長沙市某學校中專樓抗震加固設計淺析

金 威

長沙市某學校中專樓抗震加固設計淺析

金 威

結合長沙市某學校中專樓的現狀,列出了建筑物存在的結構缺陷與現行抗震規范要求的差距,提出了抗震加固原理及加固技術和方法的應用,對同期同類建筑的鑒定和抗震加固改造利用起到一定的參考借鑒作用。

抗震鑒定,抗震加固,加固方法

0 引言

汶川地震后,根據教育部等 11部門印發的《全國中小學校舍安全工程實施細則》的要求,在全國大范圍內對原有中小學校舍進行抗震加固,從 2009年 6月起,長沙市教育局開始對市直屬學校校舍的現狀進行安全排查及結構檢測鑒定,本文講述的項目是從長沙市部分學校抗震加固的近百余棟房屋中選出一棟有代表性的建筑,該中專樓始建于 1987年,1996年進行了擴建,該樓是一棟集辦公,教學,教學輔助用房為一體,功能比較齊全的綜合樓,其外景圖見圖 1。

1 工程概況

中專樓為 5層建筑,局部 4層,建筑面積 4 128m2。其平面圖見圖 2,其中⑧軸 ～○19軸為 4層框架與砌體混合承重結構體系,建于 1987年,基礎為天然淺基礎,①軸 ～⑧軸為 5層框架結構,因教學需要于 1996年進行了擴建,基礎為樁基礎,樓面及屋面均采用預制空心板。根據《民用建筑可靠性鑒定標準》,專業檢測公司對此棟樓進行的結構檢測鑒定為：房屋的安全性等級為 Csu級,應對出現安全隱患的部位進行結構加固處理。根據《建筑抗震鑒定標準》,該建筑抗震鑒定分類為 A類,當年的設計標準與現在的有關規范有較大差距,應進行抗震加固處理。

2 存在問題分析

通過查看圖紙、原始材料以及檢測報告,現場踏勘后提出以下問題需進行抗震加固處理。

2.1 墻體及樓板和地面局部裂縫

主要集中在中部橫墻,1層 ～3層墻體均有裂縫,地面也出現了沉降裂縫,見圖3,圖 4。裂縫的存在會降低結構的承載力和整體性,不利于結構整體抗震(長沙地區為 6度抗震設防,學校建筑為重點設防類,抗震構造措施按 7度),也給使用帶來不安全感,應采取加固處理。

2.2 抗震構造措施不足

該建筑物構造柱設置僅在外墻轉角處設有,設置不足;框架部分從構造上梁箍筋未在梁兩端加密;預制板在墻上的擱置長度不足 120mm,以上幾點不滿足《建筑抗震鑒定標準》的要求,應進行抗震加固處理。

2.3 墻體砂漿強度不足

建筑物原設計砌體采用M 5.0混合砂漿,而現今實測砂漿強度等級僅為M 0.4～M 0.8,實測結果既不能滿足設計要求,也與《建筑抗震鑒定標準》第 5.2.3條砂漿強度不低于 M 1的要求有差距,應進行抗震加固處理。

2.4 局部構件承載力不夠

本項目采用“pkpm”之建筑抗震鑒定和加固設計軟件(JDJG)及相關系列軟件進行結構抗震及承載力計算,根據原始圖紙,檢測資料所提供的材料強度及現行的荷載規范對該樓按現狀(如梁、柱大小及配筋均按原設計)建模恢復,再按 A類建筑進行抗震鑒定分析計算,與現行規范的要求相對比,發現承載力方面有以下問題：框架部分底部兩層局部柱的軸壓比超規范;②軸～⑤軸走廊兩側的 12m跨梁配筋不足,包括底筋和面筋偏小;砌體承重部分承重墻體的抗震承載力不足。

3 加固處理方案

該建筑物雖然存在以上問題,但結構平面布置基本合理,根據《建筑抗震鑒定標準》4.2.2條,地基基礎可不進行抗震鑒定,從其現在結構狀況分析,對其存在的問題經過抗震加固處理后,繼續使用年限為 30年(A類后續使用年限 30年)。

