隔震建筑是指利用隔震技术, 在建筑物的基底或某个位置设置隔震装置而形成隔震层的建筑。隔震层把上部结构和下部基础隔离开来, 避免或减少地震能量向上部传输, 能够更有效地保障上部结构与内部人员、设备的安全。建筑通过隔震技术可以显著降低结构的加速度响应^[1], 有效地减小上部结构的地震反应, 提高其抗震安全性, 取得较好的经济和社会效益^[2]。

　　 《建筑抗震设计规范》 (GB 50011—2001) ^[3] (简称2001版《抗规》) 中首次对隔震建筑进行了规定, 从而奠定了国内隔震建筑的发展基础。《建筑抗震设计规范》 (GB 50011—2010) (2016年版) 对隔震建筑进行了重大修改, 隔震建筑的设计更加规范与理性^[4]。随着我国经济的发展和隔震技术的进步, 既有隔震建筑越来越多, 隔震建筑使用中出现的问题也就逐渐显现出来^[5]。对这些既有的隔震建筑进行检测与鉴定是其后续继续使用或改造后继续使用的技术依据, 是既有隔震建筑“健康”使用的前提。因此, 对既有隔震建筑的检测与鉴定对类似的工程具有一定的参考意义。

　　 某大楼为现浇钢筋混凝土框架结构隔震建筑, 柱下基础为钢筋混凝土独立基础, 基础持力层为天然卵石层, 隔震层位于基础与地下室底板之间, 隔震建筑外立面详见图1, 隔震层设置详见图2。建筑地下1层, 地上6层, 建筑高度为21.3m, 总长为101.20m, 总宽为39.70m, 建筑面积为17 200m²。该建筑为多层公共建筑, 原设计为某医院住院部, 现改造为某口腔医院。建筑原设计使用年限为50年, 所在场地设计抗震设防烈度为8度, 设计基本加速度为0.2g, 设计地震分组为第二组, 场地类别为Ⅱ类。因该建筑为隔震建筑, 隔震层以上结构设计根据隔震报告采用降低一度设计^[6], 等效抗震设防烈度为7度, 等效设计基本加速度为0.10g, 建筑抗震设计执行2001版《抗规》。

　　 建筑所在场地地貌单元属某河冲积平原, 为冲洪积和湖积地貌, 属某山前冲洪积扇的扇中, 沉积韵律简单。工程场地范围内地层主要为第四系松散沉积物, 自上而下依次为①杂填土、②卵石。

　　 ①层杂填土:成分复杂, 层厚1.5～1.9m。②卵石:灰色, 卵石磨圆度好, 分选性较差, 由变质岩、花岗岩及石英碎块组成, 偶见漂石, 骨架排列连续且颗粒间由中粗砂填充, 其压缩模量为48MPa, 地基承载力特征值为480kPa。

　　 建筑基础采用钢筋混凝土柱下独立基础, 基础持力层为②卵石层天然地基。经检测, 该建筑地基完好, 基础完好, 未出现地基沉陷、基础不均匀下沉及地梁开裂等不良现象。

　　 采用回弹法对混凝土强度进行检测, 基础梁混凝土抗压强度为41.5～47.6MPa, 满足设计要求;基础柱墩混凝土抗压强度为41.9～46.2MPa, 满足设计要求。

　　 大楼相邻柱基的最大沉降差小于《建筑地基基础设计规范》 (GB 50007—2011) ^[7] (简称《地基基础规范》) 规定的地基变形允许值0.002l (l为相邻柱基的中心间距) , 大楼地基基础现状良好, 未出现大楼因发生地基基础不均匀沉降导致的上部结构裂缝、变形等不良现象, 地基基础满足设计与规范要求。

　　 建筑在基础与地下室底板结构之间设置隔震层, 建筑周边设置隔震沟。每个柱下均设置橡胶隔震垫, 隔震垫直径分别为500mm和600mm。隔震层结构布置平面图详见图3。

　　 通过该大楼隔震层的隔震垫、隔震垫上下钢板、螺栓等的检测与观测结果, 该楼的隔震垫存在不同程度的鼓包变形 (主要以环向鼓包为主) 与倾斜变形。隔震垫上下钢板与螺栓存在不同程度的锈蚀, 尤其是建筑外围四周的隔震垫上下钢板存在普遍的锈蚀。部分隔震垫外表观感调查见表1, 隔震垫环向鼓包见图4。

