某磚混結(jié)構(gòu)教學(xué)樓的抗震鑒定與加固設(shè)計

宋晉鵬，袁 慧

（1.山西建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 太原 030006；2.太原城市職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西太原 030027）

某磚混結(jié)構(gòu)教學(xué)樓的抗震鑒定與加固設(shè)計

宋晉鵬1，袁 慧2

（1.山西建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 太原 030006；2.太原城市職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西太原 030027）

文章通過介紹磚混結(jié)構(gòu)教學(xué)樓的抗震鑒定與加固過程，闡述了校舍抗震鑒定的基本流程及采用鋼筋混凝土板墻加固設(shè)計的具體方法。

抗震鑒定；抗震加固；鋼筋混凝土板墻

2008年震驚中外的5·12汶川大地震，給社會造成了巨大的人員傷亡和財產(chǎn)損失。地震中，由于學(xué)校、醫(yī)院等人員密集場所的房屋建筑抗震設(shè)防水平偏低，造成了大量的人員傷亡。2010年青海玉樹地震，學(xué)校又是重災(zāi)區(qū)。兩次地震給無數(shù)個家庭帶來了心靈上難以彌補(bǔ)的傷痛，也引起了社會各界對學(xué)校建筑抗震設(shè)計的廣泛關(guān)注。依據(jù)汶川地震后新頒布的《建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)》，幼兒園、小學(xué)、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(diǎn)設(shè)防類。按照國務(wù)院部署，2009年全國普遍開始對學(xué)校的既有建筑物展開大規(guī)模的抗震加固，下面以筆者曾經(jīng)做過的工程為例，概括介紹磚混結(jié)構(gòu)教學(xué)樓的抗震鑒定與加固設(shè)計。

一、工程概況

太原市某小學(xué)教學(xué)樓建于20世紀(jì)70年代，四層磚混結(jié)構(gòu)。該教學(xué)樓長60m，寬15.78m，教室開間9m，進(jìn)深6.3m，屬于橫墻很少的建筑物。教學(xué)樓一、二層層高為3.5m，三、四層層高為3.6m，室內(nèi)外高差0.6m，建筑總高14.8m。樓（屋）蓋為預(yù)制混凝空心板，基礎(chǔ)采用條形基礎(chǔ)，內(nèi)外墻分別為240mm、370mm實(shí)心黏土磚墻。

二、結(jié)構(gòu)抗震鑒定分析

根據(jù)《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》（GB50023-2009）,該教學(xué)樓建于上世紀(jì)70年代，后續(xù)使用年限不應(yīng)少于30年，簡稱A類建筑，應(yīng)采用規(guī)范規(guī)定的A類建筑抗震鑒定方法?？拐痂b定分為兩級，第一級鑒定應(yīng)以宏觀控制和構(gòu)造鑒定為主進(jìn)行綜合評價，第二級鑒定應(yīng)以抗震驗算為主結(jié)合構(gòu)造影響進(jìn)行綜合評價。

A類建筑的抗震鑒定，當(dāng)符合第一級鑒定的各項要求時，建筑可評為滿足抗震鑒定要求，不再進(jìn)行第二級鑒定；當(dāng)不符合第一級鑒定要求時，除規(guī)范有明確規(guī)定的情況外，應(yīng)由第二級鑒定作出判斷。

（一）一級鑒定的內(nèi)容

經(jīng)過現(xiàn)場檢查及分析，該教學(xué)樓主要存在以下問題：

⑴該教學(xué)樓為乙類橫墻很少的建筑物，8度設(shè)防區(qū)，房屋最大高度不應(yīng)大于10m，層數(shù)不應(yīng)多于3層。該教學(xué)樓層數(shù)及高度均超過規(guī)范要求。

⑵該教學(xué)樓1、2、3、4層抗震橫墻最大間距9m，不滿足《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》GB50023-2009第5.2.2-1條的抗震橫墻最大間距7m要求。

⑶根據(jù)設(shè)計圖紙及現(xiàn)場檢測：該教學(xué)樓雖設(shè)有圈梁、構(gòu)造柱，但不符合現(xiàn)行抗震要求，房屋外墻轉(zhuǎn)角及內(nèi)外墻交接處未設(shè)置拉接鋼筋，不能滿足《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GB50011-2001（2008年版）第7.3節(jié)多層黏土磚房抗震構(gòu)造措施的要求，結(jié)構(gòu)達(dá)不到整體抗震設(shè)防的要求。

