方 昉　（安徽省建筑科學(xué)研究設(shè)計院，安徽 合肥 230001）

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某學(xué)校教學(xué)樓抗震鑒定檢測及加固設(shè)計分析

方 昉（安徽省建筑科學(xué)研究設(shè)計院，安徽 合肥 230001）

以某學(xué)校教學(xué)樓抗震鑒定實例為研究對象，從抗震鑒定檢測、加固設(shè)計等方面，提出具體的實施步驟及重點，以期達到抗震鑒定檢測及加固設(shè)計后能滿足現(xiàn)行規(guī)范要求的后續(xù)使用年限內(nèi)結(jié)構(gòu)抗震安全性要求。

學(xué)校教學(xué)樓；抗震類別；鑒定檢測；加固設(shè)計

0　前言

我國處于世界上兩個活躍的地震帶上，環(huán)太平洋地震帶及歐亞地震帶，因此我國是多地震國家；地震給我國帶來了巨大災(zāi)害，造成了數(shù)以萬計的人員傷亡。我國需要抗震設(shè)防的地區(qū)占全國陸地國土面積的60%以上，根據(jù)《建筑工程抗震設(shè)防分類標準》（GB50223-2008），重點設(shè)防類（簡稱乙類）范圍有所擴大，尤其是量大面廣的教育建筑中的幼兒園、小學(xué)和中學(xué)的教學(xué)用房以及學(xué)生宿舍和食堂，抗震設(shè)防類別應(yīng)不低于重點設(shè)防類，因此相關(guān)的既有建筑必須進行抗震鑒定檢測及必要的加固處理措施。針對以上情況，本文結(jié)合具體工程實例對教學(xué)樓抗震鑒定檢測及加固設(shè)計進行分析。

1　工程概況

本工程為某學(xué)校的教學(xué)樓于1985年設(shè)計，為6層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，建筑面積為4243m2，一至五層層高為3.6m、六層層高為4.1m，建筑總高度22.1m，基本柱距、開間尺寸為6.6m×3.6m；根據(jù)《建筑工程抗震設(shè)防分類標準》（GB50223-2008）第6.0.8條，本工程抗震設(shè)防類別為乙類；本工程抗震設(shè)防烈度為7度，抗震等級為二級；基礎(chǔ)形式為鋼筋混凝土柱下獨立基礎(chǔ)，原設(shè)計框架及現(xiàn)澆梁板一、二層用300號混凝土，三、四層為250號混凝土，四層以上為200號混凝土，樓梯現(xiàn)澆混凝土均采用200號。水箱間屋頂現(xiàn)澆混凝土用明礬石膨脹劑混凝土，各樓層均為預(yù)制板、屋面板為現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)，多孔板選用省標皖G401（一），框架填充墻頂部與框架的拉結(jié)按CG329P19⑦節(jié)點施工。防潮層以上的磚墻均采用75號、25號混合砂漿，200寬的墻為空心砌塊墻，120寬的墻為磚墻應(yīng)沿柱全高每隔500mm設(shè)2Ф 6拉筋，現(xiàn)澆板帶凡小于100mm的采用皖G401（一）P7節(jié)點，150mm～190mm現(xiàn)澆板帶放3Ф 10鋼筋再用200號細石混凝土填實。根據(jù)巖土工程勘察報告顯示，本工程場地未發(fā)現(xiàn)影響建筑場地穩(wěn)定性的斷裂構(gòu)造，已建場地屬穩(wěn)定的建筑場地。合肥市抗震設(shè)防烈度7度，設(shè)計基本地震加速度值為0.10g，地震分組為第一組。已建場地覆蓋層深度約28.0～30.0m，建筑場地下20.0m深度范圍內(nèi)場地土類型為中硬土，綜合判定建筑場地為對抗震有利的Ⅱ類建筑場地。

2　抗震鑒定檢測結(jié)論

根據(jù)《建筑抗震鑒定標準》第1.0.4及1.0.5條，本工程可按后續(xù)使用年限為40年的B類建筑進行抗震鑒定。

現(xiàn)場結(jié)構(gòu)構(gòu)件的混凝土強度實測結(jié)果如下：一層柱現(xiàn)齡期混凝土批量強度推定值為26.5MPa，二層柱現(xiàn)齡期混凝土批量強度推定值為26.3MPa，三層柱現(xiàn)齡期混凝土批量強度推定值為26.4MPa，四層柱現(xiàn)齡期混凝土批量強度推定值為26.4MPa，五層柱現(xiàn)齡期混凝土批量強度推定值為29.4MPa，六層柱現(xiàn)齡期混凝土批量強度推定值為24.3MPa，一層頂梁現(xiàn)齡期混凝土批量強度推定值為27.3MPa，二層頂梁現(xiàn)齡期混凝土批量強度推定值為23.5MPa，三層頂梁現(xiàn)齡期混凝土批量強度推定值為25.0MPa，四層頂梁現(xiàn)齡期混凝土批量強度推定值為28.7MPa，五層頂梁現(xiàn)齡期混凝土批量強度推定值為27.0MPa，六層頂梁現(xiàn)齡期混凝土批量強度推定值為23.5MPa。

