江蘇某縣民辦幼兒園房屋的檢測(cè)鑒定與加固建議

王辰宇

（江蘇省建筑工程質(zhì)量檢測(cè)中心有限公司，江蘇 南京 210028）

0 引 言

根據(jù) GB 50233-2008《建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)》［1］規(guī)定，幼兒園的教室、宿舍及食堂等，抗震設(shè)防類別應(yīng)不低于乙類，其抗震措施應(yīng)按照比本地區(qū)抗震設(shè)防烈度提高一度的要求后設(shè)防。受經(jīng)濟(jì)條件等因素制約，大部分縣城及鄉(xiāng)鎮(zhèn)地區(qū)的民辦幼兒園房屋未經(jīng)過正規(guī)設(shè)計(jì)院合理設(shè)計(jì)，施工水平參差不齊，且部分幼兒園房屋原用途為普通民房，導(dǎo)致民辦幼兒園房屋的抗震措施普遍不滿足上述標(biāo)準(zhǔn)的要求；受委托方委托，筆者單位近期對(duì)江蘇某縣民辦幼兒園的教學(xué)及生活用房進(jìn)行調(diào)查，通過實(shí)地調(diào)查指出該批房屋在結(jié)構(gòu)布置、抗震措施等方面存在的問題，并在此基礎(chǔ)上提出加固建議。

1 民辦幼兒園房屋現(xiàn)狀調(diào)查

1.1 調(diào)查概況

根據(jù) GB 50011-2010《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（2016 版）》（以下簡(jiǎn)稱“GB 50011-2010”）［2］，該地區(qū)的抗震設(shè)防烈度為 6 度（0.05 g），地震分組為第三組。本次調(diào)查的民辦幼兒園共 47 所，各類教學(xué)及生活用房共 85 棟，房屋的層數(shù)、結(jié)構(gòu)類型等基本情況如表1 所示。此次調(diào)查情況表明，約 96 % 的民辦幼兒園房屋為砌體、磚混或局部?jī)?nèi)框及底框結(jié)構(gòu)，砌筑主材以燒結(jié)普通粘土磚或多孔磚為主。

本次調(diào)查房屋的屋面可分為木屋架屋面、現(xiàn)澆或裝配式鋼筋混凝土屋面、輕鋼檁條或混凝土檁條屋面，各類屋面比例如表2 所示。此次調(diào)查情況表明，約 70 % 的民辦幼兒園房屋屋面采用現(xiàn)澆或裝配式鋼筋混凝土屋面。

表1 房屋結(jié)構(gòu)類型基本狀況

表2 屋面類型基本狀況

1.2 結(jié)構(gòu)布置及抗震措施檢查概況

歷次地震震害經(jīng)驗(yàn)總結(jié)及理論研究表明，按照規(guī)范要求對(duì)砌體房屋設(shè)置圈梁、構(gòu)造柱，能夠形成約束砌體，使之有較高的變形能力，提高砌體的受剪承載力，有助于實(shí)現(xiàn)“小震不壞，中震可修，大震不倒”的抗震設(shè)防目標(biāo)。

本次調(diào)查的 85 棟幼兒園房屋的最大開間為 6～ 15 m，根據(jù) GB 50011-2010 第 7.1.2 條規(guī)定，大部分房屋屬于橫墻較少或橫墻很少房屋；根據(jù) 7.3.1 條規(guī)定，7 度 4 層以下時(shí)，構(gòu)造柱設(shè)置要求為“樓、電梯間四角，外墻四角和對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)角，大房間內(nèi)外墻交接處，較大洞口兩側(cè)，隔 12 m 或單元橫墻與外縱墻交接處”，7 度 5 層時(shí)增設(shè)位置為“隔開間橫墻與外墻交接處，山墻與內(nèi)縱墻交接處”；根據(jù)第 7.3.3 條規(guī)定，裝配式樓、屋蓋或木屋蓋房屋的圈梁設(shè)置要求為“外墻、內(nèi)縱墻和內(nèi)橫墻于屋蓋處及每層樓蓋處設(shè)置，且內(nèi)橫墻在屋蓋處間距不應(yīng)大于 4.5 m，樓蓋處間距不應(yīng)大于 7.2 m”；現(xiàn)澆樓、屋蓋與墻體有可靠連接時(shí)，應(yīng)允許不另設(shè)圈梁，但樓板沿抗震墻體周邊應(yīng)加強(qiáng)配筋并應(yīng)與構(gòu)造柱鋼筋可靠連接。

