陳小才

0 引言

我國(guó)是一個(gè)多地震的國(guó)家，地震活動(dòng)的分布范圍十分廣泛，2008年5·12汶川8.0級(jí)地震帶來的災(zāi)難，促使國(guó)家規(guī)范修訂并在全國(guó)開展中小學(xué)危房排查，與此同時(shí)各單位對(duì)自身建筑重新審視，尤其對(duì)原砌體結(jié)構(gòu)建筑。本文在此背景下，對(duì)原有砌體結(jié)構(gòu)的抗震鑒定與加固進(jìn)行分析。

1 工程概況

圖1 一層平面圖

太原市某社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)中心位于太原市區(qū)，1984年第一次設(shè)計(jì)，原設(shè)計(jì)為筏形基礎(chǔ)，磚混結(jié)構(gòu)，地上五層，地下一層，建筑總高度17.8 m，建筑面積約3 884.9 m2。該建筑場(chǎng)地屬Ⅲ類場(chǎng)地，抗震設(shè)防烈度為8度，設(shè)計(jì)基本抗震加速度為0.20g，設(shè)計(jì)地震分組為第一組。建筑地下一層層高2.2 m，一層層高3.6 m，二層～五層層高3.4 m，室內(nèi)外高差為0.6 m，總高度17.8 m(一層平面圖見圖1)。

樓板結(jié)構(gòu)采用預(yù)應(yīng)力混凝土空心板，局部為框架結(jié)構(gòu)及現(xiàn)澆板，大梁、過梁、樓梯及雨棚等為現(xiàn)澆。地下一層墻體厚度為360 mm，其余各層內(nèi)墻墻厚240 mm、外墻墻厚為360 mm。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)取樣試驗(yàn)評(píng)定知:磚的強(qiáng)度等級(jí)地下一層～二層為MU10，三層～五層為MU7.5，與原設(shè)計(jì)砌體規(guī)格為地下一層～二層100號(hào)機(jī)制磚，三層～五層75號(hào)機(jī)制磚基本相符;砂漿強(qiáng)度等級(jí):地下一層～二層為M5，三層 ～五層為 M2.5，與原設(shè)計(jì)為地下一層 ～二層50號(hào)混合砂漿，三層～五層25號(hào)混合砂漿基本相符;上部結(jié)構(gòu)現(xiàn)澆部分混凝土強(qiáng)度實(shí)測(cè)強(qiáng)度均為C20，高于原設(shè)計(jì)混凝土標(biāo)號(hào)200號(hào)(C18)，按實(shí)測(cè)值取值。

2 原有建筑抗震鑒定

我國(guó)目前抗震鑒定依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)是GB 50023-2009建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)(以下簡(jiǎn)稱“標(biāo)準(zhǔn)”)，就是“結(jié)構(gòu)綜合抗震能力二級(jí)鑒定方法”。

2.1 第一級(jí)抗震鑒定

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘察，對(duì)照“標(biāo)準(zhǔn)”對(duì)房屋進(jìn)行的一級(jí)鑒定表明，有以下幾點(diǎn)不符合鑒定標(biāo)準(zhǔn)的要求:

1)房屋高度和寬度超出限值，但仍按本鑒定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行鑒定。

2)房屋中構(gòu)造柱設(shè)置量少，不滿足要求。

3)抗震橫墻間距限值不滿足要求。

4)房屋結(jié)構(gòu)中支承跨度大于5 m的大梁的內(nèi)墻陽角至門窗洞的距離小于1.0 m，不滿足要求。

綜上所述，該醫(yī)院樓在第一級(jí)抗震鑒定時(shí)有以上四項(xiàng)不符合鑒定標(biāo)準(zhǔn)的要求，依據(jù)“標(biāo)準(zhǔn)”規(guī)定，該醫(yī)院樓需要進(jìn)行第二級(jí)抗震鑒定來進(jìn)一步判斷其是否滿足抗震鑒定要求。

2.2 第二級(jí)抗震鑒定

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)取樣及室內(nèi)試驗(yàn)得知:墻體磚和砂漿實(shí)際強(qiáng)度滿足原設(shè)計(jì)要求。故在該醫(yī)院樓的第二級(jí)抗震鑒定中按原設(shè)計(jì)所使用的材料強(qiáng)度進(jìn)行。本工程結(jié)構(gòu)體系、樓屋蓋整體性連接符合第一級(jí)抗震鑒定要求，但房屋高度、房屋寬度、構(gòu)造柱設(shè)置、橫墻間距及易引起局部倒塌的結(jié)構(gòu)構(gòu)件不符合第一級(jí)抗震鑒定的要求。根據(jù)“標(biāo)準(zhǔn)”規(guī)定要求采用樓層平均抗震能力指數(shù)和樓層綜合抗震能力指數(shù)方法進(jìn)行第二級(jí)鑒定。樓層綜合抗震能力指數(shù)和平均抗震能力指數(shù)按下式計(jì)算:

其中，參數(shù)意義參照“標(biāo)準(zhǔn)”。

第二級(jí)抗震鑒定結(jié)論:

從表1和表2的計(jì)算結(jié)果可以看出，房屋一層～五層的橫墻綜合抗震能力指數(shù)和縱墻綜合抗震能力指數(shù)βci均小于1，地下一層大于1，因此一層～五層的縱橫墻不滿足抗震鑒定要求，結(jié)構(gòu)需加固。

3 原有建筑抗震加固

3.1 對(duì)原結(jié)構(gòu)加固后進(jìn)行整體性分析

針對(duì)原結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，原結(jié)構(gòu)在外橫、縱墻均布置240 mm×240 mm構(gòu)造柱，考慮到醫(yī)院在加固過程中需繼續(xù)使用，將構(gòu)造柱外擴(kuò)并在原圈梁處設(shè)混凝土鏈桿，同時(shí)將局部橫向梁形成整個(gè)橫向梁，對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)形成“套箍效應(yīng)”，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的整體性。以下是利用分析軟件MIDAS對(duì)結(jié)構(gòu)在加固后彈塑性時(shí)程分析結(jié)果及其分析:選用5條地震波作為輸入地面運(yùn)動(dòng):Taft Lincoln School，El Centro，San Fernando，HYOUGOKEN-South，人工波。5條地震波的加速度值作調(diào)整，使峰值加速度為400 gal。結(jié)構(gòu)第一振型周期為0.55 s，地震計(jì)算持時(shí)均取6 s。層位移Δu、層間位移和層高之比Δu/h、頂點(diǎn)位移和高度之比u/H如表3所示。

表1 主樓橫墻綜合抗震能力指數(shù)

表2 主樓縱墻綜合抗震能力指數(shù)

表3 結(jié)構(gòu)層間位移、位移角與整體位移、位移角

由表3可知結(jié)構(gòu)在罕遇地震下各波的薄層均為3層，結(jié)合文獻(xiàn)[2］試驗(yàn)結(jié)果，該結(jié)構(gòu)加固后最大位移角均滿足要求，確?！督ㄖ拐鹪O(shè)計(jì)規(guī)范》中實(shí)現(xiàn)當(dāng)遭受高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度預(yù)估的罕遇地震影響時(shí)，不致倒塌或發(fā)生危及生命的嚴(yán)重破壞即“大震不倒”目標(biāo)。

3.2 局部墻段加固和增設(shè)混凝土柱

對(duì)PKPM分析中非抗震抗力與載荷比小于0.95的墻段和本地區(qū)基本烈度8度墻體剪力抗震不足墻段進(jìn)行加固，增設(shè)圈梁、混凝土柱。經(jīng)比較分析，對(duì)墻體采用細(xì)石混凝土鋼筋網(wǎng)方案進(jìn)行加固。間距較大的內(nèi)橫墻及建筑中的大拐角處墻體采用雙面細(xì)石混凝土鋼筋網(wǎng)予以加固，其余采用單面細(xì)石混凝土鋼筋網(wǎng)。對(duì)房屋中易倒塌的部位:承重窗間墻寬度過小、支承大梁墻段、大拐角處等抗震能力不能滿足要求時(shí)，可以增設(shè)鋼筋混凝土柱加固，鋼筋混凝土柱與磚墻用封閉箍筋連接，鋼筋通過墻上鉆出的孔洞穿過墻體，緊貼剔除抹灰層的墻皮，伸入鋼筋混凝土柱與其鋼筋錨牢。

加鋼筋混凝土柱作法及墻體加固構(gòu)造如圖2，圖3所示。

圖3 墻體加固構(gòu)造

圖2 加鋼筋混凝土柱作法

加固后結(jié)構(gòu)滿足現(xiàn)行國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范對(duì)加固后的房屋結(jié)構(gòu)驗(yàn)算要求，實(shí)現(xiàn)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》中當(dāng)遭受多遇地震時(shí)，一般不受損壞或不需修理可繼續(xù)使用。

通過增設(shè)圈梁和混凝土柱等加強(qiáng)構(gòu)造措施使結(jié)構(gòu)滿足《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》中當(dāng)遭受相當(dāng)于本抗震設(shè)防烈度地震時(shí)，經(jīng)一般修理或不需修理仍可繼續(xù)使用。最終達(dá)到抗震中“小震不壞，中震可修”的目標(biāo)。

4 結(jié)語

1)在高地震區(qū)對(duì)原有建筑應(yīng)建立“結(jié)構(gòu)健康監(jiān)控”制度，查找危房，及時(shí)處理:對(duì)規(guī)范調(diào)高要求的建筑如中小學(xué)，醫(yī)院等對(duì)人們生產(chǎn)、生活有重大影響的建筑應(yīng)普查并及時(shí)加固與重建。

2)砌體抗震鑒定可以借鑒《建筑抗震鑒定規(guī)范》中“結(jié)構(gòu)綜合抗震能力二級(jí)鑒定方法”對(duì)建筑綜合鑒定。對(duì)抗震鑒定不滿足要求且仍有使用要求建筑的加固應(yīng)強(qiáng)調(diào)先整體后局部的加固思路，并利用MIDAS分析軟件做有益嘗試。

3)本文以砌體結(jié)構(gòu)為例，籍此對(duì)同類建筑抗震鑒定和加固提供有益思路，同時(shí)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的鑒定和加固也有一定的指導(dǎo)意義。

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