關(guān)于學(xué)校建筑抗震加固的思考

【關(guān)鍵詞】學(xué)校建筑；抗震設(shè)計(jì)；加固思考

　　1 中小學(xué)校建筑存在的問(wèn)題

　　目前教學(xué)樓存在的主要問(wèn)題：1)沒(méi)有采取抗震構(gòu)造措施，砌體結(jié)構(gòu)無(wú)圈梁及構(gòu)造柱；2)有抗震設(shè)防，但抗震措施沒(méi)有達(dá)到《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011—2010)規(guī)定的要求；3)單面走廊砌體較多；4)樓梯間在兩端；5)砌體結(jié)構(gòu)縱墻承重；6)單跨框架結(jié)構(gòu)，兩方向剛度相差較大；7)施工質(zhì)量差，預(yù)制板無(wú)扒子筋，砌筑砂漿標(biāo)號(hào)低。

　　單面走廊砌體教學(xué)樓只有兩道縱墻，縱墻上門(mén)窗洞較多，對(duì)縱墻的削弱很大，且單面走廊砌體教學(xué)樓高寬比較大，由高烈度的地震作用產(chǎn)生的傾覆力矩所引起的彎曲應(yīng)力超過(guò)磚砌體抗拉強(qiáng)度時(shí)，磚墻就會(huì)開(kāi)裂，是抗震性能稍差的一種結(jié)構(gòu)形式。

　　砌體結(jié)構(gòu)縱墻承重的教學(xué)樓數(shù)目也較多，唐山大地震中，縱墻承重的砌體結(jié)構(gòu)的破壞比橫墻承重、縱橫墻承重結(jié)構(gòu)的破壞都大。

　　單跨框架整體結(jié)構(gòu)缺乏贅余，沒(méi)有多道抗震防線。由于橫向跨度較大，梁截面尺寸較大，設(shè)計(jì)中不容易控制梁的配筋量及樓板對(duì)框架梁的承載力和剛度增大的影響，極易設(shè)計(jì)成強(qiáng)梁弱柱的結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)的延性和耗能能力大大降低，且兩個(gè)方向剛度相差較大，大震中容易倒塌。有的框架結(jié)構(gòu)在外廊的外側(cè)增加了一道框架柱，但由于兩排框架柱相鄰較近，不但沒(méi)有起到多道防線的作用，反而由于兩側(cè)剛度不均，在地震作用下容易造成扭轉(zhuǎn)破壞。

　　總之，由于經(jīng)濟(jì)水平的限制，目前我國(guó)中小學(xué)校舍中絕大部分為砌體結(jié)構(gòu)，而且許多無(wú)抗震設(shè)防，因此對(duì)砌體結(jié)構(gòu)的抗震加固就顯得尤為重要。

　　2 對(duì)教學(xué)建筑的抗震加固設(shè)計(jì)的思考

　　2.1 多層砌體結(jié)構(gòu)教學(xué)樓的震害

　　汶川地震的震害表明，教學(xué)建筑由于沒(méi)有抗震設(shè)防，或雖有抗震設(shè)防但設(shè)計(jì)及施工質(zhì)量不到位，造成許多房屋嚴(yán)重破壞或倒塌。

　　中小學(xué)多層結(jié)構(gòu)教學(xué)樓主要的抗側(cè)力構(gòu)件為磚墻，磚墻的間距一般較大，需要樓板、屋蓋有足夠的強(qiáng)度和剛度，以便傳遞水平地震力并限制墻體的水平位移。但目前校舍預(yù)制板與墻體無(wú)連接，板與板之間的連接不是鋼筋混凝土而是細(xì)石混凝土灌縫，在地震作用下，板無(wú)法起到傳遞地震力的作用，更無(wú)法限制墻體的位移，且還會(huì)在墻體間滑動(dòng)或脫落，容易使樓體倒塌。很多教學(xué)樓縱橫墻無(wú)連接或連接較差、有的校舍無(wú)圈梁及構(gòu)造柱，使校舍在地震作用下外墻與內(nèi)墻拉脫進(jìn)而失穩(wěn)倒塌；還有的校舍窗間墻尺寸較小、砌體強(qiáng)度差，在地震作用下發(fā)生剪切破壞，窗間墻產(chǎn)生斜裂縫或交叉裂縫，進(jìn)而喪失承受豎向荷載的能力，造成樓體倒塌。