　　 采用水准仪观测该建筑隔震垫底部钢板标高, 并根据《建筑隔震工程施工及验收规范》 (JGJ 360—2015) ^[8] (简称《隔震验收规范》) 对测量结果进行分析, 部分检测数据见表2。

　　 直径为500mm的隔震垫安装标高与安装标高平均值之差有2个符合《隔震验收规范》安装标高偏差的要求, 其余39个隔震垫安装标高均不符合《隔震验收规范》要求。直径为600mm的隔震垫安装标高与安装标高平均值之差有35个符合《隔震验收规范》要求, 其余34个隔震垫安装标高不符合《隔震验收规范》要求。

　　 经检测, 直径为500mm的隔震垫上下钢板测量间距为16.5～17.6mm, 测量间距处于16.0～17.0mm的有18个, 占总隔震垫数的34.0%;测量间距处于17.0～18.0mm的有35个, 占总隔震垫数的66.0%。直径为600mm的隔震垫上下钢板测量间距为18.3～20.1mm, 测量间距处于18.0～19.0mm的有2个, 占总隔震垫数的2.7%;测量间距处于19.0～20.0mm的有72个, 占总隔震垫数的96.0%;测量间距处于20.0mm以上的有1个, 占总隔震垫数的1.3%。隔震垫上下钢板间距检测部分数据见表3。

　　 抽查50个直径为500mm的隔震垫进行倾斜变形观测, 该型隔震垫最大倾斜变形超过2mm的隔震垫数量为42个, 倾斜变形不满足《隔震验收规范》要求, 占整个检测数量的84.0%。抽查55个直径为600mm的隔震垫进行倾斜变形观测, 该型隔震垫最大倾斜变形超过2mm的隔震垫数量为30个, 倾斜变形不满足《隔震验收规范》要求, 占整个检测数量的54.55%。以上部分具有代表性的检测数据如表4所示。

　　 隔震层混凝土梁普遍存在不同程度的裂缝, 裂缝分布于地下室底板混凝土梁的中部, 裂缝形态为竖向U形裂缝, 该类型裂缝垂直于梁轴线分布, 非剪拉裂缝, 为收缩裂缝叠加梁底拉应力造成。每个构件最大裂缝宽度范围为0.20～0.44mm。裂缝形态见图5。

　　 隔震层混凝土梁存在不同程度的变形, 隔震垫安装标高存在差异, 但不排除隔震垫安装标高施工误差, 隔震层梁有不同程度的挠度变形, 但均未超过规范限值。

　　 轴线①～ (28) 纵向、轴线Ⓔ～○P横向不均匀沉降各个观测点中局部倾斜超过《地基基础规范》地基变形允许值0.002l。

　　 轴线①～ (28) 纵向、轴线Ⓔ～○P横向起始隔震垫与终止隔震垫之间的局部倾斜数值均未超过《地基基础规范》地基变形允许值0.002l。

　　 通过回弹法对上部承重结构构件的混凝土抗压强度进行抽查检测, 地下1层至地上6层框架柱、框架梁、板的混凝土实测抗压强度推定值均满足设计强度要求, 满足2001版《抗规》要求。

　　 采用钢尺对柱、梁截面尺寸进行检测, 并与设计图纸进行对比, 大楼混凝土结构构件截面尺寸均满足设计要求和《混凝土结构施工质量验收规范》 (GB 50204—2015) ^[9]要求。

　　 采用钢筋检测仪对混凝土构件进行混凝土保护层厚度检测, 大楼混凝土结构构件的混凝土保护层厚度均满足设计要求与《混凝土结构设计规范》 (GB 50010—2010) 要求。

　　 经现场对大楼上部结构构件裂缝普查, 未发现该大楼上部结构框架柱、框架梁及楼板有明显的可见裂缝现象, 建筑使用状况良好。

　　 经现场建筑整体倾斜观测, 大楼整体最大倾斜 (顶点位移) 变形为55mm。根据《民用建筑可靠性鉴定标准》 (GB 50292—2015) ^[10]简称《可靠性鉴定标准》规定, 建筑整体倾斜 (顶点位移) 变形不适于继续承载的侧向位移的限值为H/250 (H为建筑总高度, 计算得85.2mm) , 因此, 大楼整体倾斜 (顶点位移) 变形满足鉴定标准要求。观测结果见图6。

