基于模糊综合评价的烂尾楼加固方案比选和优化研究_黄星.pdf

2023 年第 06 期总第 300 期福 建 建 筑Fujian Architecture&ConstructionNo 062023Vol300基于模糊综合评价的烂尾楼加固方案比选和优化研究黄 星(福建华诚工程研究院有限公司 福建泉州 362011)摘 要:某烂尾楼因施工质量纠纷长期停工后,因重建需要,对其现存质量进行检测,深入分析其承载能力,可知地基基础质量完好,但主体结构的梁、柱、墙等构件有不同程度的损伤,需加固处理。为此,对第 3 层某框架梁进行分析,结果表明:因原施工质量不佳及后期长时间空置等原因,该框架梁理论计算与软件模拟所得承载性能均不符合设计要求,需进行加固处理;基于层次分析法,确定烂尾楼框架梁加固的各项影响因素指标的权重,选用多级模糊综合评价的方法,对 4 种加固方案进行综合比选,得出加大框架梁截面面积的方案最合适;为保障加固效果,需对相应的施工步骤进行优化。关键词:烂尾楼;层次分析法;模糊综合评价;加固方案优化中图分类号:TU3 文献标识码:A 文章编号:1004-6135(2023)06-0089-06Optimization study of reinforcement scheme for rotten buildings based on fuzzy comprehensive evaluationHUANG Xing(Fujian Huacheng Engineering Research Institute Co.LTD,Quanzhou 362011)Abstract:A rotten building has been halted for a long time due to construction quality disputes.Due to the need for reconstruction,its exist-ing quality was tested and its bearing capacity was analyzed in depth,which shows that its foundation quality is intact,but the beams,col-umns,walls and other components of the main structure have different degrees of damage and need to be reinforced.This paper analyzes aframe beam at the 3rd floor,and the results show that due to the poor quality of the original construction and long vacancy at a later stage,the bearing performance obtained from the theoretical calculation and software simulation of the frame beam does not meet the design re-quirements and needs to be reinforced.Based on the hierarchical analysis method to determine the weights of the indicators of the influen-cing factors of the frame beam reinforcement of the rotten building,the multi-level fuzzy comprehensive evaluation method was chosen tocarry out comprehensive must selection of four reinforcement schemes,and the scheme to increase the cross-sectional area of the framebeam was found to be the most suitable.To guarantee the reinforcement effect,the corresponding construction steps need to be optimized.Keywords:Abandoned and unfinished building;Analytic hierarchy process;Fuzzy comprehensive evaluation;Reinforcement method opti-mization作者简介:黄星(1989.07-),男,工程师。E-mail:收稿日期:2022-12-160 引言 随着我国城镇化事业的发展,大量房屋不断建造,因协调不善等问题导致烂尾的现象屡见不鲜。为减少资源浪费,对烂尾楼进行加固后再重新建造,是常见的处理方法,已有许多专家学者对其进行相应的研究。曹文慧1等对停工 7 年的烂尾楼进行检测,选用碳纤维、植筋、灌浆等方法进行加固。陶礼龙2等使用建模分析的方法对广州某烂尾楼抗震性能进行评价,提出相应的加固和续建方案。杨建中3等选用多种处理措施,对某烂尾楼的地下室进行加固。王永红4等结合新老规范的不同方法,对一高层烂尾楼进行整体质量分析,选取相应的加固方案。陆惠泉5等对烂尾楼补桩的施工技术进行优化,以保障施工安全和加固效果。上述研究已取得大量的成果,可供实际工程借鉴,但其对烂尾楼各项影响因素指标的重要性分析不够深入,无法明确各加固方案的优劣。基于此,本文选用层次分析法,确定烂尾楼框架梁加固的各项影响因素指标的权重,选用多级模糊综合评价方法,对 4 种加固方案进行评选。