金 威

長沙市某學(xué)校中專樓抗震加固設(shè)計淺析

金 威

結(jié)合長沙市某學(xué)校中專樓的現(xiàn)狀,列出了建筑物存在的結(jié)構(gòu)缺陷與現(xiàn)行抗震規(guī)范要求的差距,提出了抗震加固原理及加固技術(shù)和方法的應(yīng)用,對同期同類建筑的鑒定和抗震加固改造利用起到一定的參考借鑒作用。

抗震鑒定,抗震加固,加固方法

0 引言

汶川地震后,根據(jù)教育部等 11部門印發(fā)的《全國中小學(xué)校舍安全工程實(shí)施細(xì)則》的要求,在全國大范圍內(nèi)對原有中小學(xué)校舍進(jìn)行抗震加固,從 2009年 6月起,長沙市教育局開始對市直屬學(xué)校校舍的現(xiàn)狀進(jìn)行安全排查及結(jié)構(gòu)檢測鑒定,本文講述的項目是從長沙市部分學(xué)?？拐鸺庸痰慕儆鄺澐课葜羞x出一棟有代表性的建筑,該中專樓始建于 1987年,1996年進(jìn)行了擴(kuò)建,該樓是一棟集辦公,教學(xué),教學(xué)輔助用房為一體,功能比較齊全的綜合樓,其外景圖見圖 1。

1 工程概況

中專樓為 5層建筑,局部 4層,建筑面積 4 128m2。其平面圖見圖 2,其中⑧軸 ～○19軸為 4層框架與砌體混合承重結(jié)構(gòu)體系,建于 1987年,基礎(chǔ)為天然淺基礎(chǔ),①軸 ～⑧軸為 5層框架結(jié)構(gòu),因教學(xué)需要于 1996年進(jìn)行了擴(kuò)建,基礎(chǔ)為樁基礎(chǔ),樓面及屋面均采用預(yù)制空心板。根據(jù)《民用建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》,專業(yè)檢測公司對此棟樓進(jìn)行的結(jié)構(gòu)檢測鑒定為：房屋的安全性等級為 Csu級,應(yīng)對出現(xiàn)安全隱患的部位進(jìn)行結(jié)構(gòu)加固處理。根據(jù)《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》,該建筑抗震鑒定分類為 A類,當(dāng)年的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)與現(xiàn)在的有關(guān)規(guī)范有較大差距,應(yīng)進(jìn)行抗震加固處理。

2 存在問題分析

通過查看圖紙、原始材料以及檢測報告,現(xiàn)場踏勘后提出以下問題需進(jìn)行抗震加固處理。

2.1 墻體及樓板和地面局部裂縫

主要集中在中部橫墻,1層 ～3層墻體均有裂縫,地面也出現(xiàn)了沉降裂縫,見圖3,圖 4。裂縫的存在會降低結(jié)構(gòu)的承載力和整體性,不利于結(jié)構(gòu)整體抗震(長沙地區(qū)為 6度抗震設(shè)防,學(xué)校建筑為重點(diǎn)設(shè)防類,抗震構(gòu)造措施按 7度),也給使用帶來不安全感,應(yīng)采取加固處理。

2.2 抗震構(gòu)造措施不足

該建筑物構(gòu)造柱設(shè)置僅在外墻轉(zhuǎn)角處設(shè)有,設(shè)置不足;框架部分從構(gòu)造上梁箍筋未在梁兩端加密;預(yù)制板在墻上的擱置長度不足 120mm,以上幾點(diǎn)不滿足《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》的要求,應(yīng)進(jìn)行抗震加固處理。

2.3 墻體砂漿強(qiáng)度不足

建筑物原設(shè)計砌體采用M 5.0混合砂漿,而現(xiàn)今實(shí)測砂漿強(qiáng)度等級僅為M 0.4～M 0.8,實(shí)測結(jié)果既不能滿足設(shè)計要求,也與《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》第 5.2.3條砂漿強(qiáng)度不低于 M 1的要求有差距,應(yīng)進(jìn)行抗震加固處理。

2.4 局部構(gòu)件承載力不夠

本項目采用“pkpm”之建筑抗震鑒定和加固設(shè)計軟件(JDJG)及相關(guān)系列軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗震及承載力計算,根據(jù)原始圖紙,檢測資料所提供的材料強(qiáng)度及現(xiàn)行的荷載規(guī)范對該樓按現(xiàn)狀(如梁、柱大小及配筋均按原設(shè)計)建?；謴?fù),再按 A類建筑進(jìn)行抗震鑒定分析計算,與現(xiàn)行規(guī)范的要求相對比,發(fā)現(xiàn)承載力方面有以下問題：框架部分底部兩層局部柱的軸壓比超規(guī)范;②軸～⑤軸走廊兩側(cè)的 12m跨梁配筋不足,包括底筋和面筋偏小;砌體承重部分承重墻體的抗震承載力不足。

3 加固處理方案

該建筑物雖然存在以上問題,但結(jié)構(gòu)平面布置基本合理,根據(jù)《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》4.2.2條,地基基礎(chǔ)可不進(jìn)行抗震鑒定,從其現(xiàn)在結(jié)構(gòu)狀況分析,對其存在的問題經(jīng)過抗震加固處理后,繼續(xù)使用年限為 30年(A類后續(xù)使用年限 30年)。