　　 采用水准仪对该建筑隔震层梁进行挠度变形观测, 隔震层混凝土梁挠度变形值均小于50mm, 且小于L₀/150, L₀为梁长, 梁挠度变形满足《可靠性鉴定标准》要求。

　　 大楼建筑原设计依据当时2001版《抗规》进行抗震与隔震设计, 原设计施工图审查合格。

　　 框架柱、框架梁截面均满足2001版《抗规》要求。框架柱、梁混凝土实测强度均满足设计要求, 满足2001版《抗规》要求。框架柱轴压比最大值满足2001版《抗规》要求轴压比限值。柱纵向钢筋的最小总配筋率满足2001版《抗规》要求, 柱箍筋加密区箍筋满足2001版《抗规》要求, 箍筋最小体积配箍率满足2001版《抗规》要求。现场检测未发现框架柱及框架梁柱节点出现破损、裂缝、变形等缺陷, 未发现框架梁与楼板连接处出现裂缝现象。建筑高宽比满足2001版《抗规》关于隔震建筑构造要求。

　　 通过以上检测与鉴定, 该大楼上部结构构造措施满足当时国家规范要求。

　　 经计算得出, 在多遇地震作用下, 结构X向和Y向地震有效质量系数均大于90%。经上部承重结构承载力验算得出, 该建筑周期比>0.90, 不满足规范要求。各层剪重比>允许剪重比, 满足规范要求。X向和Y向隔震层、地下室、1～6层、出屋面层最大弹性层间位移角均小于1/550, 最大弹性层间位移角满足规范要求, 见表5。

　　 该大楼隔震层框架柱配筋满足计算要求, 隔震层框架梁除少部分配筋不满足计算要求外, 其余配筋均满足计算要求。上部承重结构框架柱配筋满足计算要求, 上部承重结构框架梁除少部分配筋不满足计算要求外, 其余配筋均满足计算要求。

　　 根据《可靠性鉴定标准》要求对该既有隔震建筑进行各个层次分级评定。因本工程为隔震建筑, 需单独评定隔震层结构, 故本建筑安全性评定分为两个层次, 即构件安全性评定和子单元安全性评定, 最终评定地基基础、隔震层、上部承重结构三个子单元的安全性。

　　 经结构验算, 大楼隔震层框架柱承载力满足计算要求, 故隔震层框架柱的承载能力评定为a_u级。根据《可靠性鉴定标准》对承载力不足的隔震层梁分别评定为c_u级、b_u级, 对承载力满足的隔震层梁分别评定为a_u级。

　　 经结构验算, 大楼上部承重结构框架柱的承载力满足计算要求, 故上部承重结构框架柱的承载能力评定为a_u级。根据《可靠性鉴定标准》对该建筑上部承重结构承载力不足的框架梁评定为b_u级, 对承载力满足的框架梁评定为a_u级。

　　 大楼隔震层结构连接方式正确, 构造符合国家现行规范标准要求, 结构构造连接、无明显缺陷, 工作无异常。因此, 隔震层结构构造均评定为a_u级。

　　 大楼上部承重结构连接方式正确, 构造符合国家现行规范标准要求, 结构构造连接无明显缺陷, 工作无异常。因此, 上部承重结构的构造均评定为a_u级。

　　 大楼隔震层混凝土结构构件普遍存在裂缝, 现有隔震垫安装标高存在差异, 大楼未出现因发生地基基础不均匀沉降导致的上部结构裂缝、变形等不良现象, 且隔震层框架梁存在裂缝与挠度变形。隔震垫普遍存在鼓包与倾斜变形。因此, 大楼隔震层结构不适于继续承载的变形综合评定为b_u级。

　　 大楼上部承重结构整体倾斜变形小于《可靠性鉴定标准》规定的结构不适于继续承载的侧向位移限值, 因此, 大楼不适于继续承载的变形评定为a_u级。

　　 大楼隔震层柱、梁有明显的可见裂缝, 但裂缝最大宽度均小于0.50mm, 大楼隔震层构件裂缝综合评定为b_u级。

　　 大楼上部承重结构框架柱、框架梁及楼板未出现明显裂缝现象, 大楼上部承重结构构件裂缝综合评定为a_u级。

　　 大楼地基基础现状良好, 未出现因该建筑发生地基基础不均匀沉降导致的上部结构裂缝、变形等不良现象, 大楼地基基础满足设计与规范要求, 地基基础安全性综合评定为A_u级。