⑷根據(jù)設(shè)計圖紙及現(xiàn)場檢測，該教學(xué)樓承重的窗間墻的最小寬度為1.35m，不能滿足《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》GB50023-2009第5.2.8條承重窗間墻不宜小于1.5m的要求。

綜上所述，該教學(xué)樓在一般規(guī)定層數(shù)、剛性體系、總高度、整體性連接構(gòu)造、易引起局部倒塌的部件及其連接等方面不滿足《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》GB50023-2009第一級抗震鑒定要求。因此，該建筑一級抗震鑒定不合格，需進(jìn)行二級鑒定。

（二）二級鑒定的內(nèi)容

二級鑒定是在一級宏觀鑒定后對建筑抗震能力的一種定量的分析，分為三種不同的抗震能力指數(shù)進(jìn)行計算。

1． 樓層平均抗震能力指數(shù)βi=Ai／Abiξ0iλ。Ai是第i層的縱向或橫向墻體1/2層高處截面的總面積，不含高寬比大于4的墻段（高寬比大于4的墻段等效剛度不考慮）。Abi是第i層的建筑平面面積。λ是烈度影響系數(shù)，6、7、8、9 度分別取 0.7、1.0、1.5 和 2.5。ξ0i是第i層的縱墻或橫墻的基準(zhǔn)面積率，其物理意義是符合抗震要求所需的最小面積率。顯然βi≥1.0時，樓層平均抗震能力滿足鑒定要求。

2． 樓層綜合抗震能力指數(shù)βci=ψ1ψ2βi。ψ1是體型影響系數(shù)，可綜合考慮房屋的規(guī)則性、剛性和連接的整體性等宏觀抗震性能后確定，一般小于0.9。ψ2是局部影響系數(shù)，可綜合考慮易引起局部倒塌的部位對結(jié)構(gòu)整體的影響程度，如墻體局部尺寸、樓板梁的支撐長度、出屋面的小房間、懸挑構(gòu)件的承重墻體等部位，取值一般在0.33～0.95之間。βci≥1.0時，樓層綜合抗震能力滿足鑒定要求。

3． 墻段綜合抗震能力指數(shù) βcij=ψ1ψ2βij。βij=Aij／Abijξ0iλ,βij是第 i層 j墻段抗震能力指數(shù)，Aij是第i層第j墻段在1/2層高處截面面積，Abij是第i層第j墻段考慮樓蓋剛度影響的從屬面積（從屬面積指墻體負(fù)擔(dān)地震作用的面積）。當(dāng)βcij≥1.0時，樓層墻段綜合抗震能力滿足鑒定要求。

（三）對本工程二級鑒定的內(nèi)容及結(jié)論

用2008版PKPM砌體結(jié)構(gòu)鑒定加固設(shè)計軟件對本工程進(jìn)行二級鑒定的計算，各層的抗震能力指數(shù)見下表。

由下表可知，一至三層的βi、βci均小于1，不符合二級鑒定的要求。綜合上述情況，該工程需進(jìn)行抗震加固。

三、加固設(shè)計

1.本教學(xué)樓高度及層數(shù)均超過規(guī)范要求，應(yīng)采用改變結(jié)構(gòu)體系的加固方案，故該工程加固采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土板墻加固墻體的方法?？紤]到該教學(xué)樓外部采用面磚裝飾，在施工過程中盡量維持建筑物原狀，所以對教學(xué)樓外墻單面（內(nèi)側(cè)）加混凝土板墻，內(nèi)墻則采用雙面加混凝土板墻的加固方案。

2．對梁與板暫時不進(jìn)行加固（現(xiàn)場未發(fā)現(xiàn)梁、板出現(xiàn)受力裂縫及較大的撓度變形）。該教學(xué)樓樓面、屋面均采用預(yù)置鋼筋砼板，為加強(qiáng)整體性且不過于加大建筑物荷載，僅在屋面板上方采用C25細(xì)石混凝土，φ6@250鋼筋網(wǎng)做一層厚度為60mm的現(xiàn)澆疊合層。

3.原建筑物是內(nèi)廊式布置，橫向圈梁在走廊處未封閉，故在走道采用2根14a槽鋼拉桿，在內(nèi)橫墻位置將梁拉通封閉。為保證預(yù)制板在大梁上的搭接長度，在梁兩側(cè)設(shè)置角鋼支撐2L125X80X8。

4.板墻需設(shè)基礎(chǔ)，與原建筑物基礎(chǔ)埋深相同。

TU

A

1673-0046（2010）10-0165-02

各層抗震能力指數(shù)一覽表