談中小學校舍抗震加固技術方案

楊果林 劉立柱

(1．忻州藍圖工程監理有限公司，山西 忻州 034000;2．忻州田家炳中學，山西 忻州 034000)

0 引言

中小學校舍的安全直接關系著廣大師生的生命和財產安全，黨中央、國務院高度重視中小學校舍安全工作，胡錦濤總書記、溫家寶總理多次做出重要指示，要求把學校校舍建成最牢固、最安全、最讓人民群眾放心的建筑。

GB 50223-2008建筑工程抗震設防分類標準中6．0．8條規定:教育建筑中，幼兒園、小學、中學的教學用房以及學生宿舍和食堂，抗震設防類別應不低于重點設防類(簡稱乙類)。因為資金和規范的限制，既有的中小學校舍有相當一部分都未達到標準，尤其是20世紀90年代以前和“普九”早期建設的校舍，問題更為突出。對既有校舍改造、加固，使其符合GB 50223-2008中的設防標準和規范要求，是校安工程的主要內容。

本文擬針對不同的中小學校舍，采取不同抗震加固技術進行比較說明。

1 中小學校舍建筑工程特點

中小學校舍建筑多為磚混結構或多層鋼筋混凝土房屋，其與一般的民用建筑的最大區別就是其使用空間相對要大的多，普通教室建筑面積為60 m2～100 m2，開間一般在8 m～10 m，整體剛度大大降低，地震時受到水平地震力作用容易破壞或坍塌;另一方面，中、小學校舍為保證日照，多設計為長外廊式，進深方向較小，結構整體的聯系不穩定。同時為了保證房間采光，大部分中、小學校舍多采用大面積的門、窗，從而削弱了墻體之間的連接，也影響其抗震性能。

另外，學校人員密集，中小學生年齡小，各種知識和經驗很少，自救、逃生能力差。一旦遇到特殊情況，極易恐慌，產生擁堵，在一定的時間內不能及時疏散，導致人員傷亡。

2 現階段幾種常用的抗震加固技術方案

目前，針對校安工程常用的抗震加固方法主要有以下幾種。每種抗震加固技術各具優缺點，因而也各具不同的適用范圍，下面分別加以介紹。

2．1 增設構件加固法

增設構件加固法包括增設抗震墻或翼墻加固法、增設鋼筋混凝土柱加固法、增設鋼筋混凝土圈梁加固法、增設支撐或支架加固法等。

1)增設抗震墻或翼墻加固法。

既有建筑結構的抗震墻體間距和墻體的抗震承載力一般達不到現行規范要求，當基礎結構有富足承載力，或房屋剛度較弱、明顯不均勻或有明顯的扭轉效應時可采用此方法。該方法是使新增的抗震墻在地震時承擔主要的地震應力，減小結構變形。增設抗震墻時需注意處理好新舊結構的連接，特別要避免對原結構構件造成過多的損傷。此外，因為增設抗震墻有可能造成薄弱層的轉移，因此要充分考慮加固后結構剛度的均勻性。還有就是，新增抗震墻基礎埋深要符合規范規定。

此法優點是結構計算簡單，應力分配合理、剛度強度高、施工相對簡單。缺點是新增構件重量大，基礎施工比較復雜，施工過程中產生噪聲、振動很大，工期相對較長。

2)增設鋼筋混凝土柱、圈梁加固法。

當原有結構的縱橫墻連接較差，圈梁設置不符合現行規范要求時，可在適當部位增設鋼筋混凝土柱和圈梁。新增圈梁宜采用現澆鋼筋混凝土結構，內墻圈梁也可用鋼拉桿或在進深梁端加錨桿代替。增設鋼筋混凝土柱加固法，要求柱應與原有墻體可靠連接，與圈梁、拉桿連成整體或與現澆鋼筋混凝土樓、屋蓋可靠連接。新增設圈梁盡量在樓、屋蓋的同一標高閉合，遇到在陽臺、樓梯間等圈梁標高變換處，應采取局部加強措施。在適當部位增設鋼筋混凝土柱和圈梁加固，可大大提高房屋的整體性，其缺點是施工過程中噪聲大，工期長。

3)增設支撐或支架加固法。

當房屋跨度較大，剛度較差時，可增設型鋼或鋼筋混凝土的支撐或支架，進行抗震加固。增設支撐或支架加固法對加固用材料有很高的要求，其抗壓強度和延度必須符合設計要求，采取該加固措施時應控制層間位移和提高其變形能力。其優點是布置靈活、支撐重量較輕、易于平行作業，結構的強度和延性能得到較大的提高。缺點是在往復地震力作用下，構件易產生屈曲破壞，耗能能力相對較弱，一旦破壞必須替換。

2．2 增強構件加固法

因為建筑物結構的不同，有的建筑無法新增構件加固，也可以對原部分結構構件進行加固，提高原有構件的承載力，主要有以下幾種方法:

1)外粘型鋼加固法:該方法是將型鋼用灌漿或焊接等方法外包于構件外邊緣，通過約束原構件使之與原構件共同承載，能較大的提高其承載能力和變形能力。該方法適用于原構件截面尺寸不允許增大，卻要求較大幅度地提高承載能力的混凝土梁、柱等構件的加固。其優點是現場工作量較小，施工簡便，結構自重增加較小，構件截面尺寸變化不大，構件的單向承載能力、剛度和延性都能得到較大改善。