3.1 基礎和墻體裂縫的處理措施

墻體及樓板裂縫主要原因是由于基礎不均勻沉降造成的,是因為建筑物存在兩次不同的建筑年代,還有兩種不同的基礎形式,建筑物的結構形式及層數也不一致,造成了地基基礎的不均勻沉降,根據檢測報告及現場踏勘調查,裂縫形成已多年了,沒有繼續發展的跡象,建筑物的垂直傾斜率在 0.058%～0.11%之間,所測角點的傾斜率均小于0.4%,頂點位移均未超過 H/450,均在規范范圍之內,由于地基沉降已穩定,可不進行地基處理。施工圖設計時要求對建筑物四周排水溝做好防滲防水處理,地面裂縫進行水泥砂漿修補,對墻基和墻體裂縫的處理,根據裂縫的長短采取填縫封閉和壓力灌漿加固補強的修補法。

3.2 抗震設防構造措施的加設

根據原設計圖紙,本工程圈梁層層設置了,能滿足規范要求,主要是梯間四角構造柱和部分縱橫墻交接處未做,通過加設構造柱措施,如圖 5所示,部分梁箍筋通長未加密,采用梁增加鋼箍以達到梁箍筋加密的構造要求,如圖 6所示;根據汶川地震的部分資料顯示,預制板掉落現象普遍,主要原因是建筑物在水平地震波作用下搖晃,預制板因擱置長度不夠造成掉落,采用角鋼加固兩端板底,以達到增加預制板兩端擱置長度的要求,如圖 7所示。

3.3 墻體整體強度的抗震加固處理措施

為了提高墻體的抗震承載力和整體性,對承重外墻的內墻面及承重內墻雙面采用鋼筋網砂漿面層加固,底層墻體加固時鋼筋網向下伸至基礎頂部,向上隔根鋼筋伸至樓板以上,2層以上各層鋼筋網向下至樓板下,向上至板面,如圖 8所示。

3.4 部分構件承載力不夠的抗震加固

經計算,框架部分框架柱在底層和第二層軸壓比超限,采用增大截面法加固柱,如圖 9所示,以達到強柱弱梁的抗震要求,根據柱所在的位置的不同及計算的要求,采用四面圍套,三面圍套,兩面圍套等加固方法;部分大跨度梁的抗彎配筋不足,包括梁跨中正彎矩及梁兩端的負彎矩均配筋不夠,采用梁下部加鋼板,梁上部增加支座負筋,如圖 10所示;砌體承重部分承重墻體的抗震承載力不足,采用 3.3條的方法進行加固,但此處加固的厚度要根據計算確定,計算必須滿足樓層平均抗震能力指數、樓層綜合抗震能力指數和墻段綜合抗震能力指數均不小于 1.0。

4 結語

在此次校安工程中,同期同類建筑在各校區存在不少,本棟建筑結構形式較為復雜,加固方法比較全面,經抗震加固改造后,抗震能達到重點設防類,可從該抗震加固案例中得以借鑒。汶川大地震使得我們對建筑抗震設防更加重視,通過抗震加固提高其結構整體性和抗震性能,保證建筑物的安全,延長使用壽命,是很有價值的。在抗震加固改造設計過程中,應根據原有房屋的結構形式、存在的問題及結構檢測鑒定報告,且收集好原始資料,了解建筑物現狀,在進行構造鑒定以及抗震驗算分析后,選用簡潔、經濟又切實可行的加固方案,選用有施工經驗的專業隊伍,做好詳細的施工組織設計方案,精心細致的安排施工,達到抗震加固的目的。

[1]GB 50023-2009,建筑抗震鑒定標準[S].

[2]JGJ 116-2009,建筑抗震加固技術規程[S].

[3]09SG619-1,房屋建筑抗震加固(一)(中小學校舍抗震加固)[S].

[4]李雪峰.淺談學校抗震加固設計[J].山西建筑,2010,36(4)：92-93.

On analysis of seism ic and intensification m easures in special building of some school in Changsha

JINW ei

Combining with the currentsituation for specialbuildingofsome school in Changsha,the paper sums up the structural shortages of the buildings and the lagbetween the situation and the current seism ic regulation and requirements,points out the seism ic and intensification p rincip les,the intensification technology and the application of themethods,so as tohave the reference role for the identification for similar buildings in similar periods and the application of the seism ic and intensification reconstruction.

seism ic identification,seism ic and intensification,intensification methods

TU746.3

A

1009-6825(2011)09-0050-03

2010-12-04

金 威(1976-),男,工程師,長沙市教育建筑設計研究所,湖南長沙 410005