　　 隔震层框架柱所含构件的承载力均满足计算要求, 隔震层框架柱所含构件的安全性均评定为a_u级, 隔震层框架柱承载能力均评定为A_u级。大楼隔震层框架梁极少部分安全性评定为c_u级, 少部分安全性评定为b_u级, 大部分安全性评定为a_u级, 因此隔震层框架梁安全性评定为B_u级。根据隔震层框架柱、框架梁的安全性等级, 该建筑隔震层结构所含构件的安全性评定为B_u级。

　　 大量隔震垫存在鼓包与倾斜变形, 且钢板、螺栓存在不同程度的锈蚀, 故隔震垫安全性评定为C_u级。

　　 隔震层结构布置合理, 能够形成完整的系统, 且结构选型及传力路线设计正确, 符合现行设计规范要求, 因此, 根据《可靠性鉴定标准》要求, 大楼隔震层结构的整体性等级评定为A_u级。

　　 隔震垫倾斜变形大部分大于《隔震验收规范》规定的倾斜变形要求, 因此, 隔震垫倾斜变形评定为C_u级。

　　 隔震层 (子单元) 结构的安全性鉴定评级根据其所含各种构件的安全性等级、结构的整体性等级、隔震垫安全性等级和隔震垫倾斜变形等级四项综合评定为C_u级。

　　 大楼上部承重结构框架柱各层各个构件的安全性均评定为a_u级, 上部承重结构框架柱的安全性评定为A_u级。上部承重结构框架梁各层大部分构件的安全性评定为a_u级, 少部分构件的安全性评定为b_u级, 极少数构件安全性评定为c_u级, 因此上部结构框架梁的安全性评定为B_u级。从而上部承重结构所含构件的安全性评定为B_u级。

　　 大楼上部承重结构结构布置合理, 能够形成完整的系统, 且结构选型及传力路线设计正确, 符合《可靠性鉴定标准》要求, 因此, 大楼上部承重结构的整体性等级评定为A_u级。

　　 大楼结构整体倾斜变形小于《可靠性鉴定标准》规定的不适于继续承载的侧向位移限值。因此, 大楼结构侧向位移评定为A_u级。

　　 根据以上各项的鉴定结果, 大楼上部承重结构的安全性评定为B_u级。

　　 因隔震建筑的特殊性, 对此类建筑进行安全性评定时采用地基基础安全性、隔震层安全性和上部结构安全性分别进行评定, 只进行子单元安全性评定而不再进行鉴定单元的评定。

　　 地基基础安全性评定为A_u级, 即地基基础安全性符合《可靠性鉴定标准》对A_u级的要求, 不影响整体承载。

　　 隔震层结构安全性评定为C_u级, 即隔震层结构安全性不符合《可靠性鉴定标准》对A_u级的要求, 显著影响整体承载。

　　 上部承重结构安全性评定为B_u级, 即上部承重结构安全性略低于《可靠性鉴定标准》对A_u级的要求, 尚不显著影响结构整体承载。

　　 因隔震层结构安全性评定为C_u级, 大楼隔震层安全性已不满足《可靠性鉴定标准》要求, 因此, 对该大楼隔震层进行加固维修, 建议对隔震垫进行更换, 对隔震层梁进行加固维修。原有隔震垫因制作有机材料老化等原因导致大部分隔震垫变形与鼓包, 其安装标高误差系施工所致;部分隔震层梁裂缝为收缩裂缝叠加梁底拉应力造成。

　　 本文通过对隔震建筑的检测与鉴定, 探讨与总结了隔震建筑检测鉴定的一般思路, 重点探索了隔震层结构的检测与鉴定方法, 总结了针对隔震建筑的检测与鉴定思路及方法。鉴于隔震建筑的特殊性, 其安全性鉴定采用划分两个层次进行鉴定, 只进行到子单元层级的评级, 不再进行鉴定单元层级的评级。通过对隔震建筑两级层次的鉴定, 对隔震建筑先进行各类型结构构件的安全性评定, 最后进行子单元的安全性评定, 评定隔震建筑的地基基础、隔震层结构及上部承重结构三项子单元的安全性, 指出了既有隔震建筑存在的问题, 准确评定既有隔震建筑各子单元的“健康状态”^[11], 不再对整个隔震建筑 (鉴定单元) 的安全性进行评级。本文隔震建筑的检测鉴定方法与思路对既有隔震建筑的检测鉴定具有一定的借鉴意义。