上海某小學(xué)砌體教學(xué)樓抗震加固設(shè)計(jì)

呂寶龍
　　（上海寶冶集團(tuán)有限公司工程設(shè)計(jì)中心，上海200941）
　　摘 要：本文以某小學(xué)砌體教學(xué)樓為例，對抗震鑒定報(bào)告指出的結(jié)構(gòu)存在的具體問題，給出了有針對性的解決方法，以提高結(jié)構(gòu)整體抗震能力為目標(biāo)，給出了砌體結(jié)構(gòu)的抗震加固設(shè)計(jì)方法及部分節(jié)點(diǎn)詳圖，為今后砌體結(jié)構(gòu)的抗震加固設(shè)計(jì)提供參考。
　　關(guān)鍵詞：砌體結(jié)構(gòu) 抗震加固；板墻加固；鋼絲網(wǎng)砂漿面層加固

　　1 引 言
　　2008年5月12日，四川汶川發(fā)生里氏8級強(qiáng)烈地震，大量中小學(xué)教育建筑損毀嚴(yán)重，中小學(xué)建筑的抗震質(zhì)量問題引起政府和社會高度關(guān)注。2009年4月1日，國務(wù)院總理溫家寶主持召開國務(wù)院常務(wù)會議，會議決定正式啟動(dòng)全國中小學(xué)校舍安全工程。用三年時(shí)間，對地震重點(diǎn)監(jiān)視防御區(qū)、七度以上地震高烈度區(qū)、洪澇災(zāi)害易發(fā)地區(qū)、山體滑坡和泥石流等地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)地區(qū)的各級各類城鄉(xiāng)中小學(xué)存在安全隱患的校舍進(jìn)行抗震加固、遷移避險(xiǎn)，提高綜合防災(zāi)能力，使學(xué)校校舍達(dá)到重點(diǎn)設(shè)防類抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)，并符合其他防災(zāi)避險(xiǎn)安全要求。由此，全國范圍內(nèi)開展了中小學(xué)抗震鑒定加固工作。
　　2 工程概況
　　上海市某小學(xué)教學(xué)樓建于1989年，房屋現(xiàn)狀與檔案資料基本相符，自建成后荷載及使用功能均無較大改變，無結(jié)構(gòu)加層、改建及擴(kuò)建現(xiàn)象。教學(xué)樓平面基本呈U形，三條抗震縫將結(jié)構(gòu)分成四個(gè)獨(dú)立的單體。房屋總層數(shù)為5層，室內(nèi)外高差為0.6m，一至四層層高3.5m，五層層高3.55m，女兒墻高0.85m，總高約19.0m。長約60.92m，寬約47.0m，其建筑面積約為3059m2,其平面如圖1. 房屋結(jié)構(gòu)形式為砌體結(jié)構(gòu)，采用條形基礎(chǔ)，墻體采用普通燒結(jié)磚砌筑，承重墻厚度為240mm，樓板為預(yù)制多孔板厚120，設(shè)置有圈梁和構(gòu)造柱?？拐鹪O(shè)防烈度為7度，乙類設(shè)防。

