談中小學(xué)校舍抗震加固技術(shù)方案

楊果林 劉立柱

(1．忻州藍(lán)圖工程監(jiān)理有限公司，山西 忻州 034000;2．忻州田家炳中學(xué)，山西 忻州 034000)

0 引言

中小學(xué)校舍的安全直接關(guān)系著廣大師生的生命和財產(chǎn)安全，黨中央、國務(wù)院高度重視中小學(xué)校舍安全工作，胡錦濤總書記、溫家寶總理多次做出重要指示，要求把學(xué)校校舍建成最牢固、最安全、最讓人民群眾放心的建筑。

GB 50223-2008建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)中6．0．8條規(guī)定:教育建筑中，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(簡稱乙類)。因為資金和規(guī)范的限制，既有的中小學(xué)校舍有相當(dāng)一部分都未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，尤其是20世紀(jì)90年代以前和“普九”早期建設(shè)的校舍，問題更為突出。對既有校舍改造、加固，使其符合GB 50223-2008中的設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范要求，是校安工程的主要內(nèi)容。

本文擬針對不同的中小學(xué)校舍，采取不同抗震加固技術(shù)進(jìn)行比較說明。

1 中小學(xué)校舍建筑工程特點(diǎn)

中小學(xué)校舍建筑多為磚混結(jié)構(gòu)或多層鋼筋混凝土房屋，其與一般的民用建筑的最大區(qū)別就是其使用空間相對要大的多，普通教室建筑面積為60 m2～100 m2，開間一般在8 m～10 m，整體剛度大大降低，地震時受到水平地震力作用容易破壞或坍塌;另一方面，中、小學(xué)校舍為保證日照，多設(shè)計為長外廊式，進(jìn)深方向較小，結(jié)構(gòu)整體的聯(lián)系不穩(wěn)定。同時為了保證房間采光，大部分中、小學(xué)校舍多采用大面積的門、窗，從而削弱了墻體之間的連接，也影響其抗震性能。

另外，學(xué)校人員密集，中小學(xué)生年齡小，各種知識和經(jīng)驗很少，自救、逃生能力差。一旦遇到特殊情況，極易恐慌，產(chǎn)生擁堵，在一定的時間內(nèi)不能及時疏散，導(dǎo)致人員傷亡。

2 現(xiàn)階段幾種常用的抗震加固技術(shù)方案

目前，針對校安工程常用的抗震加固方法主要有以下幾種。每種抗震加固技術(shù)各具優(yōu)缺點(diǎn)，因而也各具不同的適用范圍，下面分別加以介紹。

2．1 增設(shè)構(gòu)件加固法

增設(shè)構(gòu)件加固法包括增設(shè)抗震墻或翼墻加固法、增設(shè)鋼筋混凝土柱加固法、增設(shè)鋼筋混凝土圈梁加固法、增設(shè)支撐或支架加固法等。

1)增設(shè)抗震墻或翼墻加固法。

既有建筑結(jié)構(gòu)的抗震墻體間距和墻體的抗震承載力一般達(dá)不到現(xiàn)行規(guī)范要求，當(dāng)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)有富足承載力，或房屋剛度較弱、明顯不均勻或有明顯的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)時可采用此方法。該方法是使新增的抗震墻在地震時承擔(dān)主要的地震應(yīng)力，減小結(jié)構(gòu)變形。增設(shè)抗震墻時需注意處理好新舊結(jié)構(gòu)的連接，特別要避免對原結(jié)構(gòu)構(gòu)件造成過多的損傷。此外，因為增設(shè)抗震墻有可能造成薄弱層的轉(zhuǎn)移，因此要充分考慮加固后結(jié)構(gòu)剛度的均勻性。還有就是，新增抗震墻基礎(chǔ)埋深要符合規(guī)范規(guī)定。

此法優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)計算簡單，應(yīng)力分配合理、剛度強(qiáng)度高、施工相對簡單。缺點(diǎn)是新增構(gòu)件重量大，基礎(chǔ)施工比較復(fù)雜，施工過程中產(chǎn)生噪聲、振動很大，工期相對較長。

2)增設(shè)鋼筋混凝土柱、圈梁加固法。

當(dāng)原有結(jié)構(gòu)的縱橫墻連接較差，圈梁設(shè)置不符合現(xiàn)行規(guī)范要求時，可在適當(dāng)部位增設(shè)鋼筋混凝土柱和圈梁。新增圈梁宜采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，內(nèi)墻圈梁也可用鋼拉桿或在進(jìn)深梁端加錨桿代替。增設(shè)鋼筋混凝土柱加固法，要求柱應(yīng)與原有墻體可靠連接，與圈梁、拉桿連成整體或與現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓、屋蓋可靠連接。新增設(shè)圈梁盡量在樓、屋蓋的同一標(biāo)高閉合，遇到在陽臺、樓梯間等圈梁標(biāo)高變換處，應(yīng)采取局部加強(qiáng)措施。在適當(dāng)部位增設(shè)鋼筋混凝土柱和圈梁加固，可大大提高房屋的整體性，其缺點(diǎn)是施工過程中噪聲大，工期長。

