某學校教學樓抗震鑒定檢測及加固設計分析

方 昉　（安徽省建筑科學研究設計院，安徽 合肥 230001）

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某學校教學樓抗震鑒定檢測及加固設計分析

方 昉（安徽省建筑科學研究設計院，安徽 合肥 230001）

以某學校教學樓抗震鑒定實例為研究對象，從抗震鑒定檢測、加固設計等方面，提出具體的實施步驟及重點，以期達到抗震鑒定檢測及加固設計后能滿足現(xiàn)行規(guī)范要求的后續(xù)使用年限內結構抗震安全性要求。

學校教學樓；抗震類別；鑒定檢測；加固設計

0　前言

我國處于世界上兩個活躍的地震帶上，環(huán)太平洋地震帶及歐亞地震帶，因此我國是多地震國家；地震給我國帶來了巨大災害，造成了數(shù)以萬計的人員傷亡。我國需要抗震設防的地區(qū)占全國陸地國土面積的60%以上，根據(jù)《建筑工程抗震設防分類標準》（GB50223-2008），重點設防類（簡稱乙類）范圍有所擴大，尤其是量大面廣的教育建筑中的幼兒園、小學和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，因此相關的既有建筑必須進行抗震鑒定檢測及必要的加固處理措施。針對以上情況，本文結合具體工程實例對教學樓抗震鑒定檢測及加固設計進行分析。

1　工程概況

本工程為某學校的教學樓于1985年設計，為6層鋼筋混凝土框架結構，建筑面積為4243m2，一至五層層高為3.6m、六層層高為4.1m，建筑總高度22.1m，基本柱距、開間尺寸為6.6m×3.6m；根據(jù)《建筑工程抗震設防分類標準》（GB50223-2008）第6.0.8條，本工程抗震設防類別為乙類；本工程抗震設防烈度為7度，抗震等級為二級；基礎形式為鋼筋混凝土柱下獨立基礎，原設計框架及現(xiàn)澆梁板一、二層用300號混凝土，三、四層為250號混凝土，四層以上為200號混凝土，樓梯現(xiàn)澆混凝土均采用200號。水箱間屋頂現(xiàn)澆混凝土用明礬石膨脹劑混凝土，各樓層均為預制板、屋面板為現(xiàn)澆混凝土結構，多孔板選用省標皖G401（一），框架填充墻頂部與框架的拉結按CG329P19⑦節(jié)點施工。防潮層以上的磚墻均采用75號、25號混合砂漿，200寬的墻為空心砌塊墻，120寬的墻為磚墻應沿柱全高每隔500mm設2Ф 6拉筋，現(xiàn)澆板帶凡小于100mm的采用皖G401（一）P7節(jié)點，150mm～190mm現(xiàn)澆板帶放3Ф 10鋼筋再用200號細石混凝土填實。根據(jù)巖土工程勘察報告顯示，本工程場地未發(fā)現(xiàn)影響建筑場地穩(wěn)定性的斷裂構造，已建場地屬穩(wěn)定的建筑場地。合肥市抗震設防烈度7度，設計基本地震加速度值為0.10g，地震分組為第一組。已建場地覆蓋層深度約28.0～30.0m，建筑場地下20.0m深度范圍內場地土類型為中硬土，綜合判定建筑場地為對抗震有利的Ⅱ類建筑場地。

2　抗震鑒定檢測結論

根據(jù)《建筑抗震鑒定標準》第1.0.4及1.0.5條，本工程可按后續(xù)使用年限為40年的B類建筑進行抗震鑒定。

現(xiàn)場結構構件的混凝土強度實測結果如下：一層柱現(xiàn)齡期混凝土批量強度推定值為26.5MPa，二層柱現(xiàn)齡期混凝土批量強度推定值為26.3MPa，三層柱現(xiàn)齡期混凝土批量強度推定值為26.4MPa，四層柱現(xiàn)齡期混凝土批量強度推定值為26.4MPa，五層柱現(xiàn)齡期混凝土批量強度推定值為29.4MPa，六層柱現(xiàn)齡期混凝土批量強度推定值為24.3MPa，一層頂梁現(xiàn)齡期混凝土批量強度推定值為27.3MPa，二層頂梁現(xiàn)齡期混凝土批量強度推定值為23.5MPa，三層頂梁現(xiàn)齡期混凝土批量強度推定值為25.0MPa，四層頂梁現(xiàn)齡期混凝土批量強度推定值為28.7MPa，五層頂梁現(xiàn)齡期混凝土批量強度推定值為27.0MPa，六層頂梁現(xiàn)齡期混凝土批量強度推定值為23.5MPa。

