结构检测中心  Tel:18621044948

结构检测中心

网站首页 > 解决方案 > 案例介绍

上海优秀历史建筑通北路400 号移位后安全检测报告

2018-12-05 13:16:18 结构检测中心 阅读

图片关键词

  上海优秀历史建筑通北路400 号移位后安全检测报告

 

  【摘要】检测对象为上海优秀历史建筑,距今已近80 年,从上海市城市建设档案馆查得的原始设计资料及备份并不完整;由于多方面的原因,没有得到使用过程中改造设计图纸,也没有场地地质勘探资料。本报告对房屋的倾斜、结构轴线尺寸及柱位、结构开裂及钢筋锈蚀、加固构件等进行了复核测试,摸清建筑结构钢筋分布,判定结构安全状况;进行整体结构计算分析,提出正常使用加固处理措施;考虑周边场地后续施工情况,为确保移位后建筑结构安全,提出监测建议;对移位后建筑结构保护措施提出建议。

 

  1 检测概述

  上海市优秀历史建筑“通北路400 号改建项目”8 号楼,设计方为公和洋行(Palmer&Turner Architects and Surveyors)的维肯汉姆(P. O. G Wakenham),营造方是瑞记。建筑原名为“正广和汽水厂仓库(8 号楼)”。2009 年起,上海广林物业管理有限公司开展了围绕该建筑移位保护的调研和准备工作。经过检测和论证,2010 年开始了周边房屋拆迁,2012 年在原址北面实施新址地下连续墙及基坑施工;同期开始移位施工和新址地下室施工,并于2013 年底完成了折线移位和新址就位。

图片关键词

  房屋移位路线为:先沿纵轴向西平移 5.388m,再沿横轴向北平移 33.258m到达新址,位移总距离 38.646m,参见图 1。其中在新址位置建有 2层钢筋混凝土地下室,作为房屋移位后的承力基础。原结构柱与新址地下室顶板结构设计为刚性连接。

  本建筑为上海市人民政府批准公布的第三批优秀历史建筑。“关于通北路 400号上海汽水厂 8号楼优秀历史建筑修缮保护要求告知单”(沪历保 [2100]15号)再次明确,该建筑保护要求为四类,根据《上海市历史文化风貌区和优秀历史建筑保护条例》第二十五条,建筑的主要立面不得改变。根据保护管理技术规定,外立面的建筑风格为外部重点保护部位,楼梯间及其它原有特色装饰为内部重点保护部位。修缮前应认真考证原始设计资料及施工工艺等,重点保护部位应严格按原式样、原材质、原工艺进行修缮。

 

  2 房屋概况

  2.1房屋建筑现状 8号楼建筑长 43.78m,宽 30.18m,占地面积约 1,321m2,总建筑面积约为 7,000m2,典型建筑平面图见图 2。建筑为现代派风格,外墙采用 240厚红砖清水墙(填充墙);钢筋混凝土框架梁柱外露,形成横竖线条构图;少量的资料描述原檐口有多重线脚;经过多年的使用、改造和维护,现未保留任何可见的线脚痕迹。

图片关键词

  2.2房屋结构现状

  房屋上部结构为 6层钢筋混凝土框架(局部 7层),层高为 3.66m;长宽约为 43m×30m(8榀×5榀框架),柱网为 6.3m×6.0m。结构平面布置较为规则,参见图 3。结构形式为单向布置的钢筋混凝土框架结构,主次梁均有加腋的处理。

图片关键词

 

  3现场检测情况

  3.1重点保护部位的完损分析

  如前所述,外立面的建筑风格为外部重点保护部位。其四个外立面有白色纵横线条构图,其间有红砖填充墙,并有及其简约门窗布置,具有典型的现代主义风格。移位施工前,外立面基本保持原有建筑风格,没有明显的损坏现象。移位后检测发现,尽管施工过程中对墙体已经采取了临时支撑保护措施,但拆除托换梁施工依然使得底层部分填充墙出现松动、开裂和脱落现象。除此之外,该建筑二层以上整体外观保存完整,没有明显的破坏与缺损(如图 3所示)。

  楼梯间及其它原有特色装饰等内部重点保护部位基本完好。检测发现,西北角楼梯及阳台的栏杆保持了原有风格,并没有在改造时进行更换,而是遵循原设计维护修缮,但西北角的楼梯进行了踢面装修(见图 4~5)。

图片关键词

  3.2结构开裂及钢筋锈蚀情况

  采用钢筋测距仪探查框架结构实际配筋情况,对每层柱子及二层楼面梁配筋进行抽样检测,从现场一层柱子外露的钢筋可以看出,未开裂的结构柱钢筋仍旧保持着很好的外观及受力状态,构件受力钢筋是竹节方钢,箍筋是光圆钢筋。