3)增設(shè)支撐或支架加固法。

當(dāng)房屋跨度較大，剛度較差時，可增設(shè)型鋼或鋼筋混凝土的支撐或支架，進(jìn)行抗震加固。增設(shè)支撐或支架加固法對加固用材料有很高的要求，其抗壓強(qiáng)度和延度必須符合設(shè)計要求，采取該加固措施時應(yīng)控制層間位移和提高其變形能力。其優(yōu)點(diǎn)是布置靈活、支撐重量較輕、易于平行作業(yè)，結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和延性能得到較大的提高。缺點(diǎn)是在往復(fù)地震力作用下，構(gòu)件易產(chǎn)生屈曲破壞，耗能能力相對較弱，一旦破壞必須替換。

2．2 增強(qiáng)構(gòu)件加固法

因為建筑物結(jié)構(gòu)的不同，有的建筑無法新增構(gòu)件加固，也可以對原部分結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行加固，提高原有構(gòu)件的承載力，主要有以下幾種方法:

1)外粘型鋼加固法:該方法是將型鋼用灌漿或焊接等方法外包于構(gòu)件外邊緣，通過約束原構(gòu)件使之與原構(gòu)件共同承載，能較大的提高其承載能力和變形能力。該方法適用于原構(gòu)件截面尺寸不允許增大，卻要求較大幅度地提高承載能力的混凝土梁、柱等構(gòu)件的加固。其優(yōu)點(diǎn)是現(xiàn)場工作量較小，施工簡便，結(jié)構(gòu)自重增加較小，構(gòu)件截面尺寸變化不大，構(gòu)件的單向承載能力、剛度和延性都能得到較大改善。

2)粘貼鋼板加固法:該方法與外粘型鋼加固法相類似。適用于對鋼筋混凝土大偏心受壓、受彎和受拉構(gòu)件的加固。

3)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料加固法:該方法是將纖維或其制品做成的復(fù)合增強(qiáng)材料采用高性能粘結(jié)劑粘貼在構(gòu)件表面，進(jìn)而提高構(gòu)件的抗震能力。主要適用于鋼筋混凝土受彎、受拉構(gòu)件的加固。優(yōu)點(diǎn)是:材料強(qiáng)度高，不改變原有結(jié)構(gòu)的外形和尺寸;操作簡單，施工周期短;加固施工時噪聲小，不增加荷載，對原有結(jié)構(gòu)進(jìn)行保護(hù)。

4)面層或板墻加固法:面層加固法是在砌體墻一側(cè)表面增抹一定厚度的水泥砂漿或鋼筋、水泥砂漿的加固方法;板墻加固法是指在砌體墻一側(cè)表面澆筑或噴射鋼筋混凝土的加固方法。當(dāng)原有砌體結(jié)構(gòu)的抗震能力不能滿足要求時，宜采用面層或板墻加固法。該法施工前要求原墻面必須清理干凈，原墻面堿蝕嚴(yán)重時應(yīng)先清除松散部分，已松動的勾縫砂漿應(yīng)剔除。抹面層砂漿、澆筑或噴射鋼筋混凝土前對原墻體要充分濕潤，并刷一道素水泥漿，面層施工完成后要進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

2．3 隔震、耗能減震加固法

1)隔震加固法是將隔震技術(shù)應(yīng)用于既有建筑抗震加固的一種新方法。通過在適當(dāng)部位設(shè)置隔震層，限制地震能量向上部結(jié)構(gòu)傳遞，減小上部結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的強(qiáng)度，可極大提高了建筑的抗震安全度。采用隔震技術(shù)加固有諸多優(yōu)勢:a．相對于前面幾種加固方法造價較低;b．施工作業(yè)僅僅在地下室或一層，基本不影響正常的教學(xué)與生活;c．對原有結(jié)果損傷很小，工程量不到傳統(tǒng)加固辦法的1/10;d．安全儲備高，通過技術(shù)分析可知，加固后的建筑抗震能力明顯提高，上部建筑的地震力大大降低，通?？梢越档?倍～4倍。

應(yīng)該注意的是，穿過隔震層的配管、配線等需采用合理的柔性連接方式進(jìn)行連接。

2)耗能減震加固法是通過在結(jié)構(gòu)某些部位增設(shè)耗能阻尼減震裝置以減小結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)，是抗震加固的一條新途徑。大量試驗表明，耗能減震結(jié)構(gòu)能大大減小地震反應(yīng)，與傳統(tǒng)抗震結(jié)構(gòu)相比，可減小40%～60%。相對于傳統(tǒng)加固方法，耗能減震結(jié)構(gòu)造價低、施工簡單。

