淺議板墻加固法在校舍抗震加固中的應用

黃 欣

淺議板墻加固法在校舍抗震加固中的應用

黃 欣

針對校舍墻體加固的兩種常用方法：板墻加固法和鋼筋網砂漿面層法,從加固效果、施工質量、經濟性等方面作了比較,進而對比出兩種加固方法在中小學校舍加固工程中各自的適用范圍,以指導實踐。

抗震加固,板墻加固,鋼筋網砂漿面層

0 引言

中小學校舍建筑中的磚混結構由于“開間大、橫墻少”的特點,決定了此類建筑抗震性能較差,經歷汶川地震的學校建筑印證了此類問題。鑒于這些情況我國新修訂的GB 50223-2008建筑工程抗震設防分類標準,在抗震鑒定及抗震加固設計中需相應的提高其抗震措施。

2008年汶川地震后,國務院提高了中小學校舍建設標準,要求新建校舍必須按照重點建設設防類別抗震設防標準建設。同時要求對全國中小學進行排查,抗震鑒定和加固設計,用三年時間改造完全國隱患學校建筑,提高其抗震性能。全國各省市都加快了中小學校舍加固的步伐,太原市委、市政府舉全市之力實施了“百校興學”工程。

1 加固概述

1)國家相應規范的更新。

我國抗震鑒定與加固的發展經歷了一個曲折的過程。1975年遼寧海城地震后,制訂了《京津地區工業與民用建筑抗震鑒定標準(試行)》,這是我國第一個抗震鑒定標準。直至 2008年 512汶川地震的發生,四川省建設廳隨即出臺了 DB 51/T 5059-2008四川省建筑抗震鑒定與加固技術規程,同年國家重新修改并發布了GB 50223-2008建筑工程抗震設防分類標準和GB 50011-2001建筑抗震設計規范(2008年版),在 2009年新修訂了 JGJ 116-2009建筑抗震加固技術規程和 GB 50023-2009建筑抗震鑒定標準,這是我國建筑抗震鑒定方面的最新國家標準。相應新出版了09SG619-1房屋建筑抗震加固圖集。按照 JGJ 116-2009建筑抗震加固技術規程對多層砌體房屋的加固要求：當房屋抗震承載力不滿足要求、房屋的整體性不滿足要求時,對房屋中易倒塌的部位,均可采用板墻加固法和鋼筋網砂漿面層法。

2)定義。

根據國家建筑標準設計圖集 03SG 611磚混結構加固與修復中的描述：

現澆鋼筋混凝土板墻加固,是在砌體兩側或一側增設現澆混凝土組合層,行成“砌體—混凝土”組合墻體,從而達到大幅提高墻體承載力和變形性能的一種加固方法。其優點是墻體在平面內及平面外的抗彎強度、抗剪強度及延性均得到較大提高,適用于增幅較大的靜力加固及抗震加固。

鋼筋網砂漿面層加固,是在面層砂漿中配設一道鋼筋網或鋼板網或焊接鐵絲網,達到提高墻體承載力和變形性能(延性)的一種加固方法。其優點是平面抗彎強度有較大幅度提高,平面內抗剪強度和延性提高較多,墻體抗裂性有較大幅度改善,尤其是鋼板網和焊接鋼絲網,適用于靜力加固和中高烈度的抗震加固。

3)適用范圍。

根據國家建筑標準設計圖集 09SG 619房屋建筑抗震加固中的描述：

鋼筋混凝土加固適用范圍：現有校舍層數和總高度不超過規定,但墻體抗震承載力不滿足要求,可采用此法加固。或現有校舍層數或總高度超過規定且無法拆除或改變使用功能,需繼續使用時,可采用此法加固。其中改變結構體系有以下兩種形式：雙面普遍加鋼筋混凝土板墻形成組合墻的方法;增設一定數量的鋼筋混凝土單面或雙面板墻的方法,板墻厚度不小于 140mm且結構全部地震作用分別由兩個方向增設的鋼筋混凝土板墻承擔,并應計入豎向壓應力滯后的影響,墻體配筋按混凝土剪力墻結構計算確定(原砌體墻不承擔地震作用)。

鋼筋網砂漿面層加固適用范圍：雙面鋼筋網砂漿面層加固法應根據砌體墻的厚度和砂漿實際強度等級,經計算其綜合抗震承載力與現有校舍所需要的抗震承載力相差 10%～70%時,且墻體砌筑砂漿的實際強度等級不大于 M2.5的砌體結構,可采用此法加固。

4)后續使用年限。

根據 GB 50023-2009建筑抗震鑒定標準 1.0.4,現有建筑應根據實際需要和可能,按下列規定選擇其后使用年限：a.在 70年代及以前建造經耐久性鑒定可繼續使用的現有建筑,其后續使用年限不應少于 30年;在 80年代建造的現有建筑,宜采用 40年或更長,且不得少于 30年(A類)。b.在 90年代(按當時施行的抗震設計規范系列設計)建造的現有建筑,后續使用年限不宜少于 40年,條件許可時應采用 50年(B類)。c.在 2001年以后(按當時施行的抗震設計規范系列設計)建造的現有建筑,后續使用年限宜采用 50年(C類)。