根據(jù)混凝土強度實測結(jié)果及現(xiàn)場查勘情況，對本工程進行了建模整體計算及結(jié)構(gòu)構(gòu)造分析，抗震鑒定檢測結(jié)果如下。

①地基基礎(chǔ)：現(xiàn)場檢測時查看上部主體結(jié)構(gòu)未見因不均勻沉降引起的裂縫和傾斜等異?，F(xiàn)象，基礎(chǔ)無腐蝕、酥堿、松散和剝落，該地基基礎(chǔ)可評為無嚴重靜載缺陷，地基基礎(chǔ)滿足B類抗震鑒定要求。

②本工程總高度22.1m，層數(shù)為6層，滿足B類現(xiàn)澆鋼筋混凝土房屋適用的最大高度55m的要求；建筑物平面、立面布置規(guī)則連續(xù)，為雙向多跨框架結(jié)構(gòu)，滿足要求。

③本工程結(jié)構(gòu)構(gòu)件實測強度等級均滿足B類現(xiàn)澆鋼筋混凝土房屋最低C20的要求，結(jié)構(gòu)構(gòu)件的實測截面尺寸均符合圖紙要求。

④本工程縱向框架梁加密區(qū)箍筋直徑為6mm，不滿足《建筑抗震鑒定標準》第6.3.4-3條的加密區(qū)箍筋最小直徑為8mm的規(guī)定；框架柱加密區(qū)箍筋直徑為6mm，不滿足《建筑抗震鑒定標準》第6.3.5-2條的加密區(qū)箍筋最小直徑為8mm的規(guī)定。

⑤現(xiàn)場檢測時，經(jīng)鑿除預(yù)制板端部接縫處水泥砂漿找平層后發(fā)現(xiàn)預(yù)制板“胡須筋”被彎折成直角，連接構(gòu)造不滿足要求。

⑥現(xiàn)場檢測時發(fā)現(xiàn)部分砌體填充墻與框架梁柱交接處開裂（突出屋頂?shù)臉翘蓍g填充墻與梁柱交接處開裂現(xiàn)象較嚴重），填充墻與柱交接處拉結(jié)筋放置較少；經(jīng)鑿除框架梁與填充墻交接處墻體粉刷層后，發(fā)現(xiàn)砌體填充墻墻頂與框架梁未緊密結(jié)合且墻長大于5m墻頂部與梁無拉結(jié)措施，不滿足《建筑抗震鑒定標準》第6.3.9-3條的規(guī)定。

⑦計算顯示顯示，部分框架柱的軸壓比大于《建筑抗震鑒定標準》第6.3.2-3條最大0.8的規(guī)定；框架柱的配筋率滿足《建筑抗震鑒定標準》第6.3.5-1條最小0.7的規(guī)定。

⑧計算顯示顯示，部分框架梁的抗彎承載力不滿足要求，部分懸挑梁的抗彎截面超筋。

3　加固設(shè)計對策

根據(jù)抗震鑒定檢測結(jié)果及原始設(shè)計施工圖紙，針對存在的問題采取相應(yīng)的加固對策，具體加固方法及實施步驟如下。

①加密區(qū)箍筋直徑不滿足《建筑抗震鑒定標準》規(guī)定的縱向框架梁，采取在框架梁加密區(qū)粘貼帶鋼板錨固的碳纖維布U形箍加固，根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計規(guī)范》10.3.3條公式Vbf=φ vbffAfhf/sf計算能補充由于原箍筋直徑不夠所造成的抗剪承載力差值，U形箍的粘貼高度延伸至樓板底面，U形箍的凈間距不應(yīng)大于0.7×100=70mm，取50mm。

②加密區(qū)箍筋直徑不滿足《建筑抗震鑒定標準》規(guī)定的框架柱，采取在框架柱加密區(qū)粘貼碳纖維布環(huán)形箍加固，根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計規(guī)范》10.5.2條公式Vcf=φ vcffAfh/sf計算能補充由于原箍筋直徑不夠所造成的抗剪承載力差值，環(huán)形箍的搭接長度為200mm，環(huán)形箍的凈間距不應(yīng)大于0.7×100=70mm，取50mm。

③連接不滿足要求的預(yù)制板，采取板面增設(shè)40mm厚鋼筋混凝土后澆疊合層加固，疊合層混凝土采用C20細石混凝土，疊合層內(nèi)預(yù)制板受力方向配置直徑8@150的通長受力鋼筋，非受力方向配置直徑6@200的構(gòu)造鋼筋；為增強新舊混凝土粘結(jié)咬合能力，板面應(yīng)鑿毛，吹凈灰粉，并涂混凝土界面結(jié)合劑一道；預(yù)制板縫的疏松混凝土應(yīng)鑿除，重新灌注C20細石混凝土。

④填充墻與主體結(jié)構(gòu)連接不滿足要求時，部分填充墻拆除后按《建筑抗震鑒定標準》第6.3.9-3條的規(guī)定重新砌筑，連接筋化學(xué)植筋錨固于原結(jié)構(gòu)中；樓梯間填充墻采取鋼絲網(wǎng)砂漿面層法加強加固。