本次調(diào)查的幼兒園房屋中，有 45 棟房屋未設(shè)置圈梁及構(gòu)造柱，另有 13 棟房屋僅設(shè)置圈梁未設(shè)置構(gòu)造柱，房屋數(shù)量占所調(diào)查砌體、磚混或局部?jī)?nèi)框及底框房屋總數(shù)的 70.7 %。歷次地震震害經(jīng)驗(yàn)表明，此類房屋整體性較差，在地震作用下墻體極易出現(xiàn)裂縫、承載力降低進(jìn)而導(dǎo)致房屋破壞。

GB 50011-2010 第 7.3.9 條規(guī)定，坡屋頂房屋的屋架應(yīng)與頂層圈梁可靠連接，檁條應(yīng)與墻體、屋架可靠連接。本次調(diào)查的幼兒園房屋中，有 17 棟單層砌體及 5 棟二層/三層砌體房屋的屋面采用木屋架+木檁條+瓦的做法，典型實(shí)景如圖1 所示。調(diào)查結(jié)果表明此類房屋未設(shè)置圈梁及構(gòu)造柱或圈梁、構(gòu)造柱的設(shè)置不符合規(guī)范要求，且屋架端部、檁條端部大部分無(wú)可靠連接，屋架間未設(shè)置水平或豎向支撐，房屋整體性極差，地震作用下有倒塌傷人的危險(xiǎn)。

圖1 典型木屋架房屋內(nèi)部實(shí)景

歷次地震調(diào)查表明，樓梯間布置于砌體房屋端部時(shí)，由于各層樓板在此處開設(shè)較大洞口，未對(duì)墻體形成有效的側(cè)向支承，導(dǎo)致樓梯間墻體普遍出現(xiàn)震害。GB 50011-2010 第 7.1.7 條規(guī)定，樓梯間不宜設(shè)置在房屋的盡端或轉(zhuǎn)角處。本次調(diào)查的幼兒園房屋中，有 18 棟房屋的樓梯間位于端部，地震作用下容易造成樓梯間破壞，從而造成人員無(wú)法及時(shí)疏散撤離。

GB 50011-2010 第 7.1.7 條規(guī)定，縱橫向砌體抗震墻的布置宜均勻?qū)ΨQ，沿豎向應(yīng)上下連續(xù)。本次調(diào)查的幼兒園房屋中，有 8 棟二層/三層砌體房屋于底層設(shè)置縱橫向抗震墻，但二層、三層為取得大空間使用要求均取消部分或全部縱向抗震墻，于挑梁端部的封口梁上砌筑縱墻，且縱墻開設(shè)大洞口，典型三層房屋實(shí)景如圖2、3 所示。此類房屋由于二層、三層縱向墻體數(shù)量很少，導(dǎo)致縱向抗震承載力嚴(yán)重不足，且地震來(lái)臨時(shí)上、下層地震剪力不能有效連續(xù)傳遞，形成薄弱層進(jìn)而導(dǎo)致房屋破壞。

圖2 三層房屋外景

圖3 三層房屋頂層內(nèi)景

GB 50011-2010 第 3.4.2 條規(guī)定，平、立面布置宜選用規(guī)則的形體，抗側(cè)力構(gòu)件的側(cè)向剛度沿豎向宜均勻變化，避免側(cè)向剛度和承載力突變。本次調(diào)查的幼兒園房屋中，有 1 棟砌體房屋原為單層，為擴(kuò)大辦學(xué)規(guī)模加建二層，二層的主體承重結(jié)構(gòu)為鋼結(jié)構(gòu)，由于一層磚砌體的剛度大，二層鋼構(gòu)件截面的剛度小，在地震作用下由于上、下層剛度差異較大容易導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞。