2)粘貼鋼板加固法:該方法與外粘型鋼加固法相類似。適用于對鋼筋混凝土大偏心受壓、受彎和受拉構件的加固。

3)纖維增強復合材料加固法:該方法是將纖維或其制品做成的復合增強材料采用高性能粘結劑粘貼在構件表面，進而提高構件的抗震能力。主要適用于鋼筋混凝土受彎、受拉構件的加固。優點是:材料強度高，不改變原有結構的外形和尺寸;操作簡單，施工周期短;加固施工時噪聲小，不增加荷載，對原有結構進行保護。

4)面層或板墻加固法:面層加固法是在砌體墻一側表面增抹一定厚度的水泥砂漿或鋼筋、水泥砂漿的加固方法;板墻加固法是指在砌體墻一側表面澆筑或噴射鋼筋混凝土的加固方法。當原有砌體結構的抗震能力不能滿足要求時，宜采用面層或板墻加固法。該法施工前要求原墻面必須清理干凈，原墻面堿蝕嚴重時應先清除松散部分，已松動的勾縫砂漿應剔除。抹面層砂漿、澆筑或噴射鋼筋混凝土前對原墻體要充分濕潤，并刷一道素水泥漿，面層施工完成后要進行養護。

2．3 隔震、耗能減震加固法

1)隔震加固法是將隔震技術應用于既有建筑抗震加固的一種新方法。通過在適當部位設置隔震層，限制地震能量向上部結構傳遞，減小上部結構地震反應的強度，可極大提高了建筑的抗震安全度。采用隔震技術加固有諸多優勢:a．相對于前面幾種加固方法造價較低;b．施工作業僅僅在地下室或一層，基本不影響正常的教學與生活;c．對原有結果損傷很小，工程量不到傳統加固辦法的1/10;d．安全儲備高，通過技術分析可知，加固后的建筑抗震能力明顯提高，上部建筑的地震力大大降低，通常可以降低3倍～4倍。

應該注意的是，穿過隔震層的配管、配線等需采用合理的柔性連接方式進行連接。

2)耗能減震加固法是通過在結構某些部位增設耗能阻尼減震裝置以減小結構地震反應，是抗震加固的一條新途徑。大量試驗表明，耗能減震結構能大大減小地震反應，與傳統抗震結構相比，可減小40%～60%。相對于傳統加固方法，耗能減震結構造價低、施工簡單。

3 校安工程抗震加固技術方案制定的基本原則

既有建筑抗震加固工作程序:檢測鑒定→方案論證→加固設計→施工、監理→驗收。

1)既有建筑抗震加固應按現行國家標準GB 50023建筑抗震鑒定標準進行檢測鑒定;

2)抗震加固方案應根據具體情況結果鑒定報告具體確定，在加固過程中要注意不影響使用功能;

3)加固方法應便于施工，低碳環保，盡量減少對教學、生活的影響;

4)加固的總體布局，要符合《全國中小學校舍安全工程實施細則》《全國中小學校舍安全工程技術指南》《山西省中小學校舍安全工程新建改擴建與加固技術導則》等文件規定;

5)加強或新增構件的布置，要使加固后結構的質量和剛度分布均勻、對稱，避免產生新的結構薄弱面;

6)新增構件與原有構件之間應可靠連接，新增設的抗震墻、柱等豎向構件應有可靠的基礎;

7)中小學校舍抗震加固方案更要針對不同校舍、不同單體建筑的具體情況來制訂。

4 校安工程抗震加固技術方案選擇

中小學校舍每個學校、每個建筑都有自己不同的特點。要根據有關文件精神，針對不同的情況，根據抗震加固技術方案制定的基本原則，認真進行經濟技術的比較，選擇科學、合理、先進的加固方案，要符合經濟性、科學性、先進性等要求。

5 把好設計關、圖審關

合格的設計文件，是施工成功的前提和保障，所以設計單位不僅要嚴格依照規范進行設計，也要合理創新，更要針對性強、要對具體工程有指導意義。每一份圖紙，圖審后還難免存在與實際不符的地方，所以設計人員要經常親臨施工一線，發現問題指導施工。

6 抓好施工階段的每一個環節

1)嚴格審批程序，保證各有關參建主體的合法性、程序的合法性，以保證工程的順利實施。

2)施工單位必須嚴格執行設計文件及有關的法律、法規，要建立健全完善的質量保證體系，每一道工序完工必須按規范要求進行自檢，自檢合格報監理驗收，驗收合格方可進行下道工序。施工組織設計中要明確關鍵部位、關鍵工序的施工方法，要明確整個工程的質量控制點，施工中要嚴格按施工組織設計來實施，確保施工過程中的每一個環節合格。

7 結語

隨著我國社會現代化程度的不斷提高，以及科學技術的飛速發展，為地震災害的預防提供了更大的可能。中小學校安工程的實施，是進行抗震減災的一部分內容，是既有建筑抗震改造的開始。

在工作中應注意以下兩方面的問題:

1)按現行規范標準，加強新建建筑物的抗震設計;

2)對既有建筑物進行抗震檢測鑒定，科學地選擇加固改造方案，使之滿足抗震設計的要求。

［1］GB 50223-2008，建筑工程抗震設防分類標準［S］．

［2］GB 50023，建筑抗震鑒定標準［S］．

［3］JGJ 116-98，建筑抗震加固技術規程［S］．

［4］李 珠，岳俊峰，石 峰，等．既有建筑抗震加固與節能改造一體化技術［J］．施工技術，2009，38(5):21-22．

［5］曹炳政，朱春明．消能減震技術在某既有綜合樓抗震加固中的應用研究［J］．四川建筑科學研究，2009，35(4):1-2．

［6］李善曉．碳纖維布在加固鋼筋混凝土梁中的應用［J］．山西建筑，2011，37(10):46-47．