單跨框架結構教學樓抗震鑒定及抗震加固設計
——以云南省昭通市昭陽區(qū)某中學為例

冉曦陽

四川省建筑設計研究院有限公司，四川 成都 610000

1 工程概況

某中學教學樓位于云南省昭通市昭陽區(qū)，修建于2000年，為單跨框架結構，建筑面積為1661m2。教學樓共5層，層高3.6m，房屋長37.5m，寬7.8m，2～5層外側有懸挑長度為2.1m的通長外走廊。教學樓標準層結構平面布置圖如圖1所示。

圖1 教學樓標準層結構平面布置圖（單位：mm）

2 現場檢測、調查

2.1 工程資料查閱

教學樓混凝土強度等級均為C25；基礎采用獨立基礎，埋深約1.5m；框架柱尺寸分別為400mm×400mm、400mm×500mm及500mm×500mm；橫向框架梁尺寸分別為250mm×650mm和250mm×750mm；縱向框架梁尺寸分別為250mm×400mm和250mm×600mm；樓板厚度均為90mm。

2.2 現狀調查

教學樓未見不均勻沉降造成的上部結構承重構件開裂現象，未見整體傾斜；框架柱、框架梁、現澆樓板、外走廊挑梁等，均未見開裂、變形。

2.3 現場實體檢測

現場對教學樓結構平面布置及層高進行復核，結果表明，教學樓結構布置、層高與原設計一致；對構件尺寸進行抽樣檢測，結果表明，抽檢框架梁、柱及樓板的尺寸均與原設計一致；對混凝土構件強度采用回彈法進行抽樣檢測，結果表明，抽檢構件混凝土抗壓強度等級均大于C25，滿足設計要求；對構件鋼筋配置進行抽樣檢測，結果表明，抽檢框架梁、柱的主筋根數、箍筋間距均滿足設計要求。

3 抗震鑒定

3.1 教學樓抗震類別及抗震鑒定方法選擇

該工程教學樓的抗震設防類別為乙類；教學樓所在云南省昭通市昭陽區(qū)抗震設防烈度為7度，加速度為0.10g，設計地震分組為第三組。教學樓建成于2000年，該項目后續(xù)使用年限為40年，教學樓應按照B類建筑抗震鑒定方法進行鑒定。

3.2 地基基礎

教學樓上部結構無明顯傾斜，未見因不均勻沉降造成的上部結構承重構件開裂現象，教學樓地基基礎無明顯靜載缺陷，教學樓地基基礎符合抗震要求。

3.3 抗震措施鑒定

教學樓為乙類建筑，抗震等級提高一度確定抗震等級，根據《建筑抗震鑒定標準》（GB 50023—2009）房屋框架結構抗震等級為二級。按照規(guī)范要求對原結構抗震措施進行核查，經核查，教學樓有多項抗震措施不滿足要求，核查主要內容如表1所示。

表1 第一級抗震鑒定主要情況

3.4 抗震承載力及變形指標驗算

按照現行國家抗震設計規(guī)范規(guī)定的方法進行結構構件抗震驗算及變形驗算。該框架結構第一周期為扭轉周期，扭轉效應明顯，部分柱軸壓比超過規(guī)范限值，部分梁配筋不足，不滿足規(guī)范要求。

3.5 抗震鑒定結論

教學樓多項抗震措施不滿足規(guī)范要求，部分構件承載力及配筋不滿足規(guī)范要求，結構扭轉效應明顯，綜合評定教學樓抗震性能不滿足規(guī)范要求，需進行抗震加固處理。

4 抗震加固設計

4.1 加固方案選擇

教學樓為單跨框架，一般可選擇新增一排框架柱將單跨框架改為多跨，增設抗震剪力墻或抗震支撐的方案。由于教學樓還存在部分框架柱軸壓比偏大及柱體積配箍率不足的情況，若采用增設支撐或新增框架柱進行加固，仍需對不滿足構造要求的框架柱進行加固，故綜合考慮此次選用增設剪力墻的方式進行結構整體抗震加固。增設剪力墻后，房屋變?yōu)榭蚣?抗震墻結構，框架的抗震等級可降低一級，其抗震措施也可相應降低。

4.2 加固設計

新增抗震墻時間距不應大于24m，分布應盡量均勻、對稱。新增剪力墻均緊靠原框架柱，厚度為250mm，與原框架梁等寬，墻長應盡量保證大于8倍墻厚以免形成短肢剪力墻。

教學樓為乙類建筑，增加剪力墻后，結構體系由純框架變?yōu)榭蚣芗袅Γ藭r框架抗震等級可比原設計降低一級為三級，新增剪力墻抗震等級為二級。結構其余計算參數均按原設計取。經計算教學樓增設剪力墻前后結構的主要整體指標參數對比如表2所示。

表2 加固前后結構主要整體指標參數對比

由表2可知，增設剪力墻后結構第一自振周期變?yōu)槠絼又芷冢抑芷诰黠@變小，結構扭轉效應顯著降低；結構層間位移角、位移比均明顯降低，結構剪重比增大，結構整體剛度變大，抗震性能明顯提高。加固后剪力墻分擔了部分豎向力，各框架柱軸壓比均有所降低，同時由于框架柱抗震等級降低了一級，最小體積配箍率也有所降低，避免了大范圍的框架柱加固。加固后教學樓標準層結構平面布置如圖2所示。

圖2 加固后教學樓標準層結構平面布置圖（單位：mm）

5 結論

（1）對于既有建筑，進行抗震加固前必須進行抗震鑒定，通過抗震鑒定可準確判斷出既有建筑具體不滿足抗震要求的部位，從而為后續(xù)抗震加固提供依據，指明方向。

（2）抗震加固的方式多種多樣，應根據工程的實際情況，選取最合適加固方案進行抗震加固，這樣不僅可以顯著提高結構的抗震性能，還可以縮短施工工期，節(jié)省施工成本。