童曉蕾

(浙江工業(yè)大學(xué)，浙江杭州 310014)

中小學(xué)校舍抗震加固評(píng)價(jià)模型研究★

童曉蕾

(浙江工業(yè)大學(xué)，浙江杭州 310014)

結(jié)合浙江省中小學(xué)校舍加固實(shí)例，分析了影響加固方案的主要因素，并建立了一個(gè)以技術(shù)、經(jīng)濟(jì)為主要指標(biāo)的中小學(xué)校舍加固方案評(píng)價(jià)模型，指出該模型可綜合評(píng)判加固方案的優(yōu)劣勢，具有實(shí)用性和可操作性。

中小學(xué)校舍，抗震加固，技術(shù)指標(biāo)，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

0 引言

汶川地震中，大量的中小學(xué)校舍受到了嚴(yán)重的損毀或倒塌，巨大的災(zāi)難，慘痛的教訓(xùn)，令人警醒。之后，全國各地啟動(dòng)了校舍安全的全面排查鑒定和抗震加固，使學(xué)校校舍達(dá)到抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)，提高綜合設(shè)防能力。

目前，浙江省中小學(xué)校舍常用的加固方法有:墻體鋼筋網(wǎng)砂漿面層加固、鋼筋混凝土板墻加固、增設(shè)圈梁構(gòu)造柱、增大截面加固法、外包鋼加固法、預(yù)應(yīng)力加固法、外部粘鋼加固法，碳纖維加固等。

不同結(jié)構(gòu)、不同年代建設(shè)的校舍，實(shí)際設(shè)計(jì)施工時(shí)，通常采取不同的加固方法或多種方法的組合。不同的加固方法對(duì)于建筑抗震性能改善程度、施工難易程度、工期以及造價(jià)等方面都存在差異，為便于綜合比較各加固方法在實(shí)際應(yīng)用中的優(yōu)劣，作者通過前期采集浙江省內(nèi)50余份處于不同地區(qū)校舍的鑒定和加固資料，探索建立一個(gè)針對(duì)中小學(xué)校舍加固工程的綜合評(píng)價(jià)模型。

1 評(píng)價(jià)指標(biāo)的選擇與分析

評(píng)價(jià)模型的建立應(yīng)遵循可操作性、精簡易用、代表性等原則，因此，評(píng)價(jià)指標(biāo)并非多多益善，僅以必要的指標(biāo)作為評(píng)分依據(jù)。本文建立的評(píng)價(jià)模型設(shè)置技術(shù)與經(jīng)濟(jì)兩大指標(biāo)，由于校舍加固的第一要素是達(dá)到校舍抗震設(shè)防要求，因此評(píng)價(jià)模型以技術(shù)指標(biāo)為主，兼顧經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。

技術(shù)指標(biāo)中，校舍加固方案的抗震性能和構(gòu)件極限承載力是評(píng)價(jià)校舍加固的最基本和重要指標(biāo)，而施工難易程度也直接影響加固方案的最終實(shí)施效果。

經(jīng)濟(jì)指標(biāo)中，成本和工期是業(yè)主方所關(guān)心的重要問題。節(jié)約成本，合理造價(jià)，是業(yè)主方評(píng)判的重要標(biāo)準(zhǔn)之一;考慮到中小學(xué)校舍施工時(shí)間的特殊性，施工工期也是評(píng)價(jià)校舍加固方案的內(nèi)容。

2 評(píng)分細(xì)則

2.1 技術(shù)指標(biāo)(0分～70分)

1)結(jié)構(gòu)抗震性能Y(0分～30分)。

a.混凝土結(jié)構(gòu)抗震性能指標(biāo)?；炷两Y(jié)構(gòu)抗震性能通常用結(jié)構(gòu)延性數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)價(jià)，為便于評(píng)價(jià)模型更好地應(yīng)用于實(shí)際工程、方便計(jì)算，在用延性設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)抗震時(shí)，衡量結(jié)構(gòu)和材料的延性，一般采用延性系數(shù)，即:

通常鋼筋混凝土抗震結(jié)構(gòu)的延性系數(shù)應(yīng)滿足β0≥3，當(dāng)β0≤1時(shí)混凝土結(jié)構(gòu)抗震性能差。

不同的加固方法，延性系數(shù)的計(jì)算方式也不同，可根據(jù)相關(guān)抗震設(shè)計(jì)、鑒定標(biāo)準(zhǔn)、論文資料等，確定建筑加固后各構(gòu)件的延性系數(shù)。取加固后的延性指標(biāo)最小值作為整幢建筑抗震性能的評(píng)分依據(jù)。

混凝土結(jié)構(gòu)抗震性能指標(biāo)Y評(píng)分，可按式(2)計(jì)算:

b.砌體結(jié)構(gòu)抗震性能。根據(jù)GB 50023—2009建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)、JGJ 16—2009建筑抗震加固技術(shù)規(guī)程，砌體結(jié)構(gòu)的抗震性能指標(biāo)可采用樓層綜合抗震能力指數(shù)βci。