在實際的加固工程中,對于選擇兩種加固方法的建筑后續使用年限也是按此分類方法確定。

5)計算依據。

在實際計算時,兩種加固方法加固的墻體一般都采用加固后的樓層和墻段的綜合抗震能力指數,根據JGJ 116-2009建筑抗震加固技術規程 5.1.4。

目前國內外加固軟件并不是很多,國內多是一些小軟件。中國建筑科學研究院開發的PKPM-JDJG軟件兼備鑒定和加固設計故得到設計行業的大面積應用。此程序對于兩種加固方法均可以進行建模計算并出具計算書。

2 兩種加固方法的適用性比較

1)加固后建筑抗震能力的比較。

限于鋼筋網砂漿面層加固要求,原墻體砌筑砂漿的實際等級不大于 M2.5,且原建筑高度、層數不能超過規范限值。列舉工程實例如下：

8度抗震區的三層磚混教學樓,層高 3.6m,原磚砌體強度等級經現場測定為M 7.5,砂漿強度為 M 1.5。平面布置如圖 1所示。

原結構抗震分析見表1。

表1 原結構樓層綜合抗震能力指數

按照規范要求,只需對不滿足要求的一、二層墻體進行加固。分別用單面板墻和單面鋼筋網砂漿面層加固后,得出的樓層綜合抗震能力指數見表 2。

經過對比,當都采用單面加固墻體時,板墻加固效果好于鋼筋網砂漿面層加固。

2)加固施工工藝的比較。

板墻施工時：混凝土首選噴射,強度等級宜采用C 20,單面厚度為 60mm～100mm,鋼筋宜采用HPB235級或 HRB335級熱軋鋼筋,且板墻必須有基礎。板墻內宜設置水平及豎向配筋加強帶,以代替圈梁、構造柱。

表2 加固后樓層綜合抗震能力指數

鋼筋網砂漿面層加固時：砂漿強度等級采用 M 10,厚度為35mm,且先在原墻面刷水泥砂漿一道,再分層抹灰,且每層厚度不應超過 15mm。底層的面層在室外地面下加厚并伸入地面下500mm,不需另作基礎。其他同板墻施工要求。

經過對比,在相同的施工熟練程度下,噴射混凝土的強度和質量都比較容易保證,且施工速度快;但是板墻需要伸入到原基礎面,所以對原基礎開挖還是具有額外要求的。

3)經濟性比較。

在墻體加固面積相同的情況下,都為單面加固,板墻加固費用比鋼筋網砂漿面層大概高出 1/3造價。但要得到相同的加固效果,鋼筋網砂漿面層往往需要雙面加固,且規范和圖集中也是建議鋼筋網砂漿面層采用雙面加固,故單面板墻和雙面鋼筋網水泥砂漿面層平米造價相差無幾。

3 結語

在磚混墻體加固的應用中,兩種加固方法都有自己的優勢,如何選擇就是我們設計人員應該重視的,以下是我個人在實際工程中的一點設計經驗,供廣大設計人員討論：

1)當原建筑層數或高度超過規范限值且無法拆除或改變使用功能時,只能采用板墻加固。例如太原地區砌體橫墻很少的 B類中小學校舍規范限值是三層 9m。超過三層的此類建筑所有墻體均采用雙面板墻加固。2)對于帶外挑走廊的校舍建筑,支撐挑梁的整道縱墻采取雙面板墻加固,其余墻體采用單面板墻加固。3)一般樓梯間的墻體采用雙面板墻加固。4)符合規范高度和層數限值的建筑,當抗震鑒定為C級的一般采用鋼筋網砂漿網片;抗震鑒定為D級的均采用板墻加固。5)一、二層的普通校舍加固多采用鋼筋網砂漿面層加固。

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[3]張 翼.基于砌體結構案例分析的中國 50023-95《建筑抗震鑒定標準》與美國FEMA154/155標準對快速抗震鑒定方法規定的比較研究[J].四川建筑科學研究,2007,33(12)：57-61.

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[6]GB 50023-2009,建筑抗震鑒定標準[S].

[7]JGJ 116-2009,建筑抗震加固技術規程[S].

[8]09SG 619,房屋建筑抗震加固(中小學校舍抗震加固)國家建筑標準設計圖集[S].

On application of wall strengthening method in anti-seism ic and strengthening of cam pus dorm itories

HUANG X in

Aiming at the two common methods of the wall strengthening of campus dorm itories,that is the wall strengtheningmethod and the mesh reinforcement cementmortarmethod,the paper compares the twomethods from the strengtheningeffect,the construction quality,the econom ics and contrasts their respective applied scopes for the two strengtheningmethods in campus dormitories inm iddle and primary schools,so as to guide practice.

anti-seismic strengthening,wall strengthening,mesh rein forcement cementmortar

TU352.2

A

1009-6825(2011)09-0040-03

2010-11-24

黃 欣(1980-),男,太原理工大學建工學院工程碩士研究生,工程師,山西省建筑科學研究院,山西太原 030001