　　歷次地震表明，樓梯間在房屋兩端的房屋破壞最嚴(yán)重。89版《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》第五章多層砌體房屋中的第5.1.4條明確規(guī)定：樓梯間不宜設(shè)置在房屋的盡端和轉(zhuǎn)角處。樓梯間最外側(cè)的墻體由于沒(méi)有樓板約束并傳遞地震力，沒(méi)有其他墻體和這道墻共同工作，如遇地震作用，容易首先破壞，該道墻的破壞會(huì)導(dǎo)致樓梯的破壞，從而造成人員無(wú)法逃生。

　　2.2 加固設(shè)計(jì)需要特別注意的有關(guān)規(guī)定

　　《建筑工程抗震設(shè)防分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)》(GB50223—2008)第6.0.8條“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(lèi)別不低于重點(diǎn)設(shè)防類(lèi)”，第3.0.3條“重點(diǎn)設(shè)防類(lèi)，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；但抗震設(shè)防烈度為9度時(shí)應(yīng)按比9度更高的要求采取抗震措施；地基基礎(chǔ)的抗震措施，應(yīng)符合有關(guān)規(guī)定。同時(shí)，應(yīng)按本地區(qū)抗震設(shè)防烈度確定其地震作用。”根據(jù)上述條款，有一部分砌體結(jié)構(gòu)的教學(xué)樓在抗震設(shè)防類(lèi)別變?yōu)橐翌?lèi)后，其圈梁、構(gòu)造柱的設(shè)置位置及圈梁的配筋將不滿(mǎn)足規(guī)范要求，因此需在加固設(shè)計(jì)時(shí)結(jié)合所使用的加固方法考慮進(jìn)行抗震加固。還有的砌體教學(xué)樓層數(shù)及高度超過(guò)了要求，也需進(jìn)行抗震加固。

　　由于外廊式及單面走廊式砌體校舍抗震性能稍差，B類(lèi)砌體應(yīng)根據(jù)《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》(GB50023—2009)第5.3.5條第2款第4項(xiàng)：“外廊式和單面走廊式的多層房屋，應(yīng)根據(jù)房屋增加一層后的層數(shù)，分別按本款第1)～3)項(xiàng)的要求檢查構(gòu)造柱或芯柱，且單面走廊兩側(cè)的縱墻均應(yīng)按外墻處理”的規(guī)定進(jìn)行加固設(shè)計(jì)。

　　2.3 多層砌體結(jié)構(gòu)抗震加固設(shè)計(jì)

　　校舍的加固受限于校舍的實(shí)際情況，往往很難實(shí)現(xiàn)理想的加固方案，如外墻、樓地面的裝修完好，對(duì)于此種情況，宜著重檢查樓板的連接情況，扒子筋是否完好，板縫間是否用鋼筋混凝土填實(shí)以及樓板支承在梁或墻上的長(zhǎng)度是否滿(mǎn)足規(guī)范要求等。優(yōu)先采用不破壞地面裝修的加固方案，如板下加支撐等，以減少樓板在拆除樓面的過(guò)程中的損傷。外墻已裝修完好的砌體校舍可采用單面鋼筋混凝土板墻的方法加固，在教室內(nèi)部增設(shè)板墻，避免破壞外裝修，盡量減少因加固而引起的不必要的浪費(fèi)。

