關(guān)鍵詞： 框架結(jié)構(gòu) 教學(xué)樓 A 類建筑 抗震性能鑒定

中圖分類號： TU352.11;TU746.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1672-3791（2023）16-0166-05

我國位于太平洋地震帶和歐亞地震帶兩大活躍地震帶之間，受到太平洋和印度洋兩大板塊的擠壓作用，地震斷裂帶豐富，地震活動具有頻度高、強(qiáng)度大、分布廣的特點(diǎn)[1]。

在2008 年汶川地震發(fā)生后，可發(fā)現(xiàn)中小學(xué)校建筑被地震破壞得很明顯，而校舍建筑的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)較一般建筑物高，卻是破壞最嚴(yán)重的一種；校舍建筑發(fā)生倒塌，對上課的師生造成難以想象的傷害，且校舍屬于避難場所，因此學(xué)校建筑的安全顯得更加重要。

由于既有老舊建筑的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、構(gòu)件細(xì)節(jié)在現(xiàn)今的地震工程知識檢視下，可能缺乏足夠的韌性，再加上材料的老化，可能導(dǎo)致其抗震能力不符合當(dāng)今的抗震設(shè)計(jì)規(guī)范的要求，因此需要以抗震能力的詳細(xì)評估程序重新檢視其抗震能力，以確認(rèn)是否需要拆除或補(bǔ)強(qiáng)。興建于早期的中小學(xué)學(xué)校建筑，普遍缺乏抗震能力，通過評估得到校舍建筑的抗震能力極為重要。在通過初步評估與詳細(xì)評估校舍建筑的抗震能力后，可以得知該建筑是否需要加固。目前，業(yè)界常用的加固方法分別有增大截面加固法、置換混凝土加固法、外粘型鋼加固法、粘貼鋼板加固法、粘貼纖維復(fù)合材加固法、繞絲加固法、結(jié)構(gòu)體系加固法等[2-3]，以上由國家建筑標(biāo)準(zhǔn)圖集《混凝土結(jié)構(gòu)加固構(gòu)造》（13G311-1）中建議的加固方法。

1 結(jié)構(gòu)抗震性能鑒定流程

我國建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所采用的規(guī)范條文為國家住建局所頒布的設(shè)計(jì)和鑒定方面的規(guī)范[4-5]。然而，中小學(xué)校舍建筑于20世紀(jì)70年代至90年代建造的約占70%～80%，于20 世紀(jì)70 年代以前建造的約占15%，其余少數(shù)為1990 年以后興建。因此，早期修建的中小學(xué)校舍建筑的抗震能力普遍缺乏，校舍建筑的抗震能力進(jìn)行檢測和鑒定極為重要，檢測和鑒定的結(jié)果為不滿足要求的建筑物的加固提供科學(xué)合理的依據(jù)。

通過初步評估與詳細(xì)評估校舍建筑的抗震能力后，可以得知是否需要補(bǔ)強(qiáng)，而目前業(yè)界常用的加固方法分別有擴(kuò)柱加固、翼墻加固、剪力墻加固、復(fù)合柱加固和基礎(chǔ)加固。

根據(jù)《建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50223-2008）[4]的規(guī)定，教學(xué)類建筑屬于重點(diǎn)設(shè)防，需要按照比本地區(qū)設(shè)防烈度提高一度的要求核查其抗震措施，又根據(jù)《既有建筑鑒定與加固通用規(guī)范》（GB 55021-2021）[5（] 以下稱《鑒定與加固規(guī)范》）分為兩級進(jìn)行鑒定和評價(jià)。鑒定流程圖具體見圖1。

2 教學(xué)樓抗震鑒定案例

2.1 工程概況

該教學(xué)樓為湖南常德市安鄉(xiāng)縣一初級中學(xué)的老舊教學(xué)樓，四層現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。建于1979年，根據(jù)現(xiàn)行抗震規(guī)范，為7 度設(shè)防，地震分組第一組，加速度為0.1 g。結(jié)構(gòu)中各隔墻采用黏土磚填充墻。原施工圖部分已丟失，經(jīng)現(xiàn)場測量和構(gòu)件檢測，一層（基礎(chǔ)頂至二層樓面）層高為4.5 m，2～3層層高為3.6 m，平面布置如圖2所示。梁截面為350 mm×550 mm、250 mm×400 mm兩種；柱截面尺寸為400 mm×500 mm（底層）和400 mm×400 mm（上部各層），柱內(nèi)縱向鋼筋為8Φ16、配有箍筋Φ 6@200，梁端箍筋配置為Φ 6@150。經(jīng)核實(shí)，其場地類別為II類，地基承載力約為23 t/m²，基礎(chǔ)為柱下獨(dú)立基礎(chǔ)，尺寸為1 250 mm×1 250 mm，基礎(chǔ)混凝土等級約為C23（經(jīng)查表，f_ck=15.4 N/mm²，f_cmk=17 N/mm²，f_tk=15.4 N/mm²）。

該建筑建于20 世紀(jì)70 年代，位于7 度抗震區(qū)，按A類建筑進(jìn)行抗震鑒定，因設(shè)防類別為乙類，故按8 度相關(guān)要求確定抗震等級。

2.2 結(jié)構(gòu)分析

根據(jù)以上資料和現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù)，抗震鑒定分析采用常用的結(jié)構(gòu)分析軟件YJK對教學(xué)樓進(jìn)行了建模分析，具體見圖3。

