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老旧住宅建筑抗震性能评估需要重点关注哪些结构指标

三方检测单位 2021-10-16

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上世纪80至2000年建成的老旧住宅多为砌体、框架结构,受当时抗震设计标准(如GBJ 11-89《建筑抗震设计规范》)限制,加上长期使用中的材料退化、结构损伤,其抗震性能普遍不足。抗震性能评估是老旧住宅改造的核心前提,需聚焦结构体系中直接影响抗侧力能力的关键指标——这些指标既涵盖基础、墙体等主体构件的强度与整体性,也包括节点连接、材料性能等隐性但致命的薄弱环节。明确评估重点,才能精准识别风险,为后续加固改造提供科学依据。

基础与地基的整体性及沉降状态

基础是建筑抗震的“根”,老旧住宅的基础问题多源于设计时地基处理简单或材料老化。比如上世纪80年代的毛石基础,长期暴露在地下潮湿环境中,表面易风化剥落,导致基础截面减小;部分砖基础因砂浆强度低,与墙体连接部位易出现竖向裂缝。

地基沉降是评估重点之一:需核查历史沉降观测数据(若有),或用全站仪测量建筑顶点倾斜度——当倾斜率超过0.4%(如6层建筑顶点偏移超过120mm),说明地基不均匀沉降已影响结构整体性。现场检查基础侧面,若出现通长斜裂缝(缝宽>0.5mm),可能是地基承载力不足导致的剪切破坏。

还要关注基础与墙体的连接:规范要求基础顶面应设置闭合圈梁(GB 50003-2011《砌体结构设计规范》),但老旧建筑常省略这一构造,导致墙体与基础“脱开”——地震时水平力会直接作用于墙体底部,加剧倒塌风险。

此外,基础埋深也需核查:若埋深小于当地冻土深度(如北方地区不足1.2m),冬季地基冻胀会反复挤压基础,导致基础变形,削弱抗震能力。

砌体墙体的抗剪强度与整体性

砌体结构是老旧住宅的主流形式,墙体是唯一抗侧力构件,其抗剪强度直接决定结构抗震能力。抗剪强度由砖和砂浆的强度共同决定:上世纪90年代前常用的实心黏土砖,因长期风化,强度可能从MU10降至MU7.5;而石灰砂浆(而非水泥砂浆)的强度退化更严重——碳化后的石灰砂浆呈灰白色,用指甲可轻易刮落,强度仅为原设计的30%~50%。

墙体厚度是另一关键:规范要求抗震设防区砌体墙厚度不应小于240mm,但部分老旧住宅为节省材料,采用180mm厚墙——横墙间距超过6m时,薄墙的抗侧刚度会急剧下降,地震时易发生平面弯曲破坏(如整排横墙向一侧倾斜)。

墙体布置的整体性也需关注:若横墙间距超过规范限值(如6度区砌体结构横墙间距≤18m,7度区≤15m),或转角墙、丁字墙未设拉结筋,墙体间无法传递水平力,地震时易出现“墙肢分离”——比如客厅与卧室的转角墙,若没有Φ6@500的拉结筋,水平地震力会将转角处砖块拉裂,形成斜向通缝。

现场检查墙体裂缝:斜裂缝(与水平方向成45°~60°)是抗剪不足的典型表现,多出现于窗间墙或墙角;水平裂缝(沿灰缝延伸)则是砂浆强度过低,无法抵抗水平力的剪切;若裂缝宽度超过1mm,或多道裂缝交汇,说明墙体已接近极限状态。

楼盖与屋盖的结构形式及连接可靠性

老旧住宅的楼盖多为预制空心板,其最大问题是整体性差——预制板间仅用细石混凝土灌缝,若施工时未振捣密实,缝内会形成空腔,地震时板间易发生相对滑动,导致楼盖坍塌。

预制板与墙体的搁置长度需严格核查:规范要求预制板搁置在砌体墙上的长度≥120mm(GB 50203-2011《砌体结构工程施工质量验收规范》),但部分老旧建筑为增加室内空间,将搁置长度缩短至80mm甚至更少——地震时水平力会使预制板从墙体上“滑落”,这是上世纪地震中常见的楼盖倒塌原因。

