某中學(xué)校舍抗震鑒定及加固設(shè)計(jì)實(shí)例

何祿源 崔朋勃 薛學(xué)濤

1河南省建筑科學(xué)研究院有限公司（450053）2河南省建筑工程質(zhì)量檢驗(yàn)測試中心站有限公司（450053）

1 工程概況

河南省鄭州市某中學(xué)校舍建于1985年，主體結(jié)構(gòu)形式為磚混結(jié)構(gòu)，地上4層，層高3.2 m，總高度12.8 m，建筑面積約2 980.6 m2，建筑平面呈矩形，結(jié)構(gòu)平面布置圖如圖1所示。使用功能為學(xué)生宿舍樓，目前正在使用中[1]。

圖1 標(biāo)準(zhǔn)層平面布置圖

該建筑抗震設(shè)防裂縫為7度，設(shè)計(jì)基本地震加速度值0.15 g，設(shè)計(jì)地震分組第二組，建筑場地類別Ⅲ類，特征周期值0.55 s。

由于甲方擬利用假期時(shí)間對(duì)該建筑進(jìn)行裝修翻新，為了解該建筑現(xiàn)狀，保證房屋結(jié)構(gòu)安全及后續(xù)裝修方案的可行，受甲方委托，檢測鑒定單位對(duì)該建筑進(jìn)行了檢測鑒定，在此基礎(chǔ)上，通過計(jì)算分析，合理選取加固設(shè)計(jì)方案，在保證房屋結(jié)構(gòu)安全性的基礎(chǔ)上有效縮短工期和成本。

2 結(jié)構(gòu)檢測

依據(jù)國家現(xiàn)行有關(guān)規(guī)范及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)該建筑主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了現(xiàn)場檢測，主要檢測內(nèi)容包括:結(jié)構(gòu)平面布置、混凝土強(qiáng)度檢測、混凝土構(gòu)件鋼筋數(shù)量檢測、混凝土構(gòu)件鋼筋保護(hù)層厚度檢測、磚強(qiáng)度檢測、砌筑砂漿強(qiáng)度檢測、整體垂直度檢測、外觀調(diào)查及其他影響房屋結(jié)構(gòu)安全的因素。

該建筑基礎(chǔ)形式為條形基礎(chǔ)，未發(fā)現(xiàn)基礎(chǔ)有明顯的開裂及變形現(xiàn)象。上部結(jié)構(gòu)未發(fā)現(xiàn)明顯地基基礎(chǔ)不均勻沉降引起的墻體裂縫及變形。建筑地基和基礎(chǔ)使用正常，地基主要受力層范圍內(nèi)不存在軟弱土、液化土和嚴(yán)重不均勻土層，地基基礎(chǔ)基本完好。

該建筑樓梯間設(shè)置有混凝土梁，墻體未設(shè)置圈梁及構(gòu)造柱，除衛(wèi)生間采用現(xiàn)澆板外，樓面及屋面均采用預(yù)制板[2]。

經(jīng)現(xiàn)場檢測所采集數(shù)據(jù)如下:

該建筑混凝土構(gòu)件現(xiàn)齡期混凝土強(qiáng)度推定值為25.0~26.4 MPa；該建筑砌筑砂漿強(qiáng)度推定值為1.5~5.1 MPa；該建筑燒結(jié)磚抗壓強(qiáng)度平均值為9.32~10.43 MPa；該建筑整體垂直度滿足規(guī)范要求。

3 抗震鑒定

《建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50223—2008）中第6.0.8條規(guī)定:“教育建筑中，幼兒園、小學(xué)、中學(xué)的教學(xué)用房以及學(xué)生宿舍和食堂，抗震設(shè)防類別不應(yīng)低于重點(diǎn)設(shè)防類”。第3.0.2條規(guī)定:“重點(diǎn)設(shè)防類，應(yīng)按高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度一度的要求加強(qiáng)其抗震措施”。

依據(jù)《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50023—2009）中第1.0.4的規(guī)定，現(xiàn)有建筑應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要和可能，按下列規(guī)定選擇其后續(xù)使用年限[3]。

在20世紀(jì)70年代及以前建造經(jīng)耐久性鑒定可繼續(xù)使用的現(xiàn)有建筑，其后續(xù)使用年限不應(yīng)少于30年；在20世紀(jì)80年代建造的現(xiàn)有建筑，宜使用40年或更長，且不得少于30年。

在20世紀(jì)90年代（按當(dāng)時(shí)施行的抗震設(shè)計(jì)規(guī)范系列設(shè)計(jì)）建造的現(xiàn)有建筑，后續(xù)使用年限不宜少于40年，條件許可時(shí)使用50年。

在2001年以后（按當(dāng)時(shí)施行的抗震設(shè)計(jì)規(guī)范系列設(shè)計(jì)）建造的現(xiàn)有建筑，后續(xù)使用年限宜采用50年。

依據(jù)《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50023—2009）中第1.0.5的規(guī)定，不同后續(xù)使用年限的現(xiàn)有建筑，其抗震鑒定方法應(yīng)符合下列要求。