⑤框架柱的軸壓比大于0.8且不大于0.9時，根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計規(guī)范》10.4.2條，本工程框架柱的截面為400×500，l/d=3600/400=9<14，截面高寬比為500/400=1.25<1.5，截面高度500<600，故可采用沿其全高無間隔地環(huán)向連續(xù)粘貼碳纖維布的方法（簡稱環(huán)向圍束法）進行加固；根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計規(guī)范》10.4.3條計算，加固后能滿足軸壓比小于0.8的要求；碳纖維布環(huán)向圍束的粘貼層數(shù)對本工程的矩形截面柱不應(yīng)少于3層，每一層環(huán)向圍束螺旋狀纏繞時，需保證上下層搭接50mm寬；環(huán)向圍束截斷點的延伸長度不應(yīng)小于200mm，各層環(huán)向圍束的搭接位置應(yīng)相互錯開，可采用正反纏繞的方法實現(xiàn)；框架柱四角保護層應(yīng)鑿除，并打磨成圓角，圓化半徑不應(yīng)小于25mm。

框架柱軸壓比大于0.9時，采用四面增設(shè)鋼筋混凝土圍套加固，根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計規(guī)范》5.4.1及5.4.2條計算加大截面以后的框架柱配筋，根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》11.4.16條計算加大截面以后的軸壓比滿足要求；新增截面部分厚度為100mm，采用比原設(shè)計高一等級混凝土澆筑而成，原混凝土表面應(yīng)采取鑿毛處理并涂刷結(jié)構(gòu)界面劑以保證新舊混凝土共同工作；框架柱新增截面部分新增的縱向鋼筋下端化學(xué)植筋錨入獨立基礎(chǔ)中25d，上端穿過樓板在板面處封頂錨固；節(jié)點部分即梁柱交接區(qū)段，為減少箍筋穿梁鉆孔的工作量和對原結(jié)構(gòu)的損傷，箍筋按nAsvfyv/s等效換算為直徑和間距較大的等代筋，等代筋間距調(diào)整為200。

⑥框架梁的抗彎承載力不滿足要求時，采取梁底粘貼碳纖維布法補充梁底配筋量不足，達到提高梁跨中正截面受彎承載力的目的，具體要求如下：首先根據(jù)檢測結(jié)果，本工程梁的實測強度均大于C15，且混凝土表面的正拉粘結(jié)實驗顯示強度不低于1.5MPa，滿足粘貼碳纖維布加固的條件；碳纖維布加固前應(yīng)采取措施卸除作用在結(jié)構(gòu)上的活荷載；根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計規(guī)范》10.2.3條計算需要粘貼的碳纖維布量，且需保證梁加固后，其正截面受彎承載力的提高幅度不應(yīng)超過40%；梁底粘貼的碳纖維布應(yīng)延伸至梁的支座邊緣，且應(yīng)在碳纖維布的端部（包括截斷處）及集中荷載作用點的兩側(cè)，設(shè)置碳纖維布的U形箍或橫向壓條；碳纖維布的表面應(yīng)進行防護處理，表面防護材料應(yīng)對纖維及膠粘劑無害，且應(yīng)與膠粘劑有可靠的粘結(jié)強度及相互協(xié)調(diào)的變形性能。

懸挑梁超筋時，采取梁下增設(shè)現(xiàn)澆鋼筋混凝土疊合層法加固，加大的高度根據(jù)計算確定，梁底新增2根直徑14的縱向受壓構(gòu)造鋼筋，新增箍筋規(guī)格同加固的原梁箍筋，與原箍筋采用焊接連接，新增的混凝土強度比原設(shè)計提高一個等級采用，新舊混凝土界面涂刷結(jié)構(gòu)界面劑并采用構(gòu)造鋼筋植筋加強連接。

4　結(jié)語

本文通過具體的工程實例，闡述了量大面廣的學(xué)校教學(xué)樓抗震鑒定檢測及加固設(shè)計的具體內(nèi)容及重點，解決了老舊的學(xué)校內(nèi)相關(guān)建筑由于抗震設(shè)防分類提高帶來的安全問題，按以上內(nèi)容處理后，能滿足老舊的學(xué)校內(nèi)相關(guān)建筑后續(xù)使用年限內(nèi)的抗震安全性。

[1]GB50223-2008，建筑工程抗震設(shè)防分類標準[S].

[2]GB50367-2013，混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計規(guī)范[S].

[3]13G311-1，混凝土結(jié)構(gòu)加固構(gòu)造[S].

[4]GB50023-2009，建筑抗震鑒定標準[S].

[5]JGJ116-2009，建筑抗震加固技術(shù)規(guī)程[S].

TU746.3

B

1007-7359(2016)03-0106-03

10.16330/j.cnki.1007-7359.2016.03.037

方昉（1982-），男，安徽廬江人，畢業(yè)于安徽建筑大學(xué)，學(xué)士，工程師。