场券”——只有通过评估,才能确保改造行为符合政策要求,避免法律风险。

抗震性能验收标准的核心框架

抗震性能验收标准是评估的“标尺”,其核心框架围绕“结构安全”和“抗震能力”展开,涵盖结构构件、非结构构件、场地基础、材料性能四大类。现行主要标准包括《既有建筑抗震鉴定标准》GB50023、《建筑抗震设计规范》GB50011、《砌体结构工程施工质量验收标准》GB50203、《混凝土结构工程施工质量验收标准》GB50204等。

验收标准的逻辑是“针对性核验”:针对老建筑的固有缺陷(如材料老化),核验材料性能是否满足改造后的要求;针对改造行为(如加层、拆墙),核验结构构件的承载力是否满足新增荷载的要求;针对非结构构件(如幕墙、吊顶),核验其与主体结构的连接是否可靠。

比如某砌体改造项目,验收时需核验三个关键点:一是新增构造柱的混凝土强度(≥C20)和钢筋配置(4φ12);二是原有墙体的砂浆强度(≥M5);三是隔墙与主体结构的拉结(钢筋间距≤1m)。这些要求均来自验收标准,是确保改造后建筑抗震安全的“底线”。

验收标准的“刚性”,决定了评估结果的“可靠性”——只有符合标准的评估,才能作为改造方案的依据;只有符合标准的改造,才能通过竣工验收。

结构构件抗震性能的验收要求

结构构件是建筑抗震的“核心骨架”,验收要求聚焦“承载力”和“变形能力”。对于砌体结构,《既有建筑抗震鉴定标准》GB50023要求:构造柱截面尺寸≥240mm×240mm,箍筋间距≤200mm;圈梁截面高度≥120mm,配筋≥4φ10;墙体的高厚比≤24(对于240mm厚墙体,高度≤5.76m)。

混凝土框架结构的验收重点是梁、柱的抗震构造:梁的箍筋需采用封闭式,末端做135°弯钩(长度≥10d),加密区箍筋间距≤100mm;柱的箍筋加密区长度≥柱高的1/6或柱截面长边尺寸(取较大值),加密区箍筋间距≤100mm;梁、柱节点核心区的箍筋间距≤100mm,确保节点在地震时不会先于梁、柱破坏。

构件的裂缝控制也是验收关键。砌体墙的裂缝宽度≤0.3mm(超过则需压力注浆补强);混凝土梁的裂缝宽度≤0.2mm(超过则需粘贴碳纤维布加固);柱的裂缝宽度≤0.15mm(超过则需增大柱截面)。比如某改造项目的混凝土梁裂缝宽度达到0.3mm,验收时要求粘贴300mm宽的碳纤维布(抗拉强度≥3000MPa),处理后裂缝宽度降至0.1mm,满足要求。

结构构件的验收,需结合“检测数据”和“计算结果”——比如柱的承载力需通过钢筋强度(拉伸试验)、混凝土强度(回弹法+钻芯法)计算,确保承载力≥设计值的1.1倍(考虑地震作用的不确定性)。

非结构构件抗震验收的关键要点

非结构构件(如隔墙、幕墙、吊顶、电梯)虽不承担竖向荷载,但地震时易脱落伤人,是验收的“重要环节”。《建筑抗震设计规范》GB50011要求:“非结构构件应与主体结构可靠连接,避免地震时脱落或倒塌。”

隔墙的验收要求:砌体隔墙与主体结构的连接需采用φ6钢筋拉结,间距≤1m,钢筋伸入隔墙内≥500mm,伸入主体结构内≥200mm;轻质隔墙(如加气混凝土砌块)需采用专用粘结剂粘贴,并在顶部设置柔性连接(如橡胶条),避免温度变形导致开裂。

幕墙的验收要求:埋件的拉拔强度≥设计值(比如设计值为10kN,拉拔试验需≥10kN);立柱与横梁的连接螺栓需采用不锈钢材质(避免锈蚀),间距≤500mm;幕墙面板与骨架的粘结需采用硅酮结构胶(拉伸强度≥1.0MPa),确保地震时面板不会脱落。

吊顶的验收要求:吊杆采用镀锌钢筋(直径≥8mm),间距≤1.2m,与楼板的连接需采用膨胀螺栓(直径≥10mm);主龙骨采用U型轻钢(厚度≥1.2mm),间距≤1.2m;次龙骨与主龙骨的连接需采用卡扣式,避免地震时吊顶整体坍塌。

非结构构件的验收,重点是“连接可靠性”——只有与主体结构可靠连接,才能避免地震时发生“次生灾害”(如吊顶脱落砸伤人员、幕墙玻璃碎裂伤人)。

材料性能的抗震检测验收要求

材料是结构抗震的“基础”,材料性能不达标,再完善的构造措施也无法保障安全。验收标准对材料性能的要求,聚焦“强度”和“耐久性”。

砌体材料:烧结普通砖的抗压强度≥MU10(用于承重墙),砂浆强度≥M5(用于砌体结构);蒸压加气混凝土砌块的抗压强度≥A5.0(用于非承重墙),砂浆强度≥M5。检测方法为“抗压强度试验”——从墙体取3块砖或3组砂浆试样,在压力机上测试,取平均值作为结果。

混凝土材料:强度≥C20(用于梁、柱),≥C15(用于基础);碳化深度≤25mm(超过则需进行表面封闭处理)。检测方法为“回弹法+钻芯法”——先通过回弹法测混凝土强度,若结果存疑,再钻取芯样(直径100mm)验证,确保强度符合要求。

钢筋材料:HRB400钢筋的屈服强度≥400MPa,抗拉强度≥540MPa;钢筋的锈蚀率≤5%(超过则需除锈或更换)。检测方法为“拉伸试验”——取500mm长的钢筋试样,在万能试验机上测试,记录屈服强度和抗拉强度。

比如某改造项目的混凝土强度检测结果为C18(设计要求C20),验收时要求采用“增大截面法”加固:在梁、柱表面新增40mm厚的C30混凝土层,并配置φ8钢筋网,确保加固后混凝土强度满足要求。

材料性能的验收,是“从源头上”保障结构抗震能力——只有材料强度达标,构件的承载力才能满足地震作用的要求。

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