砖混结构住宅楼沉降与倾斜的检测

某局的职工住宅楼，主体共六层（包括底层架空层）采用砖混结构，东西方向总长46.8m（注：原设计为46m），南北方向总宽9.3m，房屋最大开间5.1m，最大进深5.5m，层高3m，属横墙承重为主的混合承重体系。该房屋1998年开始施工，2000年建成投入使用后不久就出现整体不均匀沉降及倾斜，局部墙体开裂。为保证结构安全，故进行检测分析和治理。
2 检测及检查内容
2.1地质补充勘察
2001年12月由某水电勘察设计院进行了补充地质勘察，其基本结论如下：
2.1.1建筑场地为软土层，软土厚度大，含水量大，压缩性高，承载力较低；
2.1.2土层不同部位的物理力学性能有很大差异；
2.1.3房屋建在0.6~1.1m较佳软土层上，但其下部仍为软塑———流塑状软土，承载力低于100kPa，故沉降较大。
以上实际情况说明，原设计中地耐力取值不准且土体压缩模量低，是导致建筑物建成后产生不均匀沉降的主要原因。
2.2原设计条件调查
2.2.1设计地耐力标准值为130kPa；
2.2.2基础设计采用钢筋混凝土条形基础，截面控制尺寸为三种：
⑴横墙墙体基础设计采用底宽2300mm，中高600mm，边高250mm，梯形截面地基梁，配纵向主筋为Φ10@150，横向主筋为Φ12@100；
⑵纵墙墙体基础有两种设计采用底宽1200mm，中高600mm，边高250mm；底宽1500mm，中高650mm；边高300mm，梯形截面配纵向主筋为Φ10@200或Φ10@150，横向主筋为Φ12@150或Φ12@100； 字串2
2.2.3承重墙体：
⑴基础部位墙厚240mm，设计采用MU10普通烧结砖，M10水泥砂浆砌筑，砌体抗压强度设计值f=1.99×0.85=1.7MPa；
⑵架空层墙体及一至三层墙体，墙厚240mm，设计采用MU10普通烧结砖，M10混合砂浆砌筑，砌体抗压强度设计值f=1.99MPa；
⑶四至六层墙体，墙厚240mm，设计采用MU10普通烧结砖，M7.5混合砂浆砌筑，砌体抗压强度设计值f=1.79MPa；
2.2.4构造柱、圈梁、挑梁
⑴整栋房屋共设构造柱36个，均设置在拐角处和纵横墙交接处。截面尺寸为240×240mm，配置4Φ12主筋，箍筋为Φ6@200，设计混凝土强度等级为C20；
⑵圈梁层层设置，尺寸为240×240mm，配置4Φ12主筋，箍筋为Φ6@200，设计混凝土强度等级为C20；
⑶挑梁，净挑长度为1.8m，截面尺寸为250×350mm，配置主筋为3Φ25+2Φ12，箍筋为Φ8@100，设计混凝土强度等级为C20。
2.3 砌体抗压强度检测
原位检测一层共检测10个测区，共取得160个数据，结果见汇总表表一所示：
实测砌体抗压强度偏低，主要是砌筑砂浆强度等级普遍偏低造成。实测砌体抗压强度值比设计要求值低22.6%。
2.4混凝土抗压强度检测
混凝土强度检测：
⑴±0.00以上，梁、构造柱作抽样检测验证。实测混凝土抗压强度，从抽样四组实测数据分析，均已达到设计强度等级。

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⑵±0.00以下，共抽取钻芯样55个，结果表明，有15个样品不能成型，说明基础梁混凝土强度等级有27%无法达到C20要求。
3 按设计条件计算分析
根据《砌体结构设计规范》规定，实查该住宅楼的横墙最大间距，墙体水平截面开洞率，墙厚，横墙长度与高度关系，以及采用混凝土屋面类型等具体控制条件，与规范条件比较，符合刚性方案的设计规定。即结构系统布置合理，结构形式与构件选型基本正确，传力路线明确，结构构造和连接可行。具体计算分析如下：