底框結(jié)構(gòu)由于底層及上部各層的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系不同，在歷次地震中倒塌破壞較多，因此GB 50011-2010 對(duì)其在材料強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)布置、抗震措施、作用效應(yīng)、抗震計(jì)算等方面作出嚴(yán)格規(guī)定，且明確規(guī)定其不應(yīng)用于乙類房屋。本次調(diào)查的幼兒園房屋中，有 2 棟房屋采用局部底框結(jié)構(gòu)，且圈梁、構(gòu)造柱設(shè)置及托墻梁的截面高度不符合規(guī)范要求，其中 1 棟房屋的底層抗震橫墻最大間距達(dá)到規(guī)范限值 15 m（現(xiàn)澆樓板），因此建議這 2 棟房屋改變使用用途。

由于內(nèi)框架及空斗墻結(jié)構(gòu)體系的抗震性能較差，現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范已不采用這二種結(jié)構(gòu)體系。本次調(diào)查的幼兒園房屋中，6 棟房屋采用局部?jī)?nèi)框結(jié)構(gòu)，8 棟房屋采用空斗墻結(jié)構(gòu)，且未設(shè)置圈梁及構(gòu)造柱或圈梁、構(gòu)造柱的設(shè)置不符合規(guī)范要求，因此建議其停止使用或加固處理后改變使用用途。

歷次地震震害表明，單跨框架結(jié)構(gòu)由于缺少必要的冗余度，沒有多道抗震防線，在地震作用下極易發(fā)生嚴(yán)重破壞，因此 GB 50011-2010 第 6.1.5 條明確規(guī)定其不應(yīng)用于乙類房屋。本次調(diào)查的幼兒園房屋中，有 2 棟房屋采用單跨框架結(jié)構(gòu)，因此建議其加固處理或改變使用用途。

2 加固改造方案建議

當(dāng)砌體結(jié)構(gòu)校舍層數(shù)和總高度不超過規(guī)范限值，但墻體抗震承載力不滿足要求時(shí)，應(yīng)以實(shí)測(cè)平面布置、抽測(cè)建筑材料強(qiáng)度等對(duì)房屋進(jìn)行抗震承載力分析；根據(jù)墻體所需抗震承載力與現(xiàn)有綜合抗震能力的差值，分別采用鋼筋混凝土板墻加固或雙面鋼筋網(wǎng)砂漿面層加固［3］。

當(dāng)砌體結(jié)構(gòu)校舍的實(shí)際圈梁和構(gòu)造柱不符合 GB 50011-2010，可采用外加鋼筋混凝土圈梁-構(gòu)造柱的加固方案，外加柱從房屋底層設(shè)起并沿房屋全高貫通，且應(yīng)與圈梁形成閉合系統(tǒng)。

當(dāng)砌體校舍的木屋架屋面整體性不符合規(guī)范要求時(shí)，可采用外加圈梁-構(gòu)造柱、同時(shí)完善屋面構(gòu)造措施的加固方案，增設(shè)屋架間水平系桿及垂直支撐，窗間墻承載力不足時(shí)應(yīng)設(shè)置組合柱。

對(duì)于單跨框架結(jié)構(gòu)校舍，可在不大于抗震規(guī)范規(guī)定的框架-抗震墻結(jié)構(gòu)的抗震墻最大間距且不大于 24 m 的間距內(nèi)增設(shè)抗震墻、翼墻等抗側(cè)力構(gòu)件；當(dāng)綜合抗震承載力與地震作用相差較小時(shí)，可只在單跨的主軸方向增設(shè)抗震墻，另一個(gè)主軸方向不設(shè)抗震墻；另一個(gè)方向承載力不滿足要求時(shí)，可直接加固梁柱，但應(yīng)保持兩個(gè)方向的剛度宜接近。

3 結(jié) 語(yǔ)

通過對(duì)江蘇某縣民辦幼兒園 85 棟教學(xué)、生活用房進(jìn)行的實(shí)地調(diào)查，指出其在結(jié)構(gòu)布置、抗震措施等方面存在的問題，結(jié)合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范，針對(duì)抗震承載力不足、圈梁構(gòu)造柱設(shè)置不符合規(guī)范要求、木屋架整體性差、單跨框架等共性問題，提出加固方案。Q