　　當(dāng)層數(shù)和總高度不超過(guò)規(guī)定，但墻體抗震承載力不滿(mǎn)足要求時(shí)，國(guó)標(biāo)圖集《房屋建筑抗震加固(一)(中小學(xué)校舍抗震加固)》(09SG619-1)推薦的加固方法有以下幾種：1)墻體所需要的抗震承載力與綜合抗震承載力的差值＜60%(墻體砌筑砂漿實(shí)際強(qiáng)度等級(jí)為M2.5和M5)、＜50%(墻體砌筑砂漿實(shí)際強(qiáng)度等級(jí)為M7.5)、＜45%(墻體砌筑砂漿實(shí)際強(qiáng)度等級(jí)為M10)時(shí)，可采用鋼筋混凝土板墻加固；單面板墻和雙面板墻加固方法的選擇主要受校舍加固條件的限制，其加固后的墻段提高系數(shù)相同。2)砌體墻經(jīng)計(jì)算，其綜合抗震承載力與現(xiàn)有校舍所需要的抗震承載力相差10%～70%時(shí)，且墻體砌筑砂漿的實(shí)際強(qiáng)度等級(jí)＜M2.5的砌體結(jié)構(gòu)，可采用鋼筋網(wǎng)砂漿面層法加固；由于單面鋼筋網(wǎng)砂漿面層對(duì)砌體強(qiáng)度的提高有限，且加固效果較差，對(duì)于抗震設(shè)防類(lèi)別為乙類(lèi)的中小學(xué)校舍，建議采用雙面鋼筋網(wǎng)砂漿面層法加固。3)實(shí)際圈梁和構(gòu)造柱布置不符合《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》(GB50023—2009)要求或需要加強(qiáng)內(nèi)外墻連接整體性的校舍，可采用外加圈梁-鋼筋混凝土柱的加固方法。采用以上加固方法時(shí)，單面板墻及單面鋼筋網(wǎng)砂漿面層內(nèi)的配筋加強(qiáng)帶不能代替圈梁和構(gòu)造柱。

 

　　當(dāng)校舍總高度及層數(shù)超過(guò)規(guī)定限值時(shí)，應(yīng)采用改變結(jié)構(gòu)體系的加固方案。國(guó)標(biāo)圖集《房屋建筑抗震加固(一)(中小學(xué)校舍抗震加固)》(09SG619-1)介紹的改變結(jié)構(gòu)體系法有兩種方式：雙面普遍加鋼筋混凝土板墻形成組合墻的方法及增設(shè)一定數(shù)量的鋼筋混凝土單面或雙面板墻的方法。此時(shí)水平及豎向配筋加強(qiáng)帶均應(yīng)設(shè)置，且配筋宜按剪力墻結(jié)構(gòu)配筋，墻端、縱橫墻連接處及門(mén)窗洞口邊宜設(shè)置邊緣構(gòu)件。

　　對(duì)于獨(dú)立磚柱，當(dāng)其截面尺寸較小時(shí)，如采用較薄的鋼筋混凝土套加固，由于所增加的剛度有限，在地震作用下，其所承擔(dān)的地震力相對(duì)較小，在進(jìn)行剪力分配時(shí)可忽略不計(jì)，只按組合磚砌體受壓構(gòu)件進(jìn)行配筋的計(jì)算。

　　對(duì)于內(nèi)框架及空斗墻結(jié)構(gòu)的中小學(xué)校舍，由于其抗震性能較差，且即便經(jīng)過(guò)加固其抗震性能的提高依然有限，建議拆除。

　　2.4 加固設(shè)計(jì)及施工單位選擇的重要性

　　抗震加固受現(xiàn)有校舍的條件限制，對(duì)設(shè)計(jì)及施工的要求均較高，因此提高設(shè)計(jì)施工技術(shù)人員的整體素質(zhì)就顯得尤為重要。在調(diào)研中曾發(fā)現(xiàn)，新加固的建筑就沒(méi)有達(dá)到加固效果，主要原因是加固設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)水平有限，沒(méi)有加固需加固的部位或沒(méi)有采用正確的加固方法。建議各省市應(yīng)根據(jù)具體情況，選擇有一定設(shè)計(jì)水平及施工經(jīng)驗(yàn)的專(zhuān)門(mén)的單位進(jìn)行加固設(shè)計(jì)及加固施工，避免由于設(shè)計(jì)及施工不當(dāng)而造成加固效果不佳或達(dá)不到預(yù)期效果的情況出現(xiàn)，避免國(guó)家財(cái)力、物力的損失。

　　3 結(jié)語(yǔ)

　　學(xué)校建筑的抗震加固設(shè)計(jì)及施工的意義特別重大，應(yīng)引起設(shè)計(jì)及施工人員的高度重視，認(rèn)真對(duì)待，并且應(yīng)熟悉相關(guān)規(guī)范的規(guī)定，避免錯(cuò)誤的設(shè)計(jì)及施工造成有嚴(yán)重缺陷的結(jié)構(gòu)，以提高學(xué)校建筑的抗震性。

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