根據(jù)混凝土強度實測結果及現(xiàn)場查勘情況，對本工程進行了建模整體計算及結構構造分析，抗震鑒定檢測結果如下。

①地基基礎：現(xiàn)場檢測時查看上部主體結構未見因不均勻沉降引起的裂縫和傾斜等異常現(xiàn)象，基礎無腐蝕、酥堿、松散和剝落，該地基基礎可評為無嚴重靜載缺陷，地基基礎滿足B類抗震鑒定要求。

②本工程總高度22.1m，層數(shù)為6層，滿足B類現(xiàn)澆鋼筋混凝土房屋適用的最大高度55m的要求；建筑物平面、立面布置規(guī)則連續(xù)，為雙向多跨框架結構，滿足要求。

③本工程結構構件實測強度等級均滿足B類現(xiàn)澆鋼筋混凝土房屋最低C20的要求，結構構件的實測截面尺寸均符合圖紙要求。

④本工程縱向框架梁加密區(qū)箍筋直徑為6mm，不滿足《建筑抗震鑒定標準》第6.3.4-3條的加密區(qū)箍筋最小直徑為8mm的規(guī)定；框架柱加密區(qū)箍筋直徑為6mm，不滿足《建筑抗震鑒定標準》第6.3.5-2條的加密區(qū)箍筋最小直徑為8mm的規(guī)定。

⑤現(xiàn)場檢測時，經(jīng)鑿除預制板端部接縫處水泥砂漿找平層后發(fā)現(xiàn)預制板“胡須筋”被彎折成直角，連接構造不滿足要求。

⑥現(xiàn)場檢測時發(fā)現(xiàn)部分砌體填充墻與框架梁柱交接處開裂（突出屋頂?shù)臉翘蓍g填充墻與梁柱交接處開裂現(xiàn)象較嚴重），填充墻與柱交接處拉結筋放置較少；經(jīng)鑿除框架梁與填充墻交接處墻體粉刷層后，發(fā)現(xiàn)砌體填充墻墻頂與框架梁未緊密結合且墻長大于5m墻頂部與梁無拉結措施，不滿足《建筑抗震鑒定標準》第6.3.9-3條的規(guī)定。

⑦計算顯示顯示，部分框架柱的軸壓比大于《建筑抗震鑒定標準》第6.3.2-3條最大0.8的規(guī)定；框架柱的配筋率滿足《建筑抗震鑒定標準》第6.3.5-1條最小0.7的規(guī)定。

⑧計算顯示顯示，部分框架梁的抗彎承載力不滿足要求，部分懸挑梁的抗彎截面超筋。

3　加固設計對策

根據(jù)抗震鑒定檢測結果及原始設計施工圖紙，針對存在的問題采取相應的加固對策，具體加固方法及實施步驟如下。

①加密區(qū)箍筋直徑不滿足《建筑抗震鑒定標準》規(guī)定的縱向框架梁，采取在框架梁加密區(qū)粘貼帶鋼板錨固的碳纖維布U形箍加固，根據(jù)《混凝土結構加固設計規(guī)范》10.3.3條公式Vbf=φ vbffAfhf/sf計算能補充由于原箍筋直徑不夠所造成的抗剪承載力差值，U形箍的粘貼高度延伸至樓板底面，U形箍的凈間距不應大于0.7×100=70mm，取50mm。

②加密區(qū)箍筋直徑不滿足《建筑抗震鑒定標準》規(guī)定的框架柱，采取在框架柱加密區(qū)粘貼碳纖維布環(huán)形箍加固，根據(jù)《混凝土結構加固設計規(guī)范》10.5.2條公式Vcf=φ vcffAfh/sf計算能補充由于原箍筋直徑不夠所造成的抗剪承載力差值，環(huán)形箍的搭接長度為200mm，環(huán)形箍的凈間距不應大于0.7×100=70mm，取50mm。

③連接不滿足要求的預制板，采取板面增設40mm厚鋼筋混凝土后澆疊合層加固，疊合層混凝土采用C20細石混凝土，疊合層內預制板受力方向配置直徑8@150的通長受力鋼筋，非受力方向配置直徑6@200的構造鋼筋；為增強新舊混凝土粘結咬合能力，板面應鑿毛，吹凈灰粉，并涂混凝土界面結合劑一道；預制板縫的疏松混凝土應鑿除，重新灌注C20細石混凝土。

④填充墻與主體結構連接不滿足要求時，部分填充墻拆除后按《建筑抗震鑒定標準》第6.3.9-3條的規(guī)定重新砌筑，連接筋化學植筋錨固于原結構中；樓梯間填充墻采取鋼絲網(wǎng)砂漿面層法加強加固。

