汶川地震后某中學校舍抗震加固改造

蔣孝明

1 概述

在5?12汶川大地震中，各震區大量房屋建筑經受了不同程度的考驗，也出現了不同層次的損傷，尤其是在這次地震中大規模中小學校舍的倒塌，使大量中小學生遇難，給國人留下了深刻的教訓。根據最新國標GB 50223-2008建筑工程抗震設防分類標準中的相關規定，教育建筑中的中小學校舍等應提高一級進行抗震設防，即由原來的“一般設防類”提高到“重點設防類”。故需要對原有的中小學校舍進行排查鑒定、抗震加固以提高教育建筑的綜合防災能力。

2 工程實例

浙江省某中學校舍于1988年8月竣工并投入使用，磚混結構，磚墻承重結構體系，基礎為水泥砂漿砌筑毛石基礎，樓屋面板為混凝土預制空心板、不上人屋面?；A墻身采用機制紅磚，用M7.5水泥砂漿砌筑;上部磚墻用M7.5混合砂漿砌筑。建筑平面大體呈直線形，總長度39.6 m，總寬度為14.2 m，共4層，總建筑面積為1 535 m2，建筑總高度14.0 m，各層層高均為3.5 m。

3 結構排查鑒定

3.1 基礎檢測

該校舍基礎采用水泥砂漿毛石基礎，建筑物所在場地為Ⅱ類場地，該房屋建造在對抗震有利的地段。同時上部結構及構件沒有由于地基的不均勻沉降引起的裂縫和傾斜現象;且未發現房屋基礎明顯老化、腐蝕、開裂、折斷等不良情況，故該地基基礎符合不進行抗震加固的情形。

3.2 上部結構檢測

從外觀觀察，發現部分墻體與圈梁之間存在較為明顯的裂縫，預制空心板拼接處裂縫較大，承重梁沒有出現較為明顯的裂縫;通過直接取樣法對墻體水泥砂漿的強度和磚砌體強度進行檢測，檢測結果表明該校舍砌筑砂漿和磚砌體強度能較好的滿足原設計要求;采用鋼筋探測儀對承重梁的鋼筋分布進行檢測，檢測結果表明該建筑物的承重主梁、挑梁的主筋和箍筋的配置與原設計圖基本吻合。

根據排查鑒定報告和驗算結果表明，該校舍多數承重墻的抗震承載力不足，部分承重墻受壓承載力不足;承重梁抗彎、抗剪能力滿足結構承載力要求，同時也滿足抗震要求;樓板與樓板、樓板與建筑物墻體等結構之間的整體性較差，需進行抗震加固處理。同時校方提出將2層和3層⑩軸南面的橫向承重墻拆除，將原來兩個小辦公室改造成一個大開間的辦公室。

4 加固改造

4.1 樓板加固

該校舍樓板采用預制空心板，鑒于預制空心板相互之間整體性相對較差，抗震能力較薄弱，故采用粘貼CFRP進行整體性加固。通過對預制樓板拼接處進行粘貼，使相鄰兩塊預制板合二為一，大幅提高樓板的整體抗震能力和耗能能力。加固時取200 mm寬的CFRP進行騎縫粘貼，并在CFRP兩端設置附加錨固措施。粘貼時注意將樓板的粉灰層鑿除，同時為了加強預制樓板與承重墻之間的整體性，將預制板拆去，并采用現澆的方式將拆去部分的樓板補上，將樓板和承重墻體采用高性能水泥復合砂漿鋼筋網連接成整體。施工時注意將墻體表面粉刷層除去，具體做法如圖1所示。

4.2 墻體加固

墻體的加固采用“噴射鋼筋混凝土墻”的加固方式，具體為在砌體墻兩側或一側噴射混凝土組合層，從而大幅度提高墻體的承載力和抗震變形能力，形成“砌體—混凝土”組合剪力墻體系，提高結構的整體剛度和延性，使其滿足抗震設防要求。對該校舍外墻進行單面加固來保護原外立面，對內墻進行雙面加固也為室內改造提供便利條件。采用噴射混凝土的施工工藝，具體加固做法如圖2所示。

4.3 結構改造

由于需將⑩軸南面的橫向承重墻拆除，這樣就改變了荷載的傳遞途徑，故需要設置托換梁來傳遞荷載。綜合考慮各方面因素，其托換方式采用在墻兩端增加鋼筋混凝土附壁柱、原橫向承重墻兩側布置鋼筋混凝土梁的做法，混凝土強度等級采用C30，梁柱的混凝土通過縱向磚縫、拉結洞和圈梁咬合共同工作，梁主筋伸入附壁柱兩端而錨固，柱中部與縱墻墻體采用φ 10@400拉結并與外側鋼筋網進行焊接，CGM1漿灌孔，上部與圈梁連接。托換梁和圈梁采用鋼筋進行拉結，使得圈梁與托換梁形成一個整體以共同承受荷載，經計算滿足抗震承載力要求。附壁柱與托換梁、縱墻的連接做法如圖3所示。托換梁與樓板的連接做法如圖4所示，并在橫墻新增托換梁下方的托換梁的模板鑿洞搭槽鋼，間距為1.5 m。在附壁柱、托換梁達到75%以上強度后，才能拆除⑩軸南面的橫向承重墻。

5 結語

對于此類教育建筑的抗震加固工程，需要制定合適的加固改造方案，注意對各種加固改造方案進行比較，采取最為合適的加固改造措施，以獲得良好的加固改造效果。在加固改造之前，應對建筑物的結構特征、幾何尺寸以及使用情況和損壞情況進行詳細的調查和檢測。在加固改造時，采取可靠的措施保證新老構件之間的相互連接，使其共同協調受力，并注意滿足架構抗震構造要求。在施工時應注意將墻體、樓板等需要加固的結構構件的外粉刷層清理干凈。

[1] 郭劍飛，楊育人.某磚混結構墻體托換改造與加固設計[J].四川建筑科學研究，2009，35(3):78-80.

[2] CECS 25-90，混凝土結構加固技術規范[S].

[3] CECS 146-2003，碳纖維片材加固混凝土結構技術規程[S].[4] 03SG611，磚混結構加固與修復[S].

[5] 步文萍.建筑加固設計中幾個重點問題探討[J].山西建筑，2009，35(25):81-83.