樓層綜合抗震能力指數(shù)βci為平均抗震能力指數(shù)βi和構(gòu)造影響系數(shù)的乘積。公式如下:

在考慮樓層綜合抗震能力指數(shù)時(shí)，還應(yīng)考慮建筑上下樓層之間的綜合抗震能力指數(shù)，當(dāng)上下樓層綜合抗震能力指數(shù)的差距較大時(shí)，則指數(shù)較小層應(yīng)作為建筑的抗震薄弱層。因此，在打分時(shí)設(shè)定樓層間影響系數(shù)k，公式為:

其中，k為層間影響系數(shù)，樓層綜合抗震能力指數(shù)差值小于30%時(shí)，k=1;樓層綜合抗震能力指數(shù)差值大于60%時(shí)，k=0;樓層綜合抗震能力指數(shù)差值介于30%～60%時(shí)，k內(nèi)插取值。

根據(jù)GB 50023—2009建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)，砌體結(jié)構(gòu)校舍加固后，當(dāng)β≥1時(shí)，加固效果理想;當(dāng)β≤1/3時(shí)，校舍存在嚴(yán)重安全隱患，需對(duì)加固設(shè)計(jì)方案及施工進(jìn)行查驗(yàn)，分析存在問題。加固后的校舍各層樓層綜合抗震能力最小值作為評(píng)分基礎(chǔ)。

砌體結(jié)構(gòu)抗震性能指標(biāo)Y評(píng)分，按式(5)計(jì)算:

2)構(gòu)件極限承載力F(0分～30分)。對(duì)加固后的校舍構(gòu)件截面進(jìn)行抗震驗(yàn)算，根據(jù)GB 50011—2010建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范，結(jié)合原始資料、施工圖等資料，采用以下公式:

根據(jù)建筑抗震鑒定規(guī)范，構(gòu)件極限承載力驗(yàn)算公式:

式(6)與式(7)的區(qū)別在于式(6)右端分子項(xiàng)R僅為構(gòu)件承載力，而非構(gòu)件綜合抗震承載力Rc，分母項(xiàng)分別是設(shè)計(jì)時(shí)的構(gòu)件抗震承載力調(diào)整系數(shù)和抗震鑒定用的承載力調(diào)整系數(shù)，根據(jù)相關(guān)規(guī)范，A類多層砌體房屋和B類建筑γRE=γRa，而A類鋼筋混凝土構(gòu)件γRE=0.85γRa。從工程實(shí)際出發(fā)，為使模型的計(jì)算更為簡便，當(dāng)計(jì)算結(jié)果滿足S≤R/γRa時(shí)，則構(gòu)件承載力指標(biāo)F=30分;當(dāng)S＞R/γRa時(shí)，則其評(píng)分公式為:

根據(jù)GB 50292—1999民用建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)中承載力評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)件承載力R/γ0S＜0.85為d級(jí)危房，因此，將0.85S作為評(píng)價(jià)承載力指標(biāo)的下限值，即當(dāng)0.85S＞R/γRa時(shí)，加固方案無效，F(xiàn)=0。

以上承載力指標(biāo)的評(píng)價(jià)對(duì)象均為構(gòu)件，對(duì)整棟校舍的綜合評(píng)價(jià)，可取各構(gòu)件中最低分值，作為評(píng)定其極限承載力指標(biāo)。

3)施工難易程度E(0分～10分)。校舍加固方案的優(yōu)劣，施工作業(yè)是否方便、簡單也是評(píng)定施工方案的重要指標(biāo)之一。有的加固方案雖然能解決抗震問題，但施工難度大，造成施工工期長、造價(jià)高、安全系數(shù)低等問題，這對(duì)整個(gè)加固工程都具有一定的影響。通過對(duì)各加固方案施工工藝的調(diào)查了解、對(duì)比和總結(jié)，加固方法的施工難易程度E評(píng)分以施工方法易得高分、難得低分為原則，噴漿技術(shù)、鋼筋網(wǎng)砂漿等施工方案簡單，得分較高;混凝土施工、粘貼碳纖維有一定施工難度，得分居中;鋼構(gòu)套等施工難度較大，得分較低。

實(shí)際工程中，存在多種加固方法結(jié)合使用的情況，評(píng)分時(shí)可根據(jù)不同方法在加固工程中所占比重進(jìn)行綜合打分。在評(píng)分過程中，為做到公正合理，也應(yīng)綜合考慮各加固施工現(xiàn)場的實(shí)際情況及相關(guān)專家學(xué)者的意見，酌情調(diào)整得分。

2.2 經(jīng)濟(jì)指標(biāo)(0分～30分)

1)加固成本C(0分～20分)。校舍加固成本指標(biāo)采用單方造價(jià)作為評(píng)分對(duì)象，分別計(jì)算不同構(gòu)件(柱、梁、墻等)采用不同加固方法時(shí)所需的人材機(jī)、管理費(fèi)、拆除修復(fù)等費(fèi)用總和，并與校舍總面積之比得出單方造價(jià)。由于評(píng)價(jià)模型的評(píng)價(jià)對(duì)象為校舍加固工程，因此加固成本指標(biāo)只考慮建筑結(jié)構(gòu)加固工程費(fèi)用及必要的拆除修復(fù)費(fèi)用，其余附加的相關(guān)水電改造費(fèi)用、其他費(fèi)用不計(jì)入內(nèi)。

