何永新

（秦皇島玻璃工業(yè)研究設(shè)計院有限公司 秦皇島 066001）

0 引言

近年來，國家規(guī)范對建筑物的抗震要求越來越高，很多既有建筑在抗震構(gòu)造措施及抗震承載力等方面均不滿足現(xiàn)行國家規(guī)范，需對其進(jìn)行加固處理。對房屋進(jìn)行加固后，檢驗加固效果的方法有兩種：一是按GB 50011—2010《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（2016年版）的方法對加固后的結(jié)構(gòu)進(jìn)行驗算，二是采用加固后的房屋綜合抗震能力指數(shù)進(jìn)行衡量加固效果。對于砌體結(jié)構(gòu)，由于一般采用混凝土板墻加固，加固材料與原材料不同，軟件無法準(zhǔn)確地進(jìn)行建模模擬，所以加固后采用綜合抗震能力指數(shù)法進(jìn)行驗算比較好。本文以對某中學(xué)砌體結(jié)構(gòu)宿舍的抗震加固為例，詳細(xì)介紹如何運用綜合抗震能力指數(shù)法來檢驗加固后的結(jié)構(gòu)是否滿足抗震要求。

1 工程概況

該宿舍樓于20世紀(jì)90年代建造，后續(xù)使用年限定為40年，屬B類校舍。本地區(qū)設(shè)防烈度為7度，設(shè)計基本地震加速度為0.10g，場地類別Ⅱ類，抗震設(shè)防類別為乙類。建筑總高度19.5 m，共6層。橫墻設(shè)置較多，外墻厚370 mm，內(nèi)墻厚240 mm，門洞口寬900 mm，窗洞口寬2100 mm。樓板為現(xiàn)澆樓板，承重墻所用材料為MU10燒結(jié)磚，砂漿強度等級一層為M10混合砂漿，2～6層為M7.5混合砂漿。該建筑在平面上由伸縮縫分成三部分且左右對稱?，F(xiàn)取其中一部分進(jìn)行計算，平面布置見圖1。

圖1 平面布置

2 原結(jié)構(gòu)的抗震能力指數(shù)計算

2.1.2 各參數(shù)取值

y1：原結(jié)構(gòu)滿足GB 50023—2009《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》中表5.2.14-1， y1可取1.0，但該建筑為乙類抗震設(shè)防建筑，且構(gòu)造柱設(shè)置不滿足規(guī)范要求，根據(jù)GB 50023—2009《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》第5.2.14條2款綜合確定 y1取0.8。

y2：由GB 50023—2009《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》中表5.2.14-2，存在支撐懸挑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承重墻體，所以 y2取0.8。

Ai： 計算Ai時應(yīng)為墻體截面面積去掉門窗洞口面積。

Abi： 各層建筑面積相同，由平面圖可知Abi＝603.2 m2。

xni：根據(jù)GB 50023—2009《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》附錄B可查得縱橫抗震墻的基準(zhǔn)面積率。

l：本地區(qū)抗震設(shè)防烈度為7度0.1g，根據(jù)GB 50023—2009《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》第5.2.13條取1.0。

2.1 樓層綜合抗震能力指數(shù)bni

2.1.1 bni計算公式

2.1.3 列表計算bni

由上述各參數(shù)的取值及計算公式列表計算出樓層縱橫向bni，見表1、表2。

表1 縱向墻體樓層綜合抗震能力指數(shù)bni縱

表2 橫向墻體樓層綜合抗震能力指數(shù)bni橫

2.2 墻段綜合抗震能力指數(shù)b nij的計算

由于樓層縱向綜合抗震能力指數(shù)小于1.0，需由下式進(jìn)行縱向墻段綜合抗震能力指數(shù)計算。

式中：Aij——第i層第j墻段在層高1/2 處凈截面面積；

Abij——第i層第j墻段計及樓蓋剛度影響的從屬面積；

bij——第i層第j墻 段縱抗震能力指數(shù)。

縱向墻段綜合抗震能力指數(shù)計算見表3。

表3 縱向墻段綜合抗震能力指數(shù) bnij縱

續(xù)表3

3 加固方案的選擇

由上述計算結(jié)果可知，該建筑橫墻滿足要求?？v墻墻段一至四層綜合抗震能力指數(shù)小于1.0，不滿足要求，需對一至四層全部縱墻進(jìn)行加固。由于墻體雖然不滿足要求但相差不多，為了避免因加固而使墻體剛度增加過大，綜合考慮選擇采用單面80 mm厚板墻加固。另外原建筑構(gòu)造柱的設(shè)置不滿足現(xiàn)行規(guī)范要求，需按規(guī)范要求增設(shè)構(gòu)造柱。

4 加固后結(jié)構(gòu)的抗震能力指數(shù)核算

由JGJ 116—2009《建筑抗震加固技術(shù)規(guī)程》可知，加固后樓層和墻段的綜合抗震能力指數(shù)計算公式為：

4.1 樓層及墻段加固增強系數(shù)的取值

根據(jù)JGJ 116—2009《建筑抗震加固技術(shù)規(guī)程》，板墻加固時原砌筑砂漿為M10時墻段增強系數(shù)hij取1.8，原砌筑砂漿為M7.5時墻段增強系數(shù)hij取2.0。

樓層的加固增強系數(shù)計算公式：

對同一樓層各墻段的hij取值相同；式（6）可做如下變換：

所以對于板墻加固樓層的加固增強系數(shù)與墻段加固增強系數(shù)相同。

4.2 加固后結(jié)構(gòu)的綜合抗震能力指數(shù)計算

由于加固方案按現(xiàn)行規(guī)范要求補充了構(gòu)造柱，此時 y1取1.0。結(jié)合以上推導(dǎo)將加固后一至四層縱向樓層及墻段的綜合抗震能力指數(shù)列于表4、表5。

表4 加固后縱向墻體樓層綜合抗震能力指數(shù) bSi縱

表5 加固后縱向墻段綜合抗震能力指數(shù) bSij縱

由表4、表5可以看出，經(jīng)過加固后結(jié)構(gòu)的抗震承載力已滿足要求。

5 結(jié)語

綜合抗震能力指數(shù)法避開了砌體結(jié)構(gòu)采用混凝土板墻加固后，由于加固材料與原墻體材料剛度不同而使得計算結(jié)果不準(zhǔn)確的問題。通過以上計算實例可知綜合抗震能力指數(shù)法公式雖然不復(fù)雜，但過程很繁瑣，涉及到各種參數(shù)的選取，建筑面積、抗震墻體凈截面總面積、墻段凈面積等參數(shù)的計算。稍不注意就會出現(xiàn)由于某個參數(shù)錯誤，而影響最終計算結(jié)果。了解其計算過程后可以利用計算機編程進(jìn)行計算，不僅縮短了計算時間，也保證了計算結(jié)果的準(zhǔn)確性，提高了工作效率。