屋盖的风险更隐蔽:坡屋顶的木屋架若采用铁钉连接(而非螺栓或榫卯),长期使用中铁钉会锈蚀松动,地震时木屋架易散架;平屋顶的预制板若未与屋面圈梁拉结,台风或地震时屋面板可能被掀翻——某小区2008年地震中,3栋楼的平屋顶预制板因未拉结,全部滑落到楼梯间,造成二次伤害。

此外,楼盖的洞口处理也需注意:比如厨房、卫生间的洞口若未设加强梁,洞口周边墙体易出现放射状裂缝,削弱楼盖整体性。

圈梁与构造柱的设置及连接质量

圈梁与构造柱是砌体结构的“抗震骨架”,规范要求(GB 50011-2010《建筑抗震设计规范》):6度区砌体结构应在每层楼、屋顶设置闭合圈梁,构造柱间距≤4m,且应与圈梁现浇成整体。但老旧建筑常省略这些构造:比如仅在底层设圈梁,或构造柱仅“插”在墙体中,未与圈梁连接。

圈梁的完整性是重点:若圈梁在转角处断开(如客厅与阳台的转角),或未绕楼梯间闭合,会导致结构“弱环”——地震时水平力无法通过圈梁传递到各墙体,加剧局部倒塌。现场检查圈梁底面,若与墙体间出现水平裂缝(缝宽>0.3mm),说明圈梁未与墙体有效粘结。

构造柱的配筋与连接更关键:规范要求构造柱主筋为4根Φ12,箍筋间距在柱端(上下各500mm)加密至100mm,但老旧建筑常改用Φ10钢筋,箍筋间距达200mm——地震时构造柱易被剪坏,无法约束墙体。此外,构造柱与墙体的拉结筋(Φ6@500,伸入墙体1m)若漏放或长度不足,构造柱会变成“孤立柱”,失去对墙体的拉结作用。

比如某1995年建成的6层砌体楼,因未设构造柱,2008年地震时楼梯间墙体全部倒塌——楼梯间是逃生通道,其圈梁构造柱的缺失直接威胁生命安全。

框架结构的梁柱截面及配筋率

上世纪90年代的框架住宅(如部分单位集资房),设计时抗震等级多为三级或四级(GBJ 11-89),梁柱截面与配筋率普遍偏低。比如跨度6m的梁,设计梁高仅400mm(规范要求≥500mm,跨高比≤12),导致梁的抗弯刚度不足——地震时梁会出现大变形,甚至断裂。

柱的问题更突出:部分框架柱为“短柱”(柱高与截面边长比≤4),比如楼梯间的柱(高度仅2.1m,截面300×300mm),短柱的抗剪强度远低于抗弯强度,地震时易发生“剪切破坏”(柱身出现交叉斜裂缝),且破坏是突然的,无预警。

配筋率是核心指标:规范要求框架梁的受弯配筋率≥0.25%(HRB335钢筋),柱的轴压比≤0.8(C20混凝土),但老旧框架柱的轴压比常超过0.9——比如某1998年的框架楼,柱截面300×300mm,混凝土强度C20,柱内主筋仅4根Φ14,轴压比达0.95,地震时柱会被压碎。

钢筋锈蚀也需关注:框架梁的保护层厚度若小于25mm(规范要求),混凝土碳化会侵蚀钢筋,导致钢筋直径减小——比如Φ16的钢筋锈成Φ14,截面损失率达25%,其抗拉强度下降约30%,无法承受地震时的拉力。

节点连接的抗震承载力

结构节点是力的“传递中枢”,地震时节点的破坏会导致整个结构倒塌——规范强调“强节点弱构件”(GB 50011-2010),但老旧建筑的节点常存在“弱节点”问题。

框架节点的核心区箍筋是重点:规范要求节点核心区箍筋间距≤100mm,直径≥Φ8,但老旧建筑常省略核心区箍筋,或用Φ6箍筋间距200mm——地震时核心区混凝土会被水平力剪碎,形成对角斜裂缝(缝宽>1mm),导致梁、柱“脱开”。

砌体结构的节点问题多在构造柱与墙体的连接:若构造柱与墙体间未设拉结筋,或拉结筋仅用铁丝代替,地震时构造柱会从墙体中“拔出”,无法约束墙体变形。比如某2000年的砌体楼,构造柱与墙体间仅用水泥浆粘结,地震时构造柱全部弹出,墙体大面积倒塌。

