磚混結(jié)構(gòu)中小學(xué)校舍抗震鑒定與加固探討

陳祥營

中圖分類號(hào)：TU352.1+1

摘要：我國是一個(gè)地震多發(fā)國家，近年來國內(nèi)歷次大地震都對(duì)中小學(xué)校舍造成了嚴(yán)重的破壞。在我國中小學(xué)校舍中，磚混結(jié)構(gòu)比重最高。因此，對(duì)磚混結(jié)構(gòu)中小學(xué)校舍抗震鑒定與加固研究，顯得十分必要。文章分析了磚混結(jié)構(gòu)中小學(xué)校舍抗震鑒定的方法與原理、加固方法與原理。

關(guān)鍵詞：校舍；抗震；鑒定；加固

一．概述

中小學(xué)磚混結(jié)構(gòu)校舍一般采用單側(cè)外走廊或內(nèi)走廊的建筑平面布置形式。由于需要滿足通風(fēng)、采光、建筑空間等建筑功能方面的要求，一般大房間多、窗戶大、縱墻開洞率高、窗間墻寬度不滿足要求，所以導(dǎo)致抗震橫墻少、縱橫向剛度不均勻、地震時(shí)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)非常明顯、抗震性能差，地震時(shí)很容易遭到破壞。汶川地震發(fā)生后，黨和政府高度重視中小學(xué)校舍安全工作，指出要把中小學(xué)校舍建設(shè)最安全工程。2009年4月，國務(wù)院辦公廳下發(fā)了《全國中小學(xué)校舍安全工程實(shí)施方案》。

二．磚混結(jié)構(gòu)校舍的抗震鑒定

（一）抗震鑒定中砂漿強(qiáng)度的測(cè)定

磚墻抗剪強(qiáng)度是影響磚混結(jié)構(gòu)抗震性能的主要因素之一，而砂漿強(qiáng)度是衡量墻體抗剪強(qiáng)度的重要指標(biāo)，砂漿強(qiáng)度的高低直接影響著磚混結(jié)構(gòu)抗震性能。由于時(shí)間緊、任務(wù)重，現(xiàn)場一般采用回彈法測(cè)定砂漿強(qiáng)度?；貜椃y(cè)定砂漿強(qiáng)度具有操作便捷、測(cè)試快速等優(yōu)點(diǎn)，適合進(jìn)行量大面廣的砂漿強(qiáng)度現(xiàn)場檢測(cè)?；貜椃y(cè)定砂漿強(qiáng)度的基本原理：

1、選定檢測(cè)單元及檢測(cè)區(qū)域

將建筑物劃分為若干獨(dú)立的結(jié)構(gòu)單元，每個(gè)結(jié)構(gòu)單元?jiǎng)澐譃槿舾蓹z測(cè)單元，一個(gè)檢測(cè)單元一般隨機(jī)選擇6個(gè)測(cè)區(qū)，一個(gè)測(cè)區(qū)隨機(jī)布置5個(gè)測(cè)位，在每個(gè)測(cè)位均勻布置12個(gè)測(cè)點(diǎn)。

2、檢測(cè)步驟

（1）清除砂漿彈擊點(diǎn)表面的粉刷層、勾縫砂漿等雜質(zhì)，打磨平整并清除其上的灰塵。

（2）使用回彈儀在每個(gè)彈擊點(diǎn)處連續(xù)彈擊三次，僅記錄最后一次讀數(shù)。

（3）用濃度為1％的酚酞試劑和游標(biāo)尺測(cè)量每個(gè)測(cè)位內(nèi)的碳化深度。

3、數(shù)據(jù)分析

（1）剔除12個(gè)回彈值中的最大值和最小值，求得剩余10個(gè)回彈值的平均值。

（2）計(jì)算每個(gè)測(cè)區(qū)的平均碳化深度，取5個(gè)測(cè)位測(cè)量值的平均值。

（3）依據(jù)公式換算各個(gè)測(cè)位的砂漿強(qiáng)度換算值。

4、砂漿強(qiáng)度等級(jí)的推定

（1）分別計(jì)算各個(gè)檢測(cè)單元的強(qiáng)度平均值、標(biāo)準(zhǔn)值及變異系數(shù)。

（2）按照測(cè)區(qū)統(tǒng)計(jì)的砂漿抗壓強(qiáng)度平均值與砂漿推定強(qiáng)度等級(jí)所對(duì)應(yīng)的立方體抗壓強(qiáng)度值的關(guān)系，確定砂漿的強(qiáng)度等級(jí)。

