中小學校舍抗震加固評價模型研究★

童曉蕾

(浙江工業大學，浙江杭州 310014)

中小學校舍抗震加固評價模型研究★

童曉蕾

(浙江工業大學，浙江杭州 310014)

結合浙江省中小學校舍加固實例，分析了影響加固方案的主要因素，并建立了一個以技術、經濟為主要指標的中小學校舍加固方案評價模型，指出該模型可綜合評判加固方案的優劣勢，具有實用性和可操作性。

中小學校舍，抗震加固，技術指標，經濟指標

0 引言

汶川地震中，大量的中小學校舍受到了嚴重的損毀或倒塌，巨大的災難，慘痛的教訓，令人警醒。之后，全國各地啟動了校舍安全的全面排查鑒定和抗震加固，使學校校舍達到抗震設防標準，提高綜合設防能力。

目前，浙江省中小學校舍常用的加固方法有:墻體鋼筋網砂漿面層加固、鋼筋混凝土板墻加固、增設圈梁構造柱、增大截面加固法、外包鋼加固法、預應力加固法、外部粘鋼加固法，碳纖維加固等。

不同結構、不同年代建設的校舍，實際設計施工時，通常采取不同的加固方法或多種方法的組合。不同的加固方法對于建筑抗震性能改善程度、施工難易程度、工期以及造價等方面都存在差異，為便于綜合比較各加固方法在實際應用中的優劣，作者通過前期采集浙江省內50余份處于不同地區校舍的鑒定和加固資料，探索建立一個針對中小學校舍加固工程的綜合評價模型。

1 評價指標的選擇與分析

評價模型的建立應遵循可操作性、精簡易用、代表性等原則，因此，評價指標并非多多益善，僅以必要的指標作為評分依據。本文建立的評價模型設置技術與經濟兩大指標，由于校舍加固的第一要素是達到校舍抗震設防要求，因此評價模型以技術指標為主，兼顧經濟指標。

技術指標中，校舍加固方案的抗震性能和構件極限承載力是評價校舍加固的最基本和重要指標，而施工難易程度也直接影響加固方案的最終實施效果。

經濟指標中，成本和工期是業主方所關心的重要問題。節約成本，合理造價，是業主方評判的重要標準之一;考慮到中小學校舍施工時間的特殊性，施工工期也是評價校舍加固方案的內容。

2 評分細則

2.1 技術指標(0分～70分)

1)結構抗震性能Y(0分～30分)。

a.混凝土結構抗震性能指標。混凝土結構抗震性能通常用結構延性數據進行評價，為便于評價模型更好地應用于實際工程、方便計算，在用延性設計結構抗震時，衡量結構和材料的延性，一般采用延性系數，即:

通常鋼筋混凝土抗震結構的延性系數應滿足β0≥3，當β0≤1時混凝土結構抗震性能差。

不同的加固方法，延性系數的計算方式也不同，可根據相關抗震設計、鑒定標準、論文資料等，確定建筑加固后各構件的延性系數。取加固后的延性指標最小值作為整幢建筑抗震性能的評分依據。

混凝土結構抗震性能指標Y評分，可按式(2)計算:

b.砌體結構抗震性能。根據GB 50023—2009建筑抗震鑒定標準、JGJ 16—2009建筑抗震加固技術規程，砌體結構的抗震性能指標可采用樓層綜合抗震能力指數βci。

樓層綜合抗震能力指數βci為平均抗震能力指數βi和構造影響系數的乘積。公式如下:

在考慮樓層綜合抗震能力指數時，還應考慮建筑上下樓層之間的綜合抗震能力指數，當上下樓層綜合抗震能力指數的差距較大時，則指數較小層應作為建筑的抗震薄弱層。因此，在打分時設定樓層間影響系數k，公式為:

其中，k為層間影響系數，樓層綜合抗震能力指數差值小于30%時，k=1;樓層綜合抗震能力指數差值大于60%時，k=0;樓層綜合抗震能力指數差值介于30%～60%時，k內插取值。

根據GB 50023—2009建筑抗震鑒定標準，砌體結構校舍加固后，當β≥1時，加固效果理想;當β≤1/3時，校舍存在嚴重安全隱患，需對加固設計方案及施工進行查驗，分析存在問題。加固后的校舍各層樓層綜合抗震能力最小值作為評分基礎。

砌體結構抗震性能指標Y評分，按式(5)計算:

2)構件極限承載力F(0分～30分)。對加固后的校舍構件截面進行抗震驗算，根據GB 50011—2010建筑抗震設計規范，結合原始資料、施工圖等資料，采用以下公式:

根據建筑抗震鑒定規范，構件極限承載力驗算公式:

式(6)與式(7)的區別在于式(6)右端分子項R僅為構件承載力，而非構件綜合抗震承載力Rc，分母項分別是設計時的構件抗震承載力調整系數和抗震鑒定用的承載力調整系數，根據相關規范，A類多層砌體房屋和B類建筑γRE=γRa，而A類鋼筋混凝土構件γRE=0.85γRa。從工程實際出發，為使模型的計算更為簡便，當計算結果滿足S≤R/γRa時，則構件承載力指標F=30分;當S＞R/γRa時，則其評分公式為:

根據GB 50292—1999民用建筑可靠性鑒定標準中承載力評級標準，構件承載力R/γ0S＜0.85為d級危房，因此，將0.85S作為評價承載力指標的下限值，即當0.85S＞R/γRa時，加固方案無效，F=0。

以上承載力指標的評價對象均為構件，對整棟校舍的綜合評價，可取各構件中最低分值，作為評定其極限承載力指標。

3)施工難易程度E(0分～10分)。校舍加固方案的優劣，施工作業是否方便、簡單也是評定施工方案的重要指標之一。有的加固方案雖然能解決抗震問題，但施工難度大，造成施工工期長、造價高、安全系數低等問題，這對整個加固工程都具有一定的影響。通過對各加固方案施工工藝的調查了解、對比和總結，加固方法的施工難易程度E評分以施工方法易得高分、難得低分為原則，噴漿技術、鋼筋網砂漿等施工方案簡單，得分較高;混凝土施工、粘貼碳纖維有一定施工難度，得分居中;鋼構套等施工難度較大，得分較低。

實際工程中，存在多種加固方法結合使用的情況，評分時可根據不同方法在加固工程中所占比重進行綜合打分。在評分過程中，為做到公正合理，也應綜合考慮各加固施工現場的實際情況及相關專家學者的意見，酌情調整得分。

2.2 經濟指標(0分～30分)

1)加固成本C(0分～20分)。校舍加固成本指標采用單方造價作為評分對象，分別計算不同構件(柱、梁、墻等)采用不同加固方法時所需的人材機、管理費、拆除修復等費用總和，并與校舍總面積之比得出單方造價。由于評價模型的評價對象為校舍加固工程，因此加固成本指標只考慮建筑結構加固工程費用及必要的拆除修復費用，其余附加的相關水電改造費用、其他費用不計入內。

通過抽取部分2014年—2015年期間浙江省中小學校舍加固工程實例的資料，對不同地區的中小學校舍抗震加固單方造價進行統計及處理，匯總見表1。

表1 部分校舍加固案例造價統計

參考上述單方造價，以6度區為例，將600元作為單方造價的中間值，即其加固成本指標C為10分;600元上下浮動250元作為單方造價的上下限，即實際加固工程單方造價超過850元時，成本過高，存在浪費或設計標準過高等情況，低于350元則須分析加固方案合理性。不同地區，可根據當地實際情況、建筑結構類型及抗震設防等級等對造價標準值和上下限值進行適當調整。加固成本指標可按式(9)計算:

其中，A為加固工程實際單方造價;δ為成本指標調整系數。

2)施工工期T(0分～10分)。中小學校舍加固施工時間具有特殊性，為減少對學校正常教學的影響，通常在暑期進行加固施工。因此，施工工期指標可設定為:加固工程如在暑期60 d內完成，則施工工期T為10分，施工工期越長，得分越低。考慮到部分學校可通過調整校內其他用房過渡等方式，工期不作為主要因素，可引入調整系數對規定工期作適當調整。施工工期T可按式(10)計算:

其中，P為實際施工工期;ε為工期指標調整系數，當工期允許大于60 d時，ε≥1，工期緊張時，ε≤1。

2.3 綜合評分

五項指標得分相加，即為該加固工程的綜合評價分數，分值越高，方案越優，反之則方案有待調整、優化。

3 結語

本文通過對中小學校舍抗震加固的研究，分析影響加固方案的主要因素，在此基礎上，建立了一個中小學校舍加固工程技術、經濟的綜合評價模型。模型中設置了結構抗震性能、構件極限承載力、施工難易程度、加固成本、施工工期五個評分指標和詳細的評分細則。結構抗震性能、構件承載力以相關建筑抗震設計、鑒定規范所規定的公式作為評分依據，后三項評分指標則根據各加固方案施工難易對比、加固實際費用、專家意見以及學校實際情況等作為參考因素，進行綜合評分。通過評分直觀反映各校舍加固方案的優劣，并體現不同方案在技術經濟各方面的差異，為加固方案的合理決策、優化提供科學依據，頗具實用性。

［1］ 童曉蕾.中小學校舍抗震加固及技術經濟評價研究［D］.杭州:浙江工業大學，2011.

［2］ 胡 俊.混凝土結構加固方案優選評價指標體系研究［J］.山西建筑，2008，34(18):85-86.

［3］ GB 50011—2010，建筑抗震設計規范［S］.

［4］ GB 50023—2009，建筑抗震鑒定標準［S］.

Research on seismic reinforcement evaluation model of primary and secondary school buildings★

Tong Xiaolei

(Zhejiang University of Technology，Hangzhou 310014，China)

Combining with the reinforcement example of primary and secondary school buildings in Zhejiang，this paper analyzed the main factors influence of the reinforcement scheme，and establishment of a reinforcement scheme evaluation model of primary and secondary school buildings taking technology，economic as the main index，point out that the model could comprehensive evaluation of the advantages and disadvantages of reinforcement scheme，had practicability and maneuverability.

primary and secondary school building，seismic reinforcement，technical indicator，economic indicator

TU352

A

1009-6825(2016)35-0035-02

2016-10-08 ★:浙江省教育廳科研項目(項目編號:Y201122769)

童曉蕾(1980-)，女，工程師