⑤框架柱的軸壓比大于0.8且不大于0.9時，根據(jù)《混凝土結構加固設計規(guī)范》10.4.2條，本工程框架柱的截面為400×500，l/d=3600/400=9<14，截面高寬比為500/400=1.25<1.5，截面高度500<600，故可采用沿其全高無間隔地環(huán)向連續(xù)粘貼碳纖維布的方法（簡稱環(huán)向圍束法）進行加固；根據(jù)《混凝土結構加固設計規(guī)范》10.4.3條計算，加固后能滿足軸壓比小于0.8的要求；碳纖維布環(huán)向圍束的粘貼層數(shù)對本工程的矩形截面柱不應少于3層，每一層環(huán)向圍束螺旋狀纏繞時，需保證上下層搭接50mm寬；環(huán)向圍束截斷點的延伸長度不應小于200mm，各層環(huán)向圍束的搭接位置應相互錯開，可采用正反纏繞的方法實現(xiàn)；框架柱四角保護層應鑿除，并打磨成圓角，圓化半徑不應小于25mm。

框架柱軸壓比大于0.9時，采用四面增設鋼筋混凝土圍套加固，根據(jù)《混凝土結構加固設計規(guī)范》5.4.1及5.4.2條計算加大截面以后的框架柱配筋，根據(jù)《混凝土結構設計規(guī)范》11.4.16條計算加大截面以后的軸壓比滿足要求；新增截面部分厚度為100mm，采用比原設計高一等級混凝土澆筑而成，原混凝土表面應采取鑿毛處理并涂刷結構界面劑以保證新舊混凝土共同工作；框架柱新增截面部分新增的縱向鋼筋下端化學植筋錨入獨立基礎中25d，上端穿過樓板在板面處封頂錨固；節(jié)點部分即梁柱交接區(qū)段，為減少箍筋穿梁鉆孔的工作量和對原結構的損傷，箍筋按nAsvfyv/s等效換算為直徑和間距較大的等代筋，等代筋間距調整為200。

⑥框架梁的抗彎承載力不滿足要求時，采取梁底粘貼碳纖維布法補充梁底配筋量不足，達到提高梁跨中正截面受彎承載力的目的，具體要求如下：首先根據(jù)檢測結果，本工程梁的實測強度均大于C15，且混凝土表面的正拉粘結實驗顯示強度不低于1.5MPa，滿足粘貼碳纖維布加固的條件；碳纖維布加固前應采取措施卸除作用在結構上的活荷載；根據(jù)《混凝土結構加固設計規(guī)范》10.2.3條計算需要粘貼的碳纖維布量，且需保證梁加固后，其正截面受彎承載力的提高幅度不應超過40%；梁底粘貼的碳纖維布應延伸至梁的支座邊緣，且應在碳纖維布的端部（包括截斷處）及集中荷載作用點的兩側，設置碳纖維布的U形箍或橫向壓條；碳纖維布的表面應進行防護處理，表面防護材料應對纖維及膠粘劑無害，且應與膠粘劑有可靠的粘結強度及相互協(xié)調的變形性能。

懸挑梁超筋時，采取梁下增設現(xiàn)澆鋼筋混凝土疊合層法加固，加大的高度根據(jù)計算確定，梁底新增2根直徑14的縱向受壓構造鋼筋，新增箍筋規(guī)格同加固的原梁箍筋，與原箍筋采用焊接連接，新增的混凝土強度比原設計提高一個等級采用，新舊混凝土界面涂刷結構界面劑并采用構造鋼筋植筋加強連接。

4　結語

本文通過具體的工程實例，闡述了量大面廣的學校教學樓抗震鑒定檢測及加固設計的具體內容及重點，解決了老舊的學校內相關建筑由于抗震設防分類提高帶來的安全問題，按以上內容處理后，能滿足老舊的學校內相關建筑后續(xù)使用年限內的抗震安全性。

[1]GB50223-2008，建筑工程抗震設防分類標準[S].

[2]GB50367-2013，混凝土結構加固設計規(guī)范[S].

[3]13G311-1，混凝土結構加固構造[S].

[4]GB50023-2009，建筑抗震鑒定標準[S].

[5]JGJ116-2009，建筑抗震加固技術規(guī)程[S].

TU746.3

B

1007-7359(2016)03-0106-03

10.16330/j.cnki.1007-7359.2016.03.037

方昉（1982-），男，安徽廬江人，畢業(yè)于安徽建筑大學，學士，工程師。