3.1 基礎(chǔ)和墻體裂縫的處理措施

墻體及樓板裂縫主要原因是由于基礎(chǔ)不均勻沉降造成的,是因為建筑物存在兩次不同的建筑年代,還有兩種不同的基礎(chǔ)形式,建筑物的結(jié)構(gòu)形式及層數(shù)也不一致,造成了地基基礎(chǔ)的不均勻沉降,根據(jù)檢測報告及現(xiàn)場踏勘調(diào)查,裂縫形成已多年了,沒有繼續(xù)發(fā)展的跡象,建筑物的垂直傾斜率在 0.058%～0.11%之間,所測角點(diǎn)的傾斜率均小于0.4%,頂點(diǎn)位移均未超過 H/450,均在規(guī)范范圍之內(nèi),由于地基沉降已穩(wěn)定,可不進(jìn)行地基處理。施工圖設(shè)計時要求對建筑物四周排水溝做好防滲防水處理,地面裂縫進(jìn)行水泥砂漿修補(bǔ),對墻基和墻體裂縫的處理,根據(jù)裂縫的長短采取填縫封閉和壓力灌漿加固補(bǔ)強(qiáng)的修補(bǔ)法。

3.2 抗震設(shè)防構(gòu)造措施的加設(shè)

根據(jù)原設(shè)計圖紙,本工程圈梁層層設(shè)置了,能滿足規(guī)范要求,主要是梯間四角構(gòu)造柱和部分縱橫墻交接處未做,通過加設(shè)構(gòu)造柱措施,如圖 5所示,部分梁箍筋通長未加密,采用梁增加鋼箍以達(dá)到梁箍筋加密的構(gòu)造要求,如圖 6所示;根據(jù)汶川地震的部分資料顯示,預(yù)制板掉落現(xiàn)象普遍,主要原因是建筑物在水平地震波作用下?lián)u晃,預(yù)制板因擱置長度不夠造成掉落,采用角鋼加固兩端板底,以達(dá)到增加預(yù)制板兩端擱置長度的要求,如圖 7所示。

3.3 墻體整體強(qiáng)度的抗震加固處理措施

為了提高墻體的抗震承載力和整體性,對承重外墻的內(nèi)墻面及承重內(nèi)墻雙面采用鋼筋網(wǎng)砂漿面層加固,底層墻體加固時鋼筋網(wǎng)向下伸至基礎(chǔ)頂部,向上隔根鋼筋伸至樓板以上,2層以上各層鋼筋網(wǎng)向下至樓板下,向上至板面,如圖 8所示。

3.4 部分構(gòu)件承載力不夠的抗震加固

經(jīng)計算,框架部分框架柱在底層和第二層軸壓比超限,采用增大截面法加固柱,如圖 9所示,以達(dá)到強(qiáng)柱弱梁的抗震要求,根據(jù)柱所在的位置的不同及計算的要求,采用四面圍套,三面圍套,兩面圍套等加固方法;部分大跨度梁的抗彎配筋不足,包括梁跨中正彎矩及梁兩端的負(fù)彎矩均配筋不夠,采用梁下部加鋼板,梁上部增加支座負(fù)筋,如圖 10所示;砌體承重部分承重墻體的抗震承載力不足,采用 3.3條的方法進(jìn)行加固,但此處加固的厚度要根據(jù)計算確定,計算必須滿足樓層平均抗震能力指數(shù)、樓層綜合抗震能力指數(shù)和墻段綜合抗震能力指數(shù)均不小于 1.0。

4 結(jié)語

在此次校安工程中,同期同類建筑在各校區(qū)存在不少,本棟建筑結(jié)構(gòu)形式較為復(fù)雜,加固方法比較全面,經(jīng)抗震加固改造后,抗震能達(dá)到重點(diǎn)設(shè)防類,可從該抗震加固案例中得以借鑒。汶川大地震使得我們對建筑抗震設(shè)防更加重視,通過抗震加固提高其結(jié)構(gòu)整體性和抗震性能,保證建筑物的安全,延長使用壽命,是很有價值的。在抗震加固改造設(shè)計過程中,應(yīng)根據(jù)原有房屋的結(jié)構(gòu)形式、存在的問題及結(jié)構(gòu)檢測鑒定報告,且收集好原始資料,了解建筑物現(xiàn)狀,在進(jìn)行構(gòu)造鑒定以及抗震驗算分析后,選用簡潔、經(jīng)濟(jì)又切實(shí)可行的加固方案,選用有施工經(jīng)驗的專業(yè)隊伍,做好詳細(xì)的施工組織設(shè)計方案,精心細(xì)致的安排施工,達(dá)到抗震加固的目的。

[1]GB 50023-2009,建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)[S].

[2]JGJ 116-2009,建筑抗震加固技術(shù)規(guī)程[S].

[3]09SG619-1,房屋建筑抗震加固(一)(中小學(xué)校舍抗震加固)[S].

[4]李雪峰.淺談學(xué)?？拐鸺庸淘O(shè)計[J].山西建筑,2010,36(4)：92-93.

On analysis of seism ic and intensification m easures in special building of some school in Changsha

JINW ei

Combining with the currentsituation for specialbuildingofsome school in Changsha,the paper sums up the structural shortages of the buildings and the lagbetween the situation and the current seism ic regulation and requirements,points out the seism ic and intensification p rincip les,the intensification technology and the application of themethods,so as tohave the reference role for the identification for similar buildings in similar periods and the application of the seism ic and intensification reconstruction.

seism ic identification,seism ic and intensification,intensification methods

TU746.3

A

1009-6825(2011)09-0050-03

2010-12-04

金 威(1976-),男,工程師,長沙市教育建筑設(shè)計研究所,湖南長沙 410005