局部倾斜建筑分区域综合纠倾技术研究与运用_莫振林.pdf

第 53 卷 第 6 期2023 年 3 月下建 筑 结 构Building StructureVol.53 No.6Mar.2023 DOI:10.19701/j.jzjg.20201507 第一作者:第一作者:莫振林,硕士,高级工程师,一级注册结构工程师,主要从事建筑物鉴定加固改造方向研究工作,Email:。局部倾斜建筑分区域综合纠倾技术研究与运用莫振林1,彭小军1,彭 林1,袁永强1,张鑫祥2,康景文1(1 中国建筑西南勘察设计研究院有限公司,成都 610052;2 四川省建筑科学研究院有限公司,成都 610081)摘要:通过对某局部倾斜建筑物不均匀沉降和上部结构受损情况调查,分析该建筑物产生不均匀沉降后其受力及变形特点,给出建筑物局部倾斜基本特征及其与整体倾斜的区别。并根据局部倾斜特征将建筑物分为“刚性转动区”和“转动协调区”,进一步对不同类型的“转动协调区”的受损特征及其影响因素展开分析。分析结果表明,纠倾处理时以“分区处理,整体协调”为总体思路,对“刚性转动区”进行局部顶升复位,对不同类型的“转动协调区”视情况采取截柱迫降、设置纠倾分隔带、受损构件加固、采用拉区围箍式联合顶升承台实施顶升等措施,可取得良好的纠倾效果。关键词:局部倾斜;刚性转动区;转动协调区;分区域综合纠倾技术;截柱迫降;拉区围箍式联合顶升承台 中图分类号:TU398 文献标志码:A文章编号:1002-848X(2023)06-0137-06引用本文 莫振林,彭小军,彭林,等.局部倾斜建筑分区域综合纠倾技术研究与运用J.建筑结构,2023,53(6):137-142.MO Zhenlin,PENG Xiaojun,PENG Lin,et al.Research and application of integrated incline-rectifying by region for a partially inclined buildingJ.Building Structure,2023,53(6):137-142.Research and application of integrated incline-rectifying by region for a partially inclined building MO Zhenlin1,PENG Xiaojun1,PENG Lin1,YUAN Yongqiang1,ZHANG Xinxiang2,KANG Jingwen1(1 China Southwest Geotechnical Investigation&Design Institute Co.,Ltd.,Chengdu 610052,China;2 Sichuan Institute of Building Research,Chengdu 610081,China)Abstract:Through the investigation of the uneven settlement and superstructure damage of a partially inclined building,the force and deformation characteristics of the building after the uneven settlement were analyzed,and the basic characteristics of partially inclined buildings and its difference form the overall inclined buildings were given.According to the characteristics of partially inclined,the building was divided into rigid rotation zone and coordinated rotation zone,and the damaged characteristics and influencing factors of different types of coordinated rotation zone were further analyzed.The analysis results show that the rectifying tilt processing with partition processing and overall coordination as the general idea,local jacking resetting the rigid rotation zone,taking the measures of rectifying column landing,setting disconnected area damaged component reinforcement and uniting hoop stirrup in tensile zone and cushion caps for different types of coordinated rotation zone have achieved good rectifying effect.Keywords:partially inclined;rigid rotation zone;coordinated rotation zone;integrated incline-rectifying by region;rectifying column landing;uniting hoop stirrup in tensile zone and cushion cap 0引言 地基不均匀沉降除了影响建筑物的正常使用外,上部结构还会因此产生附加内力,成为引起建筑物结构损伤的重要原因之一1-2。