预制构件的节点更薄弱:比如预制梁与柱的连接,老旧建筑常将梁端直接搁置在柱顶,用砂浆填充——这种“简支”连接无法传递弯矩,地震时梁会从柱顶滑落。规范要求预制梁与柱应采用焊接或预埋螺栓连接(GB 50204-2015《混凝土结构工程施工质量验收规范》),但老旧建筑很少执行。

现场检查节点时,若发现节点混凝土有蜂窝、漏筋(如框架节点核心区露出钢筋),或裂缝沿节点对角线延伸,说明节点承载力已不足,需立即加固。

非结构构件与主体结构的连接可靠性

非结构构件虽不承担水平力,但地震时易坠落伤人或破坏主体结构——比如女儿墙倒塌会砸毁下层窗户,阳台栏板坠落会阻塞逃生通道。评估需聚焦“连接可靠性”,而非构件本身强度。

女儿墙是高频风险点:规范要求砖女儿墙高度不应超过1.2m(GB 50007-2011《建筑地基基础设计规范》),且应在顶部设压顶梁(Φ8@200钢筋),并与屋面圈梁拉结。但老旧建筑的女儿墙常达1.5m甚至2m,且未设压顶梁——地震时女儿墙会像“多米诺骨牌”一样倒塌,某小区2015年台风中,3栋楼的女儿墙全部倒塌,砸坏了楼下的车辆。

阳台栏板的连接需重点核查:预制阳台的栏板若为砖砌,应与阳台板的预埋钢筋焊接;现浇阳台的栏板应与阳台板整体浇筑。但老旧建筑常将栏板直接搁置在阳台板上,用砂浆粘结——地震时栏板会瞬间坠落,威胁地面人员安全。

门窗过梁与电梯井也是隐患:过梁搁置长度若小于250mm,或用木过梁(已腐朽),地震时过梁会断裂,导致门窗洞上方墙体坍塌;电梯井的砌体墙若未与主体结构的圈梁、构造柱连接,地震时电梯井会变形,卡住电梯轿厢,影响救援。

比如某1998年的电梯楼,电梯井墙体未设构造柱,2008年地震时电梯井倾斜150mm,导致电梯无法运行,被困人员3小时后才获救。

结构材料的性能退化程度

老旧住宅的材料退化是“隐性杀手”——砖、砂浆、混凝土的强度会随时间推移而降低,钢筋会因锈蚀而削弱,这些变化肉眼难以察觉,但对结构抗震能力的影响是致命的。

砖的退化:实心黏土砖长期暴露在空气中,表面会因风化而“起砂”(用手摸有砂粒掉落),强度下降约20%~30%;若砖内部有裂缝(用小锤敲击,声音发闷),说明砖已受损伤,无法承受荷载。现场可取3块砖样(从墙体非受力部位),做抗压强度试验——若强度低于MU5,需更换或加固。

砂浆的退化:石灰砂浆是老旧建筑的主流,其碳化深度(用酚酞试剂检测)若超过20mm(砖的一半厚度),说明砂浆已完全碳化,强度几乎为零。现场用贯入法测砂浆强度(GB/T 50315-2011《砌体工程现场检测技术标准》),若强度低于M2.5,墙体抗剪强度会下降50%以上。

混凝土的退化:框架柱、梁的表面若出现顺筋裂缝(沿钢筋方向延伸),说明钢筋已锈蚀——钢筋生锈后体积膨胀(约增大2~3倍),会挤裂混凝土,导致保护层脱落。用回弹法测混凝土强度(GB/T 50081-2019《混凝土物理力学性能试验方法标准》),若C20混凝土的回弹值低于30,强度已降至C15以下,无法满足抗震要求。

钢筋的退化:用钢筋探测仪测保护层厚度(框架梁≥25mm,柱≥30mm),若保护层厚度不足,钢筋会加速锈蚀;用游标卡尺测钢筋直径,若Φ12的钢筋锈成Φ10(截面损失率25%),其抗拉强度会下降约30%——地震时钢筋易屈服,导致构件破坏。

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