2.3 第一級鑒定

現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)，該建筑外觀質(zhì)量良好，由于建筑上部結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)沉降不均勻，荷重構(gòu)件無變形、開裂。去除混凝土構(gòu)件表面的抹灰層后，梁、柱構(gòu)件的混凝土澆筑質(zhì)量無明顯的彎曲和歪斜現(xiàn)象。根據(jù)《抗震評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》，需要從結(jié)構(gòu)體系、材料強(qiáng)度、構(gòu)件加固結(jié)構(gòu)、接頭連接、填充墻、主體結(jié)構(gòu)與非主體結(jié)構(gòu)構(gòu)造措施施工的可靠性進(jìn)行一級評價(jià)[6]。

2.3.1 結(jié)構(gòu)體系

該教學(xué)樓為雙向框架結(jié)構(gòu)，且橫向?yàn)槿?，滿足《鑒定與加固規(guī)范》雙向、非單跨框架的要求。結(jié)構(gòu)布置規(guī)則對稱、立面無變化，滿足《鑒定與加固規(guī)范》關(guān)于框架結(jié)構(gòu)的有關(guān)規(guī)則性的要求。

2.3.2 材料強(qiáng)度

經(jīng)現(xiàn)場實(shí)測，梁、柱混凝土的強(qiáng)度等級評定為C15，不能達(dá)到《鑒定與加固規(guī)范》規(guī)定的C18的最低要求。

2.3.3 構(gòu)件配筋與構(gòu)造

《鑒定與加固規(guī)范》規(guī)定，I 級鋼的錨固長度不宜小于25 d（d 為鋼筋直徑），混凝土強(qiáng)度等級為C15（f_ck=10 N/mm²，fcmk=11 N/mm²，f_tk=1.2 N/mm²），還需增加5 d。經(jīng)核查圖紙資料，梁縱筋錨固長度為30 d，滿足要求。

《鑒定與加固規(guī)范》規(guī)定，在框架柱的上、下端，柱凈高各1/6 范圍內(nèi)應(yīng)設(shè)置箍筋加密區(qū)，加密區(qū)柱箍筋的最大間距為100 mm，箍筋直徑不小于8 mm。經(jīng)過圖紙核查與現(xiàn)場檢測，實(shí)際柱箍筋間距為200 mm、直徑為6 mm，不滿足要求。

2.3.4 填充墻與主體結(jié)構(gòu)的拉結(jié)

該教學(xué)樓采用輕質(zhì)隔墻，拉結(jié)措施得當(dāng)，滿足鑒定相關(guān)要求。

經(jīng)過第一級鑒定可知：該建筑的長寬比、梁柱混凝土強(qiáng)度等級、柱端箍筋不滿足要求。需要采用綜合抗震能力指數(shù)進(jìn)行第二級鑒定。

在既有建筑的抗震鑒定計(jì)算的量化指標(biāo)中，結(jié)構(gòu)阻尼值對加速度和反應(yīng)譜結(jié)果的影響很大，這是在抗震性能鑒定時(shí)應(yīng)考慮的重要因素[7]。

在抗震性能鑒定的指標(biāo)中，不同類別建筑的地震影響系數(shù)、特征周期折減值對于結(jié)果的影響差異較大，同時(shí)也是達(dá)到設(shè)防目標(biāo)的重要考核依據(jù)[8]。

地震作用在荷載分類中一般視為偶然作用，由于其作用效應(yīng)的特殊性，地震作用對結(jié)構(gòu)整體性影響很大，如周期、周期比、結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)中的樓層側(cè)向位移和位移比。建筑物的造型、平面形狀、樓梯設(shè)置、樓板剛度等都會對抗震性能參數(shù)產(chǎn)生不可忽視的影響[9]。

在抗震措施的鑒定中，房屋總高度、抗震等級、構(gòu)件截面尺寸、軸壓比、抗震構(gòu)造配筋等要點(diǎn)[10-11]已在前文中予以對比，對于抗震能力計(jì)算的指標(biāo)，該項(xiàng)目根據(jù)對既有建筑抗震分級鑒定，對不同類型結(jié)構(gòu)構(gòu)件分類加固的思路[11]，并采用北京盈建科團(tuán)隊(duì)開發(fā)的建筑抗震鑒定和加固設(shè)計(jì)軟件YJK-JDJG 計(jì)算，結(jié)果具體參見圖4 和表1。

2.4 第二級鑒定

采用樓層綜合抗震能力指數(shù)的評價(jià)指標(biāo)進(jìn)行第二級鑒定[1-3，5]。其中指標(biāo)計(jì)算公式為

β = ψ₁ψ₂V_y /V_e" （1）

式（1）中：β 為平面結(jié)構(gòu)樓層抗震能力指數(shù)[3]；ψ₁ ，ψ₂ 為體系影響系數(shù)與局部影響系數(shù)[3]；V_y"，V_e 為樓層現(xiàn)有受剪承載力與彈性地震剪力[3]。

3 結(jié)語

根據(jù)現(xiàn)行《建筑抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)》和《既有建筑鑒定與加固通用規(guī)范》（GB 55021-2021），對該框架結(jié)構(gòu)教學(xué)樓進(jìn)行了兩級鑒定。在第一級鑒定中，從結(jié)構(gòu)總層數(shù)、跨數(shù)、構(gòu)件截面尺寸、材料強(qiáng)度、構(gòu)件配筋構(gòu)造等方面進(jìn)行了鑒定，發(fā)現(xiàn)混凝土強(qiáng)度、箍筋配置構(gòu)造不能滿足要求；在第二級鑒定中，通過建模對樓層綜合抗震能力指數(shù)進(jìn)行分析，得出一、二、三層均有抗震能力指數(shù)小于1.0 的指標(biāo)結(jié)果。綜合兩級鑒定結(jié)果，該教學(xué)樓不滿足鑒定與加固規(guī)范的要求，需要進(jìn)行加固。對于類似工程，鑒定思路可以參照以上進(jìn)行。