汶川地震后某中學校舍抗震加固改造

蔣孝明

1 概述

在5?12汶川大地震中，各震區(qū)大量房屋建筑經(jīng)受了不同程度的考驗，也出現(xiàn)了不同層次的損傷，尤其是在這次地震中大規(guī)模中小學校舍的倒塌，使大量中小學生遇難，給國人留下了深刻的教訓。根據(jù)最新國標GB 50223-2008建筑工程抗震設(shè)防分類標準中的相關(guān)規(guī)定，教育建筑中的中小學校舍等應(yīng)提高一級進行抗震設(shè)防，即由原來的“一般設(shè)防類”提高到“重點設(shè)防類”。故需要對原有的中小學校舍進行排查鑒定、抗震加固以提高教育建筑的綜合防災(zāi)能力。

2 工程實例

浙江省某中學校舍于1988年8月竣工并投入使用，磚混結(jié)構(gòu)，磚墻承重結(jié)構(gòu)體系，基礎(chǔ)為水泥砂漿砌筑毛石基礎(chǔ)，樓屋面板為混凝土預(yù)制空心板、不上人屋面?；A(chǔ)墻身采用機制紅磚，用M7.5水泥砂漿砌筑;上部磚墻用M7.5混合砂漿砌筑。建筑平面大體呈直線形，總長度39.6 m，總寬度為14.2 m，共4層，總建筑面積為1 535 m2，建筑總高度14.0 m，各層層高均為3.5 m。

3 結(jié)構(gòu)排查鑒定

3.1 基礎(chǔ)檢測

該校舍基礎(chǔ)采用水泥砂漿毛石基礎(chǔ)，建筑物所在場地為Ⅱ類場地，該房屋建造在對抗震有利的地段。同時上部結(jié)構(gòu)及構(gòu)件沒有由于地基的不均勻沉降引起的裂縫和傾斜現(xiàn)象;且未發(fā)現(xiàn)房屋基礎(chǔ)明顯老化、腐蝕、開裂、折斷等不良情況，故該地基基礎(chǔ)符合不進行抗震加固的情形。

3.2 上部結(jié)構(gòu)檢測

從外觀觀察，發(fā)現(xiàn)部分墻體與圈梁之間存在較為明顯的裂縫，預(yù)制空心板拼接處裂縫較大，承重梁沒有出現(xiàn)較為明顯的裂縫;通過直接取樣法對墻體水泥砂漿的強度和磚砌體強度進行檢測，檢測結(jié)果表明該校舍砌筑砂漿和磚砌體強度能較好的滿足原設(shè)計要求;采用鋼筋探測儀對承重梁的鋼筋分布進行檢測，檢測結(jié)果表明該建筑物的承重主梁、挑梁的主筋和箍筋的配置與原設(shè)計圖基本吻合。

根據(jù)排查鑒定報告和驗算結(jié)果表明，該校舍多數(shù)承重墻的抗震承載力不足，部分承重墻受壓承載力不足;承重梁抗彎、抗剪能力滿足結(jié)構(gòu)承載力要求，同時也滿足抗震要求;樓板與樓板、樓板與建筑物墻體等結(jié)構(gòu)之間的整體性較差，需進行抗震加固處理。同時校方提出將2層和3層⑩軸南面的橫向承重墻拆除，將原來兩個小辦公室改造成一個大開間的辦公室。

4 加固改造

4.1 樓板加固

該校舍樓板采用預(yù)制空心板，鑒于預(yù)制空心板相互之間整體性相對較差，抗震能力較薄弱，故采用粘貼CFRP進行整體性加固。通過對預(yù)制樓板拼接處進行粘貼，使相鄰兩塊預(yù)制板合二為一，大幅提高樓板的整體抗震能力和耗能能力。加固時取200 mm寬的CFRP進行騎縫粘貼，并在CFRP兩端設(shè)置附加錨固措施。粘貼時注意將樓板的粉灰層鑿除，同時為了加強預(yù)制樓板與承重墻之間的整體性，將預(yù)制板拆去，并采用現(xiàn)澆的方式將拆去部分的樓板補上，將樓板和承重墻體采用高性能水泥復(fù)合砂漿鋼筋網(wǎng)連接成整體。施工時注意將墻體表面粉刷層除去，具體做法如圖1所示。

4.2 墻體加固

墻體的加固采用“噴射鋼筋混凝土墻”的加固方式，具體為在砌體墻兩側(cè)或一側(cè)噴射混凝土組合層，從而大幅度提高墻體的承載力和抗震變形能力，形成“砌體—混凝土”組合剪力墻體系，提高結(jié)構(gòu)的整體剛度和延性，使其滿足抗震設(shè)防要求。對該校舍外墻進行單面加固來保護原外立面，對內(nèi)墻進行雙面加固也為室內(nèi)改造提供便利條件。采用噴射混凝土的施工工藝，具體加固做法如圖2所示。

4.3 結(jié)構(gòu)改造

由于需將⑩軸南面的橫向承重墻拆除，這樣就改變了荷載的傳遞途徑，故需要設(shè)置托換梁來傳遞荷載。綜合考慮各方面因素，其托換方式采用在墻兩端增加鋼筋混凝土附壁柱、原橫向承重墻兩側(cè)布置鋼筋混凝土梁的做法，混凝土強度等級采用C30，梁柱的混凝土通過縱向磚縫、拉結(jié)洞和圈梁咬合共同工作，梁主筋伸入附壁柱兩端而錨固，柱中部與縱墻墻體采用φ 10@400拉結(jié)并與外側(cè)鋼筋網(wǎng)進行焊接，CGM1漿灌孔，上部與圈梁連接。托換梁和圈梁采用鋼筋進行拉結(jié)，使得圈梁與托換梁形成一個整體以共同承受荷載，經(jīng)計算滿足抗震承載力要求。附壁柱與托換梁、縱墻的連接做法如圖3所示。托換梁與樓板的連接做法如圖4所示，并在橫墻新增托換梁下方的托換梁的模板鑿洞搭槽鋼，間距為1.5 m。在附壁柱、托換梁達到75%以上強度后，才能拆除⑩軸南面的橫向承重墻。

5 結(jié)語

對于此類教育建筑的抗震加固工程，需要制定合適的加固改造方案，注意對各種加固改造方案進行比較，采取最為合適的加固改造措施，以獲得良好的加固改造效果。在加固改造之前，應(yīng)對建筑物的結(jié)構(gòu)特征、幾何尺寸以及使用情況和損壞情況進行詳細的調(diào)查和檢測。在加固改造時，采取可靠的措施保證新老構(gòu)件之間的相互連接，使其共同協(xié)調(diào)受力，并注意滿足架構(gòu)抗震構(gòu)造要求。在施工時應(yīng)注意將墻體、樓板等需要加固的結(jié)構(gòu)構(gòu)件的外粉刷層清理干凈。

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[3] CECS 146-2003，碳纖維片材加固混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程[S].[4] 03SG611，磚混結(jié)構(gòu)加固與修復(fù)[S].

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