后續(xù)使用年限30年的建筑（簡稱A類建筑），應(yīng)采用本標(biāo)準(zhǔn)各章規(guī)定的A類建筑抗震鑒定方法。

后續(xù)使用年限40年的建筑（簡稱B類建筑），應(yīng)采用本標(biāo)準(zhǔn)各章規(guī)定的B類建筑抗震鑒定方法。

后續(xù)使用年限50年的建筑（簡稱C類建筑），應(yīng)按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50011的要求進(jìn)行抗震鑒定[4]。

該建筑抗震設(shè)防烈度為7度，抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)為重點(diǎn)設(shè)防類。根據(jù)《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50023—2009）的相關(guān)規(guī)定，該建筑建于1985年，后續(xù)使用年限采用40年，應(yīng)采用B類建筑抗震鑒定方法進(jìn)行鑒定。

3.1 抗震措施鑒定

該建筑房屋總高12.8 m，共4層，滿足《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50023—2009）第5.3.1條的規(guī)定。

該建筑各層層高均為3.2 m，滿足《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50023—2009）第5.3.2條的規(guī)定。

該建筑總長53.84 m，總寬13.84 m，總高12.8 m，最大高寬比約為0.94，抗震橫墻最大間距3.3 m，縱橫墻布置基本均勻，豎向上下基本連續(xù)。同一軸線的窗間墻寬度基本均勻，房屋的近端和轉(zhuǎn)角處無樓梯間，滿足《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50023—2009）第5.3.3條的規(guī)定。

抽檢該工程1～4層墻體、混凝土梁，所抽檢磚抗壓強(qiáng)度等級(jí)均大于MU7.5，滿足《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50023—2009）5.3.4條的規(guī)定。所抽檢砌筑砂漿強(qiáng)度等級(jí)部分低于M2.5，不滿足《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50023—2009）5.3.4條的規(guī)定。所抽檢該建筑混凝土梁構(gòu)件的混凝土強(qiáng)度等級(jí)均大于C25，滿足《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50023—2009）

5.3.4 條的規(guī)定[5]。

該建筑墻體布置在平面內(nèi)閉合，墻體內(nèi)無煙道、通風(fēng)道等豎向孔道削弱墻體，滿足《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50023—2009）第5.3.5.1條的規(guī)定。

該建筑外墻四角、樓梯間四角無構(gòu)造柱設(shè)置，不滿足《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50023—2009）第

5.3.5.2 條的規(guī)定。局部內(nèi)縱墻與橫墻交接未設(shè)置構(gòu)造柱，不滿足《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50023—2009）第5.3.5.2條的規(guī)定。

3.2 抗震承載力驗(yàn)算

根據(jù)以上檢測結(jié)果，根據(jù)《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50023—2009）第5.3節(jié)的規(guī)定，對(duì)該建筑抗震承載能力進(jìn)行驗(yàn)算。經(jīng)驗(yàn)算，該建筑抗震承載力不能滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。

4 加固設(shè)計(jì)

采用中國建筑科學(xué)研究院SATWE軟件計(jì)算，該建筑縱、橫墻體抗力與效應(yīng)之比不滿足計(jì)算要求，如圖2所示。針對(duì)原結(jié)構(gòu)的上述問題，加固設(shè)計(jì)時(shí)重點(diǎn)解決原有結(jié)構(gòu)材料強(qiáng)度較低的問題，在不影響建筑使用功能的前提下，提高結(jié)構(gòu)整體性，從而解決該建筑抗震承載力不能滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求的問題[6-8]。

圖2 首層驗(yàn)算結(jié)果

綜合分析結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀和甲方使用要求，結(jié)合后期裝修改造工期要求及成本考量，在不改變原有結(jié)構(gòu)體系的條件下，確定加固措施如下:

1）對(duì)原有墻體采用高延性混凝土面層法加固，如圖3所示。

2）對(duì)圈梁及構(gòu)造柱缺失采用新增組合圈梁和組合構(gòu)造柱法加固，如圖4、圖5所示。

圖3 首層加固平面圖

圖4 新增組合圈梁

加固后的結(jié)構(gòu)各項(xiàng)指標(biāo)均滿足規(guī)范要求，結(jié)構(gòu)布置趨于合理，結(jié)構(gòu)的整體抗震性能得到了合理的改善。

5 結(jié)語

對(duì)于改造加固項(xiàng)目，設(shè)計(jì)前應(yīng)先進(jìn)行主體結(jié)構(gòu)的檢測鑒定，為設(shè)計(jì)提供翔實(shí)的數(shù)據(jù)。加固設(shè)計(jì)方案選取時(shí)，應(yīng)以前期檢測鑒定所提供的數(shù)據(jù)為依據(jù)，結(jié)合甲方改造要求并綜合考慮工期、造價(jià)等客觀因素，在保證建筑物安全性滿足相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的前提下，選擇合理的加固方案，才能取得良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。