　　注：本表格為抗震鑒定報(bào)告內(nèi)容，筆者認(rèn)為，根據(jù)《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》（GB50023-2009），7度乙類建筑普通磚砌體高度限值應(yīng)為18m。房屋高度應(yīng)不含女兒墻高度，為18.15m。
　　3 抗震鑒定
　　《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》（GB50023-2009）規(guī)定乙類建筑在抗震設(shè)防烈度為6～8度時(shí)，應(yīng)按比本地區(qū)設(shè)防烈度提高一級的要求核查其抗震措施，抗震驗(yàn)算應(yīng)按不低于本地區(qū)設(shè)防烈度進(jìn)行。因此，該房屋按8 度進(jìn)行抗震構(gòu)造核查，按7度進(jìn)行抗震驗(yàn)算。根據(jù)《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》（GB50023-2009），建于90年代前的房屋，后續(xù)使用年限定為30年，按A類房屋進(jìn)行抗震鑒定。
　　3.1 抗震鑒定結(jié)論
　?。?）房屋主要損傷是外走廊地板開裂、室內(nèi)地板通長裂縫和墻面滲水受潮等；
　?。?）根據(jù)房屋不均勻沉降檢測結(jié)果，基礎(chǔ)局部傾斜為向西1.58‰，小于《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007-2002）關(guān)于同類建筑基礎(chǔ)局部傾斜的限值（2‰）；（由于沉降觀測包含施工誤差，此數(shù)據(jù)僅作參考）；
　?。?）根據(jù)傾斜檢測結(jié)果，教學(xué)樓房屋結(jié)構(gòu)墻體最大傾斜率為向西1.11‰，小于《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007-2002）關(guān)于同類建筑基礎(chǔ)整體傾斜的限值（4‰），基礎(chǔ)無靜載缺陷；
　?。?）教學(xué)樓結(jié)構(gòu)砂漿實(shí)測強(qiáng)度推定值一層為M2.3，其余樓層為M2.5，不滿足規(guī)范要求；磚強(qiáng)度推定值為MU10；
　?。?）由《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》（GB50023-2009）知，教學(xué)樓房屋抗震構(gòu)造措施中有多項(xiàng)規(guī)定明顯不符合現(xiàn)行規(guī)范要求，房屋的綜合抗震能力不滿足抗震鑒定要求。具體問題詳見表1。
　　4 抗震加固設(shè)計(jì)
　　4.1 加固設(shè)計(jì)
　　房屋抗震承載力不滿足要求時(shí)，有如下加固方法：（1）拆砌或增設(shè)抗震墻，（2）修補(bǔ)和灌漿，（3）面層或板墻加固，（4）外加柱加固，（5）包角或鑲邊加固，（6）支撐或支架加固。為便于校安工程順利推進(jìn)，當(dāng)?shù)亟M織專家討論形成校安工程加固設(shè)計(jì)指導(dǎo)意見：原則上除明顯靜載缺陷外，盡可能不對基礎(chǔ)進(jìn)行大范圍的加固；對磚混結(jié)構(gòu)加固優(yōu)先采用鋼絲網(wǎng)水泥砂漿面層加固；對未設(shè)或少設(shè)構(gòu)造柱、圈梁的磚混房屋，應(yīng)增設(shè)必要的構(gòu)造柱、圈梁或拉桿，以提高房屋結(jié)構(gòu)的整體性。
　　在符合國家及地方規(guī)范的前提下，根據(jù)專家指導(dǎo)意見，對本工程采取如下加固設(shè)計(jì)：
　　1）本房屋沉降量及房屋傾斜均在規(guī)范允許的范圍以內(nèi)，基礎(chǔ)無靜載缺陷，且多年來基礎(chǔ)已經(jīng)穩(wěn)定，承載力尚有一定提高，故基礎(chǔ)不進(jìn)行加固。
　　2）本建筑高寬比超出限值較大、高度稍超過規(guī)范限值，應(yīng)改變結(jié)構(gòu)體系或減少層數(shù)。由于學(xué)校不允許減少層數(shù)且不能改變結(jié)構(gòu)布局，設(shè)計(jì)上考慮采用混凝土板墻加固，根據(jù)《建筑抗震加固技術(shù)規(guī)程》，板墻雙面厚度不小于140時(shí)可按剪力墻考慮，相當(dāng)于改變?yōu)榧袅Y(jié)構(gòu)體系。板墻加固同時(shí)解決了抗震橫墻間距不滿足規(guī)范的問題?？紤]到板墻加固施工難度大，造價(jià)高，且結(jié)構(gòu)自重增加大，故決定僅橫墻端部2m 范圍采用雙面混凝土板墻加固（單側(cè)70mm厚c20細(xì)石混凝,豎向筋10@150,水平筋Φ6@150，拉筋sΦ8@900），其余均采用鋼筋網(wǎng)砂漿面層加固（40mm厚M10水泥砂漿，Φ4@120鋼筋網(wǎng)片，拉筋sΦ6@900）。按此方法進(jìn)行加固，采用PKPM加固模塊復(fù)核計(jì)算，整體抗震能力滿足要求。
　　3）外墻四角，大房間內(nèi)、外墻交接處，樓梯間等必須設(shè)置構(gòu)造柱處，增設(shè)構(gòu)造柱。采用鋼絲網(wǎng)水泥砂漿加固時(shí)，根據(jù)《建筑抗震加固技術(shù)規(guī)程》條文說明，可以利用面層中的配筋加強(qiáng)帶起構(gòu)造柱圈梁的約束作用，在外墻四角，大房間內(nèi)、外墻交接處，樓梯間四角及梯段兩端部位加強(qiáng)鋼筋，并配置U形箍筋可靠拉結(jié)墻體兩側(cè)的加強(qiáng)筋，如圖2.