  一层以上主体结构保护较好,大部分梁柱构件都没有发现裂缝及钢筋露出等现象。少量构件表面有裂缝,甚至混凝土剥落的现象,主要集中于阳台、楼梯间和顶楼电梯机房的结构构件及填充墙上。检测分析认为,混凝土构件出现裂缝原因是由于钢筋锈胀造成的,其深度为混凝土核心区外侧钢筋位置。除此以外,其他结构构件未发现开裂破坏现象。综合而言,移位施工对整体结构性能基本没有影响。

  3.3结构轴线尺寸与柱位检测

  轴线尺寸复核表明,原检测报告的轴线基本正确。总体而言,虽然有部分结构柱位未与轴线对中,但数值很小(昀大值在 100mm左右),可以忽略其对整体结构性能的影响。

  按照《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》(JGJ/T23-2011),对混凝土构件进行回弹及钻芯取样检测,发现混凝土的碳化深度较大,且强度偏低,这也是老建筑低强度混凝土的通病。除四、六层柱混凝土强度为 C15外,其余梁柱混凝土强度达到 C13;这是主体结构昀主要薄弱环节;

  3.4混凝土强度及碳化测试

  轴线尺寸复核表明,原检测报告的轴线基本正确。总体而言,虽然有部分结构柱位未与轴线对中,但数值很小(昀大值在 100mm左右),可以忽略其对整体结构性能的影响。

  3.5加固构件调查

  对门厅位置的六根加固的柱子进行检测。为移位安全,门厅部位一 ~二层挑空部位的六根混凝土柱进行了加固。就位后结构柱与地下室结构应进行刚性连接。现场检测发现,加固柱子就位后尚未完全实现与新址地下室结构的有效连接;其增大截面的钢筋外露,未与地下室结构有效锚固。

  3.6倾斜和差异沉降检测

  移位接柱后,对房屋外立面四个墙角的棱线进行倾斜测量。采用的仪器为 SOKKIA 230R(2’’级)电子全站仪。倾斜测量针对房屋外立面的四个墙角,测定其倾斜状况。每个墙角分别测定其两个倾斜方向的分量。

  移位前测得的倾斜率为通过沿被测墙面从上至下取 6~9个测点经拟合而得,测量结果见图 6a。移位后房屋倾斜度测量的方法与移位前相同,测量结果见图 6b。

图片关键词

  图中箭头“→”表示倾斜方向。同时表示出倾斜量和倾斜率。图中数据内容为:倾斜量 cm/测到的相应墙面高度范围 m、倾斜率‰。从检测结果可以看出,房屋整体向西南面角稍微倾斜,倾斜角均小于 4.2‰。

 

  4 房屋结构抗震鉴定

  根据《建筑抗震鉴定标准》,按 A类建筑、后续使用 30年的要求,对房屋的结构体系、建筑结构外观、结构构件及连接节点现状、整体变形、重要构件的受力及变形等情况进行抗震鉴定分析。

  4.1第一级鉴定

  建筑结构外观与内在质量:

  1、移位前建筑无明显不均匀沉降,移位后将与新址 2层地下室结构刚接。

  2、主体结构无明显变形、倾斜或歪扭。除第一层填充墙出现破损外,二层以上外墙保护状况良好;

  3、主要构件、节点无明显结构性开裂、酥碎或腐朽,只是在楼梯间及局部区域构件中出现由于钢筋锈蚀而使得构件开裂的现象;

  4、女儿墙、阳台等附属构件无明显变形、开裂,与主体结构构件连接合理,符合规程的相关规定。

  房屋结构体系:

  1、结构体系上,横向布置为钢筋混凝土框架结构,梁柱布置规则,柱网尺

  寸和楼层高度比较均匀,抗侧力构件及质量分布也较均匀,基本符合现行规范的要求;

  2、纵向比横向框架梁截面相差较大,两个方向上结构抗侧性能也相差较大;但两个方向上主梁均有加腋,基本符合现行规范要求;

  3、该房屋结构按仓库功能进行设计,梁、板构件截面及配筋均较大,基本符合现行规范的要求;

  4、原设计仅考虑静力承载能力,没有考虑结构抗侧力,结构柱截面及配筋随楼层升高而迅速减小,使各相邻楼层抗侧刚度变化较大;第 5层为抗震薄弱环节。

  结构构件材料强度:

  通过对结构构件材料强度进行检测判定,底层与二层柱混凝土强度为 C13,四、六层柱强度为 C15,一到六层梁强度为 C13,基本符合现行规范的强度限值大于 C13的要求。

  结构整体性与非结构构件:

  1、结构可视为双向框架,但纵向框架较弱,存在薄弱环节;

  2、除少量锈蚀、开裂外,各梁、柱、节点构件没有明显结构性裂缝,结构整体性较好;

  3、填充墙为 240厚砖砌体墙,与框架连接界面基本稳固,静力性能良好;但砖砌体填充墙、隔墙与主体结构连接不完全符合规范抗震要求;

  4、房屋内装饰材料、吊顶等非结构构件与主体结构连接可靠。

  主要构件抗震构造:

  结合原结构设计图纸,经过现场测绘、检测和分析,认为结构主要梁柱构件基本满足规范 7度抗震构造要求。综合以上各点,该房屋建筑结构存在多处抗震薄弱环节,但基本满足第一级鉴定。考虑到优秀历史建筑的重要性,以下补充进行第二级鉴定计算。

图片关键词

 

  5 结构验算分析

  根据由于房屋移位后将改造和调整功能,故补充进行整体结构计算分析,其中抗震验算按现行规范考虑,仅供参考,不作为安全评判依据。采用中国建筑科学研究院研制的 PK-PM系列软件。

  5.1荷载和材料强度取值

  根据《建筑结构荷载规范》(GB50009-2010),根据现场实际情况和移位后的使用要求,结构验算荷载取值及材料强度情况如下:

  (1)楼、屋面等活荷载取值:办公室楼面、上人屋面活载:2.0kN/m2;不上人屋面活载:0.5kN/m2;门厅、走廊、阳台、卫生间活载:2.5kN/m2。

  (2)经计算恒荷载取值:办公室 4.35 kN/m2、卫生间 4.45 kN/m2、走廊门厅阳台4.75 kN/m2、楼梯 4.99 kN/m2、电梯机房 3.99kN/m2、屋面荷载 5.55kN/ m2。

  (3)风荷载:基本风压 0.55kN/m2,B类地面粗糙度。

  (4)材料强度等级:钢筋: HRB235级钢筋,强度设计值: 210N/mm2;混凝土:C15(对于开裂和钢筋锈蚀严重的构件取混凝土强度等级为 C10)。

  5.2 结构计算条件

  本工程抗震设防烈度为 7度,设计基本地震加速度为 0.10g,设计地震第一组,场地土类别为Ⅳ类。结构抗震等级:框架梁、柱抗震等级为三级。

  移位就位后房屋的柱子与新址地下室结构的连接可靠,新建地下室可以作为移位后房屋的锚固端。移位后结构有与两层新建地下室刚接,本模型暂未考虑地下室作用,将结构地下室顶板面作为嵌固端进行建模分析。

  5.3结构验算结果

  5.3.1结构振型周期

  针对昀为重要的前三个周期,移位前与移位后结构前两个周期均为平动周期,第三个周期均为扭转周期。移位后结构的周期比 T(第一扭转周期)/T(第一平动周期)=0.846小于 0.9满足规范要求。

  5.3.2剪重比及有效质量参与系数

  X、Y方向各楼层剪重比均满足现行抗震规程 5.2.5条昀小剪重比﹥1.6%的要求;有效质量参与系数满足现行抗震规程5.2.2条关于有效质量参与系数﹥90%的要求。

  5.3.3位移反应

  计算结果表明,在 X向昀大层间位移角为 1/ 506(五层),Y向昀大层间位移角为 1/ 534(五层),不满足规范要求的 1/550;X向地震作用下位移比与层间位移比亦存在不符合规范的值,但是与规范限值 1.2较为接近。

  分析认为,纵横向框架刚度存在较大差异,使得结构两个垂直方向的抗侧移能力差别较大;并且结构在四层以上柱子截面尺寸缩小较多,导致五层结构抗侧刚度突变,加剧了结构地震位移反应。

  5.3.4框架柱轴压比

  根据结构计算结果,底层部分边柱与五层中柱的轴压比超过了规范规定的轴压比限值。边柱轴压比大的原因有两个方面:一是 1996年大楼重装修时在把东北角原来的房间改为消防楼梯的同时在六层以上加建了一层楼梯间,增加了下层柱的竖向压力;二是在装修时,为了分割空间,在楼梯口的一根次梁上砌筑 240厚空心粘土砖填充墙形成走廊,增加了柱的竖向压力。五层中柱轴压比大的原因主要是该层柱子截面尺寸较小所致。