3 校安工程抗震加固技術(shù)方案制定的基本原則

既有建筑抗震加固工作程序:檢測鑒定→方案論證→加固設(shè)計→施工、監(jiān)理→驗收。

1)既有建筑抗震加固應(yīng)按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)GB 50023建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測鑒定;

2)抗震加固方案應(yīng)根據(jù)具體情況結(jié)果鑒定報告具體確定，在加固過程中要注意不影響使用功能;

3)加固方法應(yīng)便于施工，低碳環(huán)保，盡量減少對教學(xué)、生活的影響;

4)加固的總體布局，要符合《全國中小學(xué)校舍安全工程實施細(xì)則》《全國中小學(xué)校舍安全工程技術(shù)指南》《山西省中小學(xué)校舍安全工程新建改擴(kuò)建與加固技術(shù)導(dǎo)則》等文件規(guī)定;

5)加強(qiáng)或新增構(gòu)件的布置，要使加固后結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和剛度分布均勻、對稱，避免產(chǎn)生新的結(jié)構(gòu)薄弱面;

6)新增構(gòu)件與原有構(gòu)件之間應(yīng)可靠連接，新增設(shè)的抗震墻、柱等豎向構(gòu)件應(yīng)有可靠的基礎(chǔ);

7)中小學(xué)校舍抗震加固方案更要針對不同校舍、不同單體建筑的具體情況來制訂。

4 校安工程抗震加固技術(shù)方案選擇

中小學(xué)校舍每個學(xué)校、每個建筑都有自己不同的特點(diǎn)。要根據(jù)有關(guān)文件精神，針對不同的情況，根據(jù)抗震加固技術(shù)方案制定的基本原則，認(rèn)真進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)的比較，選擇科學(xué)、合理、先進(jìn)的加固方案，要符合經(jīng)濟(jì)性、科學(xué)性、先進(jìn)性等要求。

5 把好設(shè)計關(guān)、圖審關(guān)

合格的設(shè)計文件，是施工成功的前提和保障，所以設(shè)計單位不僅要嚴(yán)格依照規(guī)范進(jìn)行設(shè)計，也要合理創(chuàng)新，更要針對性強(qiáng)、要對具體工程有指導(dǎo)意義。每一份圖紙，圖審后還難免存在與實際不符的地方，所以設(shè)計人員要經(jīng)常親臨施工一線，發(fā)現(xiàn)問題指導(dǎo)施工。

6 抓好施工階段的每一個環(huán)節(jié)

1)嚴(yán)格審批程序，保證各有關(guān)參建主體的合法性、程序的合法性，以保證工程的順利實施。

2)施工單位必須嚴(yán)格執(zhí)行設(shè)計文件及有關(guān)的法律、法規(guī)，要建立健全完善的質(zhì)量保證體系，每一道工序完工必須按規(guī)范要求進(jìn)行自檢，自檢合格報監(jiān)理驗收，驗收合格方可進(jìn)行下道工序。施工組織設(shè)計中要明確關(guān)鍵部位、關(guān)鍵工序的施工方法，要明確整個工程的質(zhì)量控制點(diǎn)，施工中要嚴(yán)格按施工組織設(shè)計來實施，確保施工過程中的每一個環(huán)節(jié)合格。

7 結(jié)語

隨著我國社會現(xiàn)代化程度的不斷提高，以及科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，為地震災(zāi)害的預(yù)防提供了更大的可能。中小學(xué)校安工程的實施，是進(jìn)行抗震減災(zāi)的一部分內(nèi)容，是既有建筑抗震改造的開始。

在工作中應(yīng)注意以下兩方面的問題:

1)按現(xiàn)行規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)新建建筑物的抗震設(shè)計;

2)對既有建筑物進(jìn)行抗震檢測鑒定，科學(xué)地選擇加固改造方案，使之滿足抗震設(shè)計的要求。

［1］GB 50223-2008，建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)［S］．

［2］GB 50023，建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)［S］．

［3］JGJ 116-98，建筑抗震加固技術(shù)規(guī)程［S］．

［4］李 珠，岳俊峰，石 峰，等．既有建筑抗震加固與節(jié)能改造一體化技術(shù)［J］．施工技術(shù)，2009，38(5):21-22．

［5］曹炳政，朱春明．消能減震技術(shù)在某既有綜合樓抗震加固中的應(yīng)用研究［J］．四川建筑科學(xué)研究，2009，35(4):1-2．

［6］李善曉．碳纖維布在加固鋼筋混凝土梁中的應(yīng)用［J］．山西建筑，2011，37(10):46-47．