1 工程概况本文所用工程实例地理位置优越,离市中心仅有5 km,周围存在多个住宅区,东南向不远处即为一优秀中学,所在区域总体经济环境较好,发展较为稳定。由于建设期间各方交涉不当,在工程质量上存在一些90 福 建 建 筑2023 年分歧,无法解决,导致停工。综合考虑经济、环境等因素,重新启动该工程的建设是十分必要的,但应先对该工程进行详细的检测鉴定,出具专业的加固建议,以避免安全事故的发生。本文以 3 号烂尾楼为例,选用多级模糊综合评价模型对其质量进行评估。该房屋原设计为地上共 16 层,地下 1 层;地上第一、二层为商业用房,其层高较高,分别为 4.8 m 和 4.2 m,其余为住宅,层高为 2.9 m;该房屋均采用现浇钢筋混凝土剪力墙结构。停工时,第五层主体结构已施工完成,但第六层仅绑扎了钢筋,进行支模处理,尚未进行混凝土浇筑。其基本情况如表 1 所示。表 1 房屋基本情况原设计层数楼(屋)面板房屋用途结构形式基础形式抗震设防混凝土强度设计等级地下 1 层到地上 16 层现浇板商业+住宅剪力墙结构静压预制预应力管桩筏板基础7 度(0.15g)C30 C402 烂尾楼质量鉴定根据相应的规范、规定要求,对上述 3 号烂尾楼已施工完成的地上 5 层、地下 1 层的主体结构的现存状态进行质量检测鉴定。2.1 质量检测结果通过现场实地勘察,3 号烂尾楼的实际质量情况如下:该楼地基基础完好,没有出现不均匀沉降的迹象,故可判断地基基础不存在质量问题。根据施工图进行核查可知,上部结构的整体平面布置与原设计保持一致,但由于施工质量不足,后期空置时间长等问题,导致其出现了大量的质量问题,如楼板开裂渗水,梁、柱、墙等处的施工缝出现大量蜂窝状孔洞、混凝土疏松掉落以及内部钢筋暴露等。因施工时把控不严,该楼还存在楼板厚度与原设计不符,无法满足规范要求;剪力墙各部位厚度不一,误差较大;所用混凝土强度不足等问题。本文按照相应的规范,对该楼各构件的承载力进行计算,结合相关软件进行建模分析。2.2 理论分析以该楼第三层的某一框架梁为例。根据现场实际检测结果,选取计算时的混凝土强度为 C25(原设计强度为 C35,但其实际质量有偏差,故按照实际取值),框架梁的截面尺寸为 200 mm 500 mm,则其正截面的承载力如式(1),两端剪力如式(2)。M=a1fcbx(h0-x/2)+fyAs(h0-as)(1)Vcs=acvf1bh0+fyvAsvsh0(2)通过计算可得,当混凝土强度由原设计的 C35 降低至现存的 C25 后,框架梁正截面承载力从原设计的124.24 kNm 降至现存的 123.09 kNm;框架梁两端剪力从原设计的 280 kN,降至现存的 260 kN。故混凝土强度变化,极大降低了框架梁的承载能力。因此需要选择合理的方式对其进行加固,使其满足规范要求,方可进行进一步施工。2.3 数值分析根据上述 3 号楼原设计情况,采用盈建科软件建立相应的三维模型,如图 1 所示,模型中楼板选用刚性板进行模拟,其余各部分参数根据该建筑所处区域相关情况、原设计情况及相应的规范进行取值,具体如表 2 所示。图 1 三维模型表 2 参数表类别内容类别内容抗震设防烈度7基本地震加速度值0.15g设计地震分组第三组基本风压0.35 kN/m2结构设计使用年限50 年楼面恒荷载1.5 kN/m2场地粗糙类别B塔楼活荷载2-3.5 kN/m顶层边梁线荷载1.5 kN/m2墙、柱、梁受力筋HRB400梁柱板混凝土强度等级C30-C40混凝土容重25 kN/m3墙、柱、梁箍筋HRB300模型总高度46.1m2023 年 06 期 总第 300 期黄 星基于模糊综合评价的烂尾楼加固方案比选和优化研究91 根据检测现存建筑所得的结果和上述模型各部分构建的参数值,得出现存框架梁在最不利荷载下的受力情况,其配筋图、弯矩图剪力图如图2 图4 所示。图 2 参数改变前后梁配筋图图 3 参数改变前后梁弯矩图图 4 参数改变前后梁剪力图 由图3、图4 数据分析可知,在现存框架梁实际参数下,其整体抗弯性能有明显下降。相对而言,设计参数与现存参数下的框架梁剪力变化较小,但仍需采取相应的加固措施,使该建筑能满足正常使用的要求。3 模糊综合评价3.1 模糊数学模糊数学,是一门为了描述现实世界中的模糊现象而诞生的学科。模糊现象是指客观存在的、具有一定差异但是分界线不明确的事物。模糊数学从现实世界的模糊现象中,找到各种事物之间潜在的联系,使用数学的方法和具有规律性的数据来处理这些联系,使之从复杂化、难以精确化变为数学化、定量化,让各种事物之间的关系更加清晰,处理更为便捷。3.2 模糊综合评价模糊综合评价,是指当事物发生的条件不明确时,在充分考虑多项因素指标的影响程度的情况下,对其做出综合评价,以取得良好的效果。因该方法使用模型简单,容易学习掌握,且在对具有多个影响因素指标的复杂事物进行处理时,其效果明显,故得到了广泛的使用6。根据事物的层次,可将该模型分为一级综合评价模型和多级综合评价模型。在一级综合评价模型中,共有 n 个处于同一层次的因素指标会对待评价的事物产生影响,则可将评价结果和这 n 个因素之间的关系表示为:U=u1,u2,.un,设对于每个影响因素指标有 m 种评价要素,则可将其表示为:V=v1,v2,.vn。其处理流程如下:先根据 V 中的评价要素对 U 中的每一项因素指标进行评价;综合上述评价结果构成相应的评价矩阵;根据 U 中每一项因素指标对事物的重要程度,确定其权重;进行相应的模糊变换和综合评价。多级综合评价模型主要用于事物影响因素指标较多且其重要程度较为模糊时,其内核是将影响因素指标分为多个层次,然后对最低层次按照一级综合评价的方式进行评价,结果汇总后进行上级层次的评价,直至最终评价的结果能真实反应该事物情况,达到相应的目的。由于本文工程实例影响因素指标较多、权重分配不清晰,故选用多级综合评价模型。3.3 权重确定在模糊综合评价模型中,通常认为事物的影响因素指标越细致,则其最终的评价结果越可靠。但其前提是能选