　　原結(jié)構(gòu)每層均設(shè)有圈梁，故樓層處未再設(shè)置加強(qiáng)鋼筋。

　　4）預(yù)制樓板無整澆層加固處理方法。根據(jù)專家組意見，預(yù)制樓板增設(shè)整澆層時(shí)有兩個(gè)難以避免的問題：一是鏟除原有面層時(shí)施工難度大，而且會對預(yù)制板造成嚴(yán)重的破壞；二是50mm混凝土整澆層重量大，會明顯增加房屋自重，加大地震時(shí)的地震力，且會對基礎(chǔ)產(chǎn)生不利影響。預(yù)制板地震時(shí)的破壞主要是支座部位斷裂脫落，根據(jù)上海市校安工程的經(jīng)驗(yàn)，決定在預(yù)制板板底周邊增加角鋼支座，增加預(yù)制板的擱置長度，同時(shí)加強(qiáng)樓層處的拉結(jié)整體作用，提高抗震能力。角鋼應(yīng)在錨固點(diǎn)處設(shè)置加勁肋。如圖3。

　　經(jīng)鑒定檢測，預(yù)制板本身質(zhì)量較好，無明顯缺陷，故設(shè)計(jì)僅提出對個(gè)別有損壞的預(yù)制板進(jìn)行碳纖維布加固。
　　5）外走廊懸挑梁承載力不足，采用加大截面法進(jìn)行加固。如圖6。

　　6）窗間墻寬度過小及抗震能力不滿足要求的墻段，采用了鋼絲網(wǎng)砂漿面層加固，保證其地震作用下不發(fā)生脆性倒塌。對原構(gòu)件非結(jié)構(gòu)裂縫處要求填充環(huán)氧樹脂并外貼碳纖維進(jìn)行修補(bǔ)。
　　7）加固后要求加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的沉降觀測。
　　4.2 施工過程中的問題處理
　　在拆除墻體裝飾層時(shí)，由于施工不當(dāng)，造成墻體破壞嚴(yán)重，尤其窗間墻小墻肢，如圖4、圖5。發(fā)現(xiàn)此問題后，設(shè)計(jì)要求對破壞嚴(yán)重墻體采取支模后灌灌漿料進(jìn)行加固。
　　5 抗震加固效果
　　該項(xiàng)目施工圖圖紙順利通過了審圖部門的審查，施工也通過了竣工驗(yàn)收，目前已投入使用一年多。沉降觀測結(jié)果正常，使用過程中一切正常，加固效果較好。
　　6 結(jié)論和建議
　　房屋結(jié)構(gòu)抗震加固設(shè)計(jì)之前，應(yīng)全面收集房屋的原始設(shè)計(jì)資料、改擴(kuò)建資料，進(jìn)行房屋質(zhì)量檢測和抗震鑒定，在全面正確地了解房屋現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，針對存在的問題，選擇經(jīng)濟(jì)合理、不損壞原有結(jié)構(gòu)并且施工方便的加固方法。
　　砌體結(jié)構(gòu)抗震加固設(shè)計(jì)應(yīng)從結(jié)構(gòu)整體考慮，在保證整體抗震承載力滿足的前提下，局部小墻肢抗震承載力計(jì)算無法通過時(shí)可以忽略，但必須對該局部位置進(jìn)行構(gòu)造加強(qiáng)，保證其在地震時(shí)不發(fā)生倒塌。
　　墻體抗震承載力不足時(shí)，優(yōu)先考慮面層或鋼絲網(wǎng)面層加固，其對原結(jié)構(gòu)剛度及荷載增加影響較小?；炷涟鍓庸逃捎谂c原磚墻彈性模量等指標(biāo)相差過大，應(yīng)盡量避免使用。本工程由于高度超限、房屋高寬比超限較多，須改變結(jié)構(gòu)體系，不得已才采用。
　　加固工程的施工必須由具備特種施工資質(zhì)的專業(yè)施工隊(duì)伍完成。所有的施工工藝及流程，應(yīng)符合國家現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)以及設(shè)計(jì)的要求。
　　參考文獻(xiàn)
　　[1] 信任，姚繼濤. 多層砌體結(jié)構(gòu)墻體典型抗震加固技術(shù)和方法[J]. 西安建筑科技大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2010，42(3)：251～255
　　[1] 蘇迎社，陳林. 中小學(xué)多層砌體結(jié)構(gòu)房屋典型抗震加固設(shè)計(jì)[J].工程抗震與加固改造，2011，33(3):88~91
　　[1] JGJ 116-2009 建筑抗震加固技術(shù)規(guī)程[S]
　　[1] GB 50023-2009 建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)[S]
　　[1] GB 50011-2010 建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范[S]
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