臺州市中小學(xué)舊校舍加固措施探討

樂進發(fā)

（臺州學(xué)院 建筑工程學(xué)院，浙江 臺州 318000）

1 引言

2006年10月的臺風(fēng)“桑美”僅在浙江省蒼南一個縣就造成256所中小學(xué)校中的240所受損，校舍倒塌1.3萬平方米,而2008年5月汶川地震中有大量中小學(xué)校都遭到了嚴重破壞，并造成學(xué)生大量傷亡；這些造成學(xué)校校舍毀損、學(xué)生生命受到威脅的情況受到了國家相關(guān)部門的高度重視，為保證中小學(xué)學(xué)生的生命和財產(chǎn)安全，建設(shè)部于2008年組織修訂《建筑工程抗震設(shè)防分類標準》，將教育建筑的抗震標準提高到重點設(shè)防類建筑（乙類）；隨后，國務(wù)院辦公廳于2009年印發(fā)全國中小學(xué)校舍安全工程實施方案（國辦發(fā)〔2009〕34號）的文件，提出在在三年內(nèi)完成校安工程，將校園打造成安全避難所。

浙江省臺州市響應(yīng)國家號召，積極進行中小學(xué)校舍檢測、鑒定和加固工作。浙江省臺州市地處東南沿海，抗震設(shè)防烈度低于6度，在以前的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，基本未作抗震設(shè)計，但據(jù)最新發(fā)布的《建筑工程抗震設(shè)防分類標準》（GB50223-2008）、《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（GB50011-2010）和 《建筑抗震加固技術(shù)規(guī)程》（JGJ116-2009），砌體結(jié)構(gòu)校舍應(yīng)為乙類抗震設(shè)防建筑，故除I類場地上建筑需要滿足6度設(shè)防抗震要求外，其余情況下均需要滿足7度抗震設(shè)防構(gòu)造要求；而同時，臺州市又是臺風(fēng)多發(fā)地帶，近年已有數(shù)次造成較大損害的臺風(fēng)在臺州及其附近地區(qū)登陸，如“云娜”、“麥莎”和“桑美”等，所以本地建筑還必須能抵御臺風(fēng)及其帶來的雨水的侵害，因而臺州市中小學(xué)舊校舍除了具備其他地區(qū)的舊建筑安全隱患外，還由于臺州特殊的地質(zhì)和氣候因素而具有抗風(fēng)、抗洪能力不足的特點，結(jié)構(gòu)加固時需要同時考慮抗震和抗臺兩個方面的安全，在此總結(jié)其相應(yīng)的加固方法，希望對臺州市后續(xù)的房屋結(jié)構(gòu)加固起參考作用。

2 舊校舍主要加固方法

2.1 校舍抗震加固通用方法

我國上世紀八九十年代的中小學(xué)校舍多為砌體結(jié)構(gòu)建筑，而砌體本身的承載力不高，整體性差導(dǎo)致其抗震能力低下，如不采取有效的抗震構(gòu)造措施，在地震荷載作用下，砌體結(jié)構(gòu)在地震中就會大量倒塌。在1976年唐山大地震和2008年汶川大地震中都有大量砌體結(jié)構(gòu)因未考慮抗震構(gòu)造措施或因抗震構(gòu)造措施不力而倒塌；而唐山地震后按抗震設(shè)計規(guī)范設(shè)計的砌體中帶有構(gòu)造柱做法的房屋，其結(jié)構(gòu)的延性得到了極大改善，并在多次地震中得到了考驗，烈度最高時達到9度，震后墻體有開裂或局部破壞，但無一倒塌，這些情況充分證明了抗震構(gòu)造措施及抗震加固措施在砌體結(jié)構(gòu)中的重要性。

因而臺州市中小學(xué)舊校舍首先考慮規(guī)范規(guī)定的、通用的抗震加固方法，主要有：構(gòu)件加強、裂縫修補、墻體加固和采用圈梁、構(gòu)造柱和鋼拉桿聯(lián)合加固整體房屋結(jié)構(gòu)等方法。在對出現(xiàn)質(zhì)量隱患的校舍進行分析和鑒定后，具體考慮每個學(xué)校的不同情況，應(yīng)選擇不同的加固方式進行組合，以達到最優(yōu)的加固效果。