地基不均匀沉降常常造成建筑物整体倾斜,整体倾斜建筑物的纠倾存在以下特征:1)沉降阶段:基础出现不均匀沉降后,各基础沉降量与“刚性转动轴”的距离成正比,不均匀沉降区域上部结构沿着“刚性转动轴”轴线进行刚性转动;2)纠倾阶段:视建筑物为可转动机构,而上部结构构件间无相对变形,考虑结构整体荷载-位移(P-)效应进行稳定性分析和顶升轴力计算;当顶升完成后,结构处于“复位”状态,理论上构件无残余变形3。实际工程中,采用筏板基础的建筑物多出现整体倾斜4-5,采用桩基独立承台等的建筑物,其不均匀沉降受桩基施工质量、基桩有效支承刚度及上部结构刚度等影响,可能出现整体倾斜,也可能出现局部倾斜,或是仅个别桩缺陷导致单点或局部沉降。其中局部倾斜既有刚性转动成分,也有局部沉降变形成分,对结构整体影响更为复杂。建筑物局部倾斜的基本特征及其受损建 筑 结 构2023 年规律目前缺少研究,其相应加固措施亦没有成熟方法。实际工程中,某些局部倾斜建筑由于没有得到正确处理,埋下较大安全隐患6-9。鉴于上述原因,本文以“分区处理,整体协调”为总体思路,对某局部倾斜建筑的纠倾加固开展相关研究工作。1工程概况 该项目位于四川省宜宾市,为汽车维修销售办公楼,地上 2 层,地下局部 1 层(轴范围),地下室层高为 5m,一层层高为 5.4m,二层层高为5.1m,建筑结构平面图见图 1。该建筑为框架结构,地下室设抗水板,桩基独立承台,采用冲孔灌注桩,持力层为中等风化泥岩层。图 1 建筑结构平面图专项技术鉴定报告10表明,该建筑倾斜超标,且持续沉降,上部结构多处开裂受损。在沉降最大区域(轴范围)抽测 6 根桩,结果表明,桩端均未进入持力层。该场地由原山体推平碾压形成。地下水主要为填土层滞水和基岩裂隙水。地基地层依次是:人工填土层,厚度 812m,未完成自重固结;粉质黏土1层、粉质黏土2层,厚度 05m,中高压缩性;泥炭质黏土层,厚度 0 6m,力学性质极差;1强风化砂质泥岩层,厚度 0.51.5m,岩石完整性较差;2中风化砂质泥岩层,厚度 0.222m,岩石完整性较好,整个场地基岩起伏高差较大。各地层相关指标见表 1,建筑与地层相对关系如图 2所示。2建筑病害特征分析2.1 不均匀沉降及开裂情况 根据监测数据绘制沉降云图见图 3。可见,建筑物轴柱未产生沉降;从沉降整体趋势分析,轴范围内,轴各柱沉降最大,各轴柱沉降量基本与其距离轴的距离成正比(局部除外)。图 2 建筑与地层相对关系剖面图表 1 地基岩土物理力学指标建议值地层号地层名称天然重度/(kN/m3)压缩模量Es/MPa黏聚力Ck/kPa内摩擦角k/人工填土18.01粉质黏土19.45.032.015.22粉质黏土18.43.010.07.8泥炭质黏土14.16.04.01强风化砂质泥岩23.7165025.02中风化砂质泥岩24.826030.0图 3 建筑区域沉降云图/mm对沉降区域进一步分析,取1/A轴、轴绘制沉降剖面,见图 4。由图 4 可知,1/A轴沉降剖面轴线倾斜率 K 为 8.5,曲线较光滑,无明显拐点;轴沉降剖面轴线倾斜率 K 为 14,曲线较光滑,无明显拐点;轴沉降剖面在轴(位置见图 1)出现明显拐点,首尾相连后“轴线倾斜率”K3为 16.1,K1为 26.4()倾斜率),K2为 4.6()倾斜率);轴沉降剖面轴线倾斜率 K 为 15.2,曲线较光滑,没有明显拐点。831第 53 卷 第 6 期莫振林,等.局部倾斜建筑分区域综合纠倾技术研究与运用图 4 建筑各轴线不均匀沉降情况该建筑物梁、板多处开裂,地下室顶板主要裂缝情况见图 5。以轴柱附近梁板受损最为严重,该柱四周顶板出现密集放射状裂缝,板面沿柱周轻微隆起,局部碎裂;与该柱相连框架梁端顶部出现多条延伸入板的垂直短裂缝,该框架梁两侧出现从梁端沿梁腹延伸入板的多条通长斜裂缝,梁端底部混凝土局部酥裂,脱落。1/A)轴多数梁板开裂,板裂缝总体走向与该区域沉降等值线走向接近垂直。此外,轴范围出现梁端垂直短裂缝。整体来看,裂缝宽度和数量逐层减少,上部楼层主要为填充墙体开裂。2.2 结构变形及受力分析 该建筑物在 轴范围内无抗水板,且在0.00 标高处无刚性楼板,轴水平构件刚度较弱。由于轴与轴基础未沉降,该区域无法产生刚性转动,部分构件出现变形、开裂,其中框架梁出现双曲率挠曲变形,而竖向构件出现侧向弯曲变形,多处节点受损。现场实际形态与分析结果基本吻合。(1/A)()轴区域为纯地下室,1/A轴为钢筋混凝土墙,(1/A)()轴区域荷载及刚度与周边存在明显差异,测得局部倾斜图 5 地下室顶板开裂示意图率差异明显。在相邻区域影响下,(1/A)()轴区域水平构件产生较大附加水平应力,主拉应力方向与沉降等高线法向垂直,地下室顶面梁板在附加应力作用下开裂明显,实际开裂形态与分析结果基本吻合。测得轴框架柱未产生沉降,其与周边柱存在较大沉降差,较大沉降差使得该柱产生较大附加压应力,同时其四周楼板呈放射状开裂,框架梁端受损严重,()()区域水平构件刚度退化明显,实际受损形态与分析结果基本吻合。3局部倾斜特征与纠倾思路3.1 局部倾斜特征分析 相较于整体倾斜建筑物,局部倾斜建筑物存在“刚性转动区”及“转动协调区”,见图 6。当建筑物局部区域的基础沉降与“刚性转动轴”(轴)的距离明显不成正比时,()()轴区域上部结构无法刚性转动,而处于另一种协调变形状态。()()轴区域结构相对位移及变形与“刚性转动区”机理上存在不同,构件及节点受损状态也存在明显差别,应区分对待。不同位置的“转动协调区”受损及变形情况仍有明显差别,差别大小主要与“转动协调区”子结构特点、其与“刚性转动区”及“转动轴”的相对位置有密切关联。以该项目为例,将“转动协调区”分为 3类,其中区域 1 为“轴”相关区域,区域 2 为 1/A轴相关区域,区域 3 为轴相关区域,见图 7。“转动协调区 1”为建筑物边跨,跨度 11m,该区域所有基础均未沉降,“转动协调区 1”与“刚性转动区”相邻,邻边即是“转动轴”,子结