（二）第二級(jí)鑒定中墻段抗震承載力的評(píng)定

中小學(xué)磚混結(jié)構(gòu)校舍抗震鑒定過程中，若第一級(jí)鑒定不滿足鑒定標(biāo)準(zhǔn)要求，應(yīng)根據(jù)第一級(jí)鑒定的情況分別采用樓層平均抗震能力指數(shù)法、樓層綜合抗震能力指數(shù)法、墻段綜合抗震能力指數(shù)法進(jìn)行第二級(jí)鑒定。就墻段抗震承載力驗(yàn)算來說，當(dāng)前常采用墻段綜合抗震能力指數(shù)法與PKPM計(jì)算復(fù)核的方法。墻段綜合抗震能力指數(shù)法的計(jì)算公式復(fù)雜、系數(shù)較多、可操作做性不強(qiáng)，實(shí)際進(jìn)行計(jì)算時(shí)常采用PKPM計(jì)算復(fù)核的方法。使用PKPM對(duì)墻段進(jìn)行抗震承載力計(jì)算時(shí)主要驗(yàn)算如下幾方面的內(nèi)容：

1、計(jì)算縱橫向門間墻、窗間墻、門窗間墻、端墻、橫墻等各個(gè)墻段的抗震承載力，其計(jì)算結(jié)果為各墻段的抗力與荷載效應(yīng)之比，當(dāng)該比值大于1時(shí)，說明墻體的抗力大于荷載效應(yīng)，墻體的抗震承載力滿足要求，反之則不滿足要求。

2、計(jì)算縱橫向整片墻體的抗震承載力，計(jì)算對(duì)象是包括洞口在內(nèi)的整片墻體，其計(jì)算方法與墻段的計(jì)算方法相同。

3、當(dāng)某一墻段的抗力與效應(yīng)之比小于1時(shí)，程序自動(dòng)將該墻段設(shè)計(jì)成為配筋砌體，計(jì)算出該墻段所需要的配筋面積，將其作為加固布置的依據(jù)。

三．磚混結(jié)構(gòu)校舍的抗震加固

（一）加固設(shè)計(jì)處理方法

磚混結(jié)構(gòu)校舍進(jìn)行抗震加固設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)抗震鑒定的結(jié)果選用合適的加固方案，一般采用整體加固、區(qū)段加固及局部構(gòu)件加固的方案，或者內(nèi)加固、外加固方案[1]。加固設(shè)計(jì)中常遇到的問題及處理方法如下：

1、校舍的整體性較差

（1）校舍的圈梁、構(gòu)造柱設(shè)置不滿足規(guī)范要求

處理方法：可以通過增設(shè)外加圈梁-構(gòu)造柱的方法進(jìn)行加固；或者通過增設(shè)鋼筋混凝土板墻或鋼筋網(wǎng)砂漿面層并在縱橫墻交接處設(shè)置配筋加強(qiáng)帶的方法加固。

（2）抗震墻在平面內(nèi)不閉合

處理方法：可以在不閉合處設(shè)置鋼筋混凝土框或抗震墻使原墻體在平面內(nèi)形成閉合結(jié)構(gòu)。

（3）墻體在縱橫墻交接處的整體性較差

處理方法：可以使用面層加固并在縱橫墻交接處設(shè)置配筋加強(qiáng)帶，或在縱橫墻交接處設(shè)置鋼拉桿、外加構(gòu)造柱及圈梁等方法加固，提高該部位的整體性。

（4）樓板及屋蓋在墻體上的支承長度小于規(guī)范要求的數(shù)值

處理方法：可以通過墻體的面層加固來增加樓板及屋蓋的支撐長度；或者在樓板與墻體的交接處設(shè)置角鋼支撐的方法加固。

2、校舍的綜合抗震能力不滿足要求

（1）墻段綜合抗震能力指數(shù)或樓層綜合抗震能力指數(shù)的計(jì)算值遠(yuǎn)小于1.0

處理方法：可以在采用鋼絞線網(wǎng)-聚合物砂漿面層或鋼筋混凝土板墻進(jìn)行加固。

（2）墻段綜合抗震能力指數(shù)或樓層綜合抗震能力指數(shù)的計(jì)算值小于1.0，但差值較小

處理方法：可以采用水泥砂漿面層或鋼筋網(wǎng)水泥砂漿面層進(jìn)行加固。

（3）原校舍的抗震橫墻間距偏大

處理方法：可以通過新增抗震墻的方法進(jìn)行加固，該抗震橫墻可以是磚墻或鋼筋混凝土墻。

（4）原墻體的砌筑質(zhì)量較差或材料強(qiáng)度不滿足要求

處理方法：可以采用水泥砂漿面層、鋼筋網(wǎng)水泥砂漿面層等加固方法，或拆25筑質(zhì)量較差的部分并重新砌筑的方法進(jìn)行加固。

3、局部易倒易損部位不滿足要求

（1）局部承受荷載較大的墻段抗震承載力不滿足要求

處理方法：可以采用增設(shè)鋼筋混凝土柱、組合柱、砌體柱或采用鋼筋混凝土板墻、鋼筋網(wǎng)砂漿面層等方法加固。

（2）墻肢的抗震承載力或尺寸不滿足要求

處理方法：可以采用面層加固墻體的方法，如：鋼筋混凝土板墻、鋼筋網(wǎng)砂漿面層、水泥砂漿面層等，或采用增設(shè)鋼筋混凝土框的方法加固。

（3）磚柱的抗震承載力不滿足要求

處理方法：可以采用鋼筋混凝土圍套或外包角鋼法加固。

（4）隔墻與承重墻缺乏有效的拉結(jié)