2.2 結(jié)合臺州市具體情況采用的加固方法

臺州地區(qū)的區(qū)域性條件造成的一些隱患及其加固措施，詳述如下。

2.2.1 預(yù)制樓板接縫處的抗震加固

臺州地區(qū)抗震設(shè)防烈度低于6度，歷史上基本未發(fā)生過強烈地震，因而本地區(qū)中小學(xué)校舍在當初建造時不注重結(jié)構(gòu)抗震，在預(yù)制板施工過程中，將板端直接擱置在大梁上，而且預(yù)制板上本已預(yù)留的搭接鋼筋也被剪斷，僅在板面上澆筑面層和在板接縫處澆筑細石混凝土，造成預(yù)制板支承不牢固，無法承擔(dān)負彎矩，地震和臺風(fēng)時很容易造成預(yù)制板從梁上滑脫墜落，而在平時使用中也會造成板端翹起，板端接縫處混凝土松動，板側(cè)接縫中混凝土大量掉落。投入使用后，部分預(yù)制樓板在梁上搭接處的面層出現(xiàn)4cm以上的裂縫。預(yù)制板裂縫破壞如圖1所示。

圖1 預(yù)制板裂縫Fig.1 the crack in the precast slab

預(yù)制板搭接處加固方法：

預(yù)制板搭接加固措施主要考慮相鄰板之間有效連接和板與梁之間有效連接，為此，在板頂鑿除面層進行卸荷以方便施工，再將板端處接縫用水泥基灌漿料填實，并在板頂鋪φ10@150鋼筋網(wǎng)同時澆筑細石混凝土面層。最后，在板底處梁兩側(cè)增加固定角鋼以加大板在梁上的支撐長度。加固方法如圖2所示。

2.2.2 受力空斗墻的加固

作為低于于6度的抗震設(shè)防地區(qū)，臺州市中小學(xué)舊校舍中空斗墻較多，這些校舍在當初建造時，人們認為采用空斗墻能能減輕結(jié)構(gòu)自重，且節(jié)省材料和工時，從而節(jié)省工程費用，所以在學(xué)校建筑中大量采用了空斗墻的形式，這種墻厚度一般為240mm，但實際上其受力主要靠墻兩側(cè)互相分離的50mm（空斗墻多用大侖磚，規(guī)格為250mm×75mm×50mm）厚面磚，抵抗豎向力和水平力的能力較差，且墻體剛度退化快，耗能能力弱，破壞極具脆性，造成結(jié)構(gòu)抗震能力極差，地震或強臺風(fēng)容易造成空斗墻大量嚴重破壞。

空斗墻加固及修復(fù)措施

加固方法有：鋼板網(wǎng)片法［1］、高性能復(fù)合砂漿鋼筋網(wǎng)加固法［2］和鋼筋網(wǎng)水泥砂漿面層加固法，考慮到施工難易程度和本地實際情況，此處采用鋼筋網(wǎng)（或鋼板網(wǎng)）水泥砂漿面層法，在空斗墻兩側(cè)加上抗壓和抗拉強度更高的砂漿面層，從整體上提高原有墻體的抗壓、抗震承載力，加固方法如圖3所示［3］。

圖3 空斗墻加固示意圖Fig.3 the reinforcement of the rowlock wall

2.2.3 無橫墻支撐的磚柱加固

無橫墻支撐的磚柱主要包括獨立磚柱和無橫墻的壁柱，其承載力和整體性均較低，在地震或本地強臺風(fēng)的作用下，無橫墻支撐的磚柱上均會產(chǎn)生很大的剪力和彎矩，極容易造成該磚柱破壞，導(dǎo)致校舍倒塌，帶來嚴重后果。

無橫墻支撐的磚柱加固措施:

按規(guī)范要求，對于沒有按規(guī)定設(shè)構(gòu)造柱的墻首先按規(guī)范要求加構(gòu)造柱，并與圈梁可靠連接。而對于原有的縱墻壁柱或獨立柱，則可以加鋼筋混凝土圍套以加強其抗震和抗風(fēng)承載力。在鋼筋混凝土圍套加固偏心受壓柱中，鋼筋混凝土圍套和原柱能共同受力，能大大提高原有磚（壁）柱的抗彎、抗剪能力，所以能達到加固原有磚柱的目的，且加固后整體性較好［4］。

2.2.4水毀屋蓋、雨棚和外墻的修繕加固

圖4 鋼筋混凝土圍套加固磚柱示意圖Fig.4 the reinforcement of the brick masonry column with enclosed-reinforced-concrete

一些學(xué)校的校舍，周圍有較多的大樹，枝葉茂密，在臺風(fēng)暴雨的侵襲下，樹枝和樹葉極易掉落在附近校舍的屋面和雨篷上，如果不做定期的清理和維護，枯枝敗葉會日漸堆積增多，將會堵塞下水管道，導(dǎo)致雨篷或屋面一直處于積水浸泡狀態(tài)，造成板底抹灰大片脫落甚至整體脫落。有些屋頂或雨篷上的積水會沿著外墻向下滲透，導(dǎo)致其下層砌體浸泡酥裂，同時導(dǎo)致下層梁出現(xiàn)底部鋼筋銹蝕、梁底開裂和鋼筋外露等情況。

圖5 雨篷積水浸泡Fig.5 the canopy be marinated with the rainwater

圖6 梁底開裂Fig.6 the opening in the bottom of the beam

水毀構(gòu)件加固措施：

1）全部外墻墻面原有抹灰鏟除，將基面清理干凈（特別是油污、青苔），有較大裂縫，孔洞處用抗?jié)B堵漏劑修補平整，然后重新抹灰做面層。水毀嚴重的內(nèi)墻也做如上處理。

2）更換受浸泡縱墻磚塊，并用防水水泥砂漿處理所有窗臺，為了防止雨水進入室內(nèi)，視情況修復(fù)或者更換所有的窗戶。

3）做好屋頂和雨棚的排水和防水構(gòu)造，建議學(xué)校對屋頂和雨棚定期檢查維護，如有堵塞、滲漏現(xiàn)象，應(yīng)及時清理修補，以保證排水暢通和防水層的持續(xù)有效。

4）對已經(jīng)銹蝕的鋼筋混凝土梁，先鑿除其老化混凝土、去除鋼筋表面銹跡，再采用涂抹防銹漆、植筋、澆筑微膨脹混凝土等措施進行加固。

5）建議較大的樹種應(yīng)遠離建筑物8m以外。

3 結(jié)語：

根據(jù)臺州市獨特地質(zhì)和氣候情況對中小學(xué)舊校舍造成的影響和危害，分別采取了相應(yīng)措施進行加固：

（1）考慮抗震加固通用方法，保證結(jié)構(gòu)抗震抗臺承載力滿足規(guī)范要求。

（2）對本地區(qū)域性明顯的、不利于抗震抗臺的安全隱患分別采用合適有效的措施進行加固。

（3）對受浸泡安全性降低的水毀構(gòu)件進行合理有效的修繕加固，使其滿足承載能力要求和正常使用要求。

后期回訪表明，通過上述措施加固后，校舍在使用過程中狀況保持良好。

［1］田世民，廖 娟.鋼板網(wǎng)片在空斗墻加固中的應(yīng)用［J］.住宅科技.2000，6:35-38.

［2］尚守平，季超群，劉溈.高性能復(fù)合砂漿鋼筋網(wǎng)加固空斗墻的試驗研究［J］．湘潭大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報．2010,32（2）:51-56．

［3］中國建筑標準設(shè)計研究院組織編制．磚混結(jié)構(gòu)加固與修復(fù)（S）．北京：中國計劃出版社，2009．

［4］藍宗建，黃興棣，田安國，田煒.鋼筋混凝土圍套加固偏心受壓柱的試驗研究［J］.東南大學(xué)學(xué)報.1994，24（3）:112-118．