3.1高厚比验算
Smax = 5.1m，H = 3m，Ho = 0.4S+0.2H = 2.64m， β= Ho/h = 11<22
高厚比验算符合规范规定。
3.2荷载计算
⑴屋面荷载：考虑油毡防水，130厚现浇板，隔热板等按《建筑结构荷载规范》规定取值6.22kN/ m2；屋面不上人，取活载0.7kN/ m2。
⑵楼面荷载：考虑现浇板，瓷砖地面等，取值5.04kN/ m2；取活载2.1kN/ m2。
⑶墙体：按双面粉刷，240mm厚，6.29kN/ m2。
3.3墙体承载力计算分析：墙体承载力分析，按两种情况考虑：
⑴5.1m开间：
屋面、楼面均为现浇混凝土板结构，与墙体连接，其计算模式属四边简支支撑体系，砌体抗压强度按实测f=1.54 MPa进行计算，按《砌体结构设计规范》规定，其控制墙体承载力Nu/N=1.24>1.0。满足设计规定的承载力要求。
⑵3.6m开间：
该开间设计时定为3.4m，后施工中改为3.6m，故墙体承载力按3.6m计算。屋面、楼面均采用单向混凝土预制空心板，与墙体简支相连。其计算模式属两边简支支撑体系，按砌体抗压强度实测值f=1.54MPa进行计算，根据《砌体结构设计规范》规定，其控制墙体承载力Nu/N=1.26>1.0，满足设计规定的承载力要求。
计算结果说明，虽然实测砌体抗压强度值低于设计值，但从承载力讲，尚可满足要求。但砌体的弹性模量降低，根据计算其值为1390/1600=0.868，故其抵抗不均匀变形能力会有所降低。
3.4地基基础承载力计算分析
按《建筑地基基础设计规范》规定，依据设计条件和检测条件，分两种情况评定。
⑴横墙墙体：
±0.00以上，荷载为195kN/m，基础埋深-0.9m，fk=80kPa。
f = fk+ηdγo(d-0.5)=87.57(kPa)根据计算，基础需要宽度B = 2.8m
按设计图纸取用宽度为2.3m，不满足承载力要求。但施工时，改为3.0m，故承载力满足要求。
⑵纵向墙体
±0.00以上，荷载为175kN/m，基础埋深-0.9m，fk=80kPa。
按f = 87.57(kPa)计算,基础需要宽度B=2.51m。
设计图纸取用宽度为1.2m,施工实际宽度为1.5m。按实际宽度1.5m计算分析，说明绝大部分纵墙地基基础承载力不足，偏低40%。
4 住宅楼沉降，倾斜测量 字串2
4.1相对不均匀沉降差测量
根据测量，在南北向，1轴～13轴相对不均匀沉降差值变化最大，已超过地基变形允许值一倍。
4.2整体倾斜测量
实测结果见表二所示：
测量结果说明, 21-G点最大倾斜位移为东偏北98.23mm，21-B点最大倾斜位移为东偏北98.90mm。该项结果已超过《地基基础设计规范》规定值的1.4倍。
4.3墙体裂缝测绘从略。
5 不均匀沉降变形产生的原因分析
5.1该住宅楼属于无地质勘察资料条件下进行的设计。 2001年12月补勘资料证实原设计确认的地基承载力标准值130kPa不准，且偏高，同时还验证地质条件复杂，物理力学性能差异大。
按《建筑地基基础设计规范》规定，地基承载力标准值小于130kPa，应作变形验算和变形控制。同时高压塑性软土层，在基础高应力作用下，较大部分沉降变形会在后期发生，同时还会伴有墙体和楼面裂缝产生。原设计方未能充分考虑这一规定和要求。
5.2主体结构静力计算，按规范规定满足承载力要求。
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