處理方法：當(dāng)隔墻的高度或長度較小時(shí)，可以通過在隔墻的周圍植入錨筋、增設(shè)鋼夾套、設(shè)置鋼拉桿等措施對(duì)隔墻進(jìn)行加固；當(dāng)隔墻的高度或長度較大時(shí)，可采用水泥砂漿面層或鋼筋網(wǎng)水泥砂漿面層加固。

（5）出屋面女兒墻的高度超限

處理方法：可降低女兒墻的高度或?qū)ζ溥M(jìn)行拆除處理，或采用增設(shè)鋼拉桿或型鋼的方法進(jìn)行加固。

（二）常用抗震加固方法的介紹

1、鋼筋混凝土板墻

該加固方法首先去除原墻體的抹灰層并在墻體的一側(cè)或兩側(cè)布置鋼筋網(wǎng)，而后在墻體上澆筑或噴射一定厚度的混凝土形成“砌體-混凝土”組合墻，從而提高原墻體的抗震承載力。使用此法加固后的墻體，其水平抗剪承載力可提高1.8~3倍左右，當(dāng)墻段抗震承載力與規(guī)定值相差較大，或原結(jié)構(gòu)的綜合抗震能力指數(shù)較小時(shí)，可考慮采用此方法加固。

使用該加固方法可有效增強(qiáng)原墻體的抗剪及抗壓承載力并能大幅提高其剛度和變形能力。此外，由于鋼筋混凝土板墻的厚度較大，增加了預(yù)制板的支撐長度，能有效地阻止地震時(shí)預(yù)制板的脫落?，F(xiàn)場施工時(shí)不能手工抹制，一般采用支模澆筑或噴射混凝土的方法進(jìn)行施工，施工工藝較為復(fù)雜，且混凝土及鋼筋的用量較大、加固費(fèi)用較高。

2、鋼筋網(wǎng)水泥砂漿面層

該加固方法首先去除原墻面的抹灰層并在墻體的一側(cè)或兩側(cè)布置鋼筋網(wǎng)，而后涂抹一定厚度的水泥砂漿，從而提高原墻體的抗剪承載力。一般使用此法加固后的墻體，其水平抗剪承載力可提高1.04~2.5倍左右，當(dāng)局部樓層的綜合抗震能力指數(shù)有欠缺，或房屋的整體抗震能力與規(guī)定值相差不大時(shí)，可以考慮采用此法進(jìn)行加固，加固時(shí)可只對(duì)不滿足抗震承載力要求的墻體進(jìn)行加固且面層可以上下斷開。

使用該法進(jìn)行加固也可增強(qiáng)原墻體的抗壓承載力、抗剪承載力、剛度及變形能力等，但提高的幅度比鋼筋混凝土板墻小。此外，由于鋼筋網(wǎng)水泥砂漿面層的厚度較小，現(xiàn)場施工時(shí)水泥砂漿可以分層手工抹制，施工工藝簡單，且砂漿及鋼筋的用量較小、加固費(fèi)用較低。

3、外加圈梁—構(gòu)造柱加固

該加固方法是在房屋的外圍增設(shè)構(gòu)造柱及圈梁，并用鋼拉桿代替內(nèi)墻圈梁，將墻體在水平及豎直方向分割為多個(gè)小墻段，以形成對(duì)各墻段的有效約束，當(dāng)房屋的整體抗震能力不足時(shí)可以考慮采用此法加固。

該加固方法對(duì)墻體的抗震承載力提高幅度不大，但能大大提高墻體的延性和變形能力，推遲墻體裂縫的出現(xiàn)，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，是防止地震作用時(shí)房屋瞬間倒塌的重要措施。但是此法施工工藝較為復(fù)雜、技術(shù)要求性高，外加構(gòu)造柱、圈梁均需支模澆筑并需要與原墻體形成可靠連接，若處理不好，非但起不到抗震加固的效果，反而會(huì)對(duì)原墻體造成削弱，且加固后對(duì)原房屋的立面影響較大。

五．總結(jié)

目前，磚混結(jié)構(gòu)中小學(xué)校舍在我國還有很多存量，加強(qiáng)既有磚混結(jié)構(gòu)中小學(xué)校舍工程抗震鑒定與加固具有重要意義，是一項(xiàng)政治任務(wù)和民生任務(wù)。在磚混結(jié)構(gòu)中小學(xué)校舍抗震鑒定與加固過程中，要結(jié)合工程具體實(shí)際情況，科學(xué)使用鑒定與加固方法。

參考文獻(xiàn)

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