學(xué)校抗震加固
由于學(xué)校建筑存在著不同的建筑結(jié)構(gòu)缺欠,其抗震性能均不滿足當(dāng)前抗震規(guī)范的要求。為保證后續(xù)使用年限內(nèi)建筑的安全使用,均應(yīng)進(jìn)行抗震加固及改造。
經(jīng)抗震調(diào)查及鑒定不滿足抗震要求的主要原因是:
<1>建筑結(jié)構(gòu)形式不滿足抗震要求。我國南方地區(qū)的中小學(xué)校教學(xué)多采用單跨懸挑外廊式框架結(jié)構(gòu)形式。本次調(diào)查有55棟建筑為單跨框架結(jié)構(gòu),占調(diào)查結(jié)構(gòu)總數(shù)的53%,這種結(jié)構(gòu)形式,抗震性能差,冗余度低,地震中容易破壞及倒塌。
<2>結(jié)構(gòu)實(shí)測的混凝土材料強(qiáng)度低,有67棟建筑材料強(qiáng)度達(dá)不到C20,占調(diào)查結(jié)構(gòu)總數(shù)的64%,有的只有C10,不旦小于設(shè)計(jì)值,還低于規(guī)范要求的最小值。由于混凝土材料強(qiáng)度不達(dá)標(biāo),造成抗震承載力的降低,不滿足抗震要求。
<3>由于建筑混凝土材料強(qiáng)度低,梁、柱尺寸選擇不合理,造成結(jié)構(gòu)取載力不足。配筋量偏小的建筑達(dá)46棟,占調(diào)查總數(shù)的44% 。建筑軸壓比不滿足抗震要求的有39棟,占調(diào)查總數(shù)的37%。經(jīng)驗(yàn)算結(jié)構(gòu)變形、層間彈性位移角不滿足要求的有42棟,占調(diào)查總數(shù)的40%。
<4>建筑抗震的結(jié)構(gòu)構(gòu)造措施。由于建筑設(shè)防分類由丙類提升到乙類,構(gòu)造措施要求提高,造成約80%以上結(jié)構(gòu)構(gòu)造措施不符合抗震要求,如梁、柱箍筋直徑及配箍密度不符合要求。建筑抗震分類由二類框架,提升到一類框架,也造成相應(yīng)的構(gòu)造措施不滿足抗震要求。
<5>建筑物的非承重結(jié)構(gòu)不滿足抗震要求,如八十年代建筑框架結(jié)構(gòu)的填充墻多采用粘土磚墻,由于重量大,剛度大,使框架結(jié)構(gòu)振動周期減小,提高了地震力還容易形成短柱,地震中使結(jié)構(gòu)柱受到破壞。特別是墻與柱的拉結(jié)不好時易造成填充墻坍塌破壞