  5.3.5结构构件承载力

  对原结构分别按在静力作用及按考虑地震、风荷载作用下用 PKPM中的 SATWE软件进行计算分析,并与原设计进行对比,结果如下。

  (1)考虑在静载作用下,按 1.35恒+0.7活荷载组合计算,对结构各层梁、柱的承载力进行验算,发现均满足要求,且有较大富余度;

  (2)按抗震要求对结构进行验算,结果发现结构一 ~三层除部分楼梯间处边柱外配筋基本满足要求,有些柱还有很大的富余度,四 ~七层,除五层中柱之外,大部分也都满足要求。

 

  6.检测鉴定结论

  根据委托要求,在建筑物移位完成后,同济大学房屋质量检测站对“通北路 400号改建项目”8号楼保护建筑进行房屋安全性检测,获得以下主要结论:

  (1)根据保护管理技术规定,外立面的建筑风格为外部重点保护部位。除底层部分填充墙出现松动、开裂和脱落现象外,该建筑整体外观保存完整,没有明显的破坏与缺损;

  (2)楼梯及阳台的栏杆保持了原有风格;建筑内部装饰及门窗经过改建及装修,现状基本完好;

  (3)房屋主体结构形式为钢筋混凝土框架;移位施工截除了原片筏基础,上部结构移位至新建两层地下室上方刚性连接;

  (4)混凝土框架结构在移位之后部分裂缝有轻微发展,且大部分为非结构构件。综合而言,移位施工对整体结构性能基本没有影响;

  (5)总体上房屋现状完好,但上部结构少量构件局部钢筋锈蚀、锈胀,导致混凝土表面开裂,特别是楼梯间部位的梁柱开裂稍多;

  (6)房屋建筑外立面四角的墙体基本保持平直,倾角不大于 4.2‰;

  (7)框架结构按静力设计,两个方向的框架梁截面相差较大,抗侧性能也相差较大,纵向框架明显弱于横向框架;第五层柱子截面发生突变,是抗震薄弱环节。

  (8)框架结构混凝土质量较差,碳化深度大,强度普遍较低,除四、六层柱混凝土强度为 C15外,其余梁柱混凝土强度达到 C13;

  (9)按 A类建筑、后续使用 30年要求,依据现行国家标准进行鉴定和验算,结果表明主体结构保持较好的静力承载能力,基本满足抗震要求。

 

  7.检测建议

  7.1 加固处理建议

  为确保建筑结构安全使用,建议对移位后建筑结构采取如下安全性和耐久性加固修缮措施:

  (1)增大截面加固柱的连接措施尚未全面实施,其增大截面的钢筋外露、未锚固连接,按原设计图纸进行连接,使加固柱与地下室结构有效锚固;

  (2)检查和确定锈蚀和开裂部位,对锈蚀严重的钢筋采取除锈处理措施,对开裂严重混凝土构件采取剔除松动混凝土处理措施,并采用加大截面法进行替换和加固;

  (3)第五层截面突变的柱子可采取增大截面的加固措施。

  7.2移位后监测建议

  建筑移位后,其南面将进行功能开发和建筑施工。建议在施工过程和施工完成后 6个月内,对本建筑结构采取如下监测措施:

  (1)加强对建筑结构的不均匀沉降和倾斜监测,及时反馈施工过程进行调整和控制,确保建筑结构的稳定;

  (2)目前结构和非结构构件已有一些裂缝。建议对底部三层的建筑结构裂缝进行标示和持续监测;若发现裂缝扩展或者增多,则应立即分析原因和采取措施;

  (3)在地下室结构施工完成前,每天至少监测一次;在围护 H型钢的拔除以及基坑土方回填过程中,此阶段施工对建筑的影响大,可每天多次监测;在结构封顶前,可逐渐减少监测频次;

  (4)必要时可实施对整体结构的动力特性及动力反应监测。

  7.3移位后建筑结构保护建议

  本建筑完成移位后,将进行结构加固、建筑修缮和正常使用维护。建议采取如下建筑结构保护措施:

  (1)加强对建筑外立面风格的保护,对外露框架、墙体、门窗及线脚等实施有效的维护与保护;

  (2)加强对楼梯间及其它原有特色装饰的维护与保护;

  (3)内隔墙宜采用轻质隔墙;不得在楼板上直接砌筑砌体墙;

  (4)主体结构混凝土强度低、碳化严重。应避免潮湿环境,如做好屋顶防水、卫生间防水及外墙防水措施等;对混凝土构件不得使用胀锚螺栓后锚固措施;加强和重视对底层柱与地下室连接部位的保护。

Powered by MetInfo 5.3.17 ©2008-2019 www.metinfo.cn