通過抽取部分2014年—2015年期間浙江省中小學(xué)校舍加固工程實(shí)例的資料，對(duì)不同地區(qū)的中小學(xué)校舍抗震加固單方造價(jià)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)及處理，匯總見表1。

表1 部分校舍加固案例造價(jià)統(tǒng)計(jì)

參考上述單方造價(jià)，以6度區(qū)為例，將600元作為單方造價(jià)的中間值，即其加固成本指標(biāo)C為10分;600元上下浮動(dòng)250元作為單方造價(jià)的上下限，即實(shí)際加固工程單方造價(jià)超過850元時(shí)，成本過高，存在浪費(fèi)或設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)過高等情況，低于350元?jiǎng)t須分析加固方案合理性。不同地區(qū)，可根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際情況、建筑結(jié)構(gòu)類型及抗震設(shè)防等級(jí)等對(duì)造價(jià)標(biāo)準(zhǔn)值和上下限值進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。加固成本指標(biāo)可按式(9)計(jì)算:

其中，A為加固工程實(shí)際單方造價(jià);δ為成本指標(biāo)調(diào)整系數(shù)。

2)施工工期T(0分～10分)。中小學(xué)校舍加固施工時(shí)間具有特殊性，為減少對(duì)學(xué)校正常教學(xué)的影響，通常在暑期進(jìn)行加固施工。因此，施工工期指標(biāo)可設(shè)定為:加固工程如在暑期60 d內(nèi)完成，則施工工期T為10分，施工工期越長，得分越低?？紤]到部分學(xué)校可通過調(diào)整校內(nèi)其他用房過渡等方式，工期不作為主要因素，可引入調(diào)整系數(shù)對(duì)規(guī)定工期作適當(dāng)調(diào)整。施工工期T可按式(10)計(jì)算:

其中，P為實(shí)際施工工期;ε為工期指標(biāo)調(diào)整系數(shù)，當(dāng)工期允許大于60 d時(shí)，ε≥1，工期緊張時(shí)，ε≤1。

2.3 綜合評(píng)分

五項(xiàng)指標(biāo)得分相加，即為該加固工程的綜合評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)，分值越高，方案越優(yōu)，反之則方案有待調(diào)整、優(yōu)化。

3 結(jié)語

本文通過對(duì)中小學(xué)校舍抗震加固的研究，分析影響加固方案的主要因素，在此基礎(chǔ)上，建立了一個(gè)中小學(xué)校舍加固工程技術(shù)、經(jīng)濟(jì)的綜合評(píng)價(jià)模型。模型中設(shè)置了結(jié)構(gòu)抗震性能、構(gòu)件極限承載力、施工難易程度、加固成本、施工工期五個(gè)評(píng)分指標(biāo)和詳細(xì)的評(píng)分細(xì)則。結(jié)構(gòu)抗震性能、構(gòu)件承載力以相關(guān)建筑抗震設(shè)計(jì)、鑒定規(guī)范所規(guī)定的公式作為評(píng)分依據(jù)，后三項(xiàng)評(píng)分指標(biāo)則根據(jù)各加固方案施工難易對(duì)比、加固實(shí)際費(fèi)用、專家意見以及學(xué)校實(shí)際情況等作為參考因素，進(jìn)行綜合評(píng)分。通過評(píng)分直觀反映各校舍加固方案的優(yōu)劣，并體現(xiàn)不同方案在技術(shù)經(jīng)濟(jì)各方面的差異，為加固方案的合理決策、優(yōu)化提供科學(xué)依據(jù)，頗具實(shí)用性。

［1］ 童曉蕾.中小學(xué)校舍抗震加固及技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)研究［D］.杭州:浙江工業(yè)大學(xué)，2011.

［2］ 胡 俊.混凝土結(jié)構(gòu)加固方案優(yōu)選評(píng)價(jià)指標(biāo)體系研究［J］.山西建筑，2008，34(18):85-86.

［3］ GB 50011—2010，建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

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

Research on seismic reinforcement evaluation model of primary and secondary school buildings★

Tong Xiaolei

(Zhejiang University of Technology，Hangzhou 310014，China)

Combining with the reinforcement example of primary and secondary school buildings in Zhejiang，this paper analyzed the main factors influence of the reinforcement scheme，and establishment of a reinforcement scheme evaluation model of primary and secondary school buildings taking technology，economic as the main index，point out that the model could comprehensive evaluation of the advantages and disadvantages of reinforcement scheme，had practicability and maneuverability.

primary and secondary school building，seismic reinforcement，technical indicator，economic indicator

TU352

A

1009-6825(2016)35-0035-02

2016-10-08 ★:浙江省教育廳科研項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào):Y201122769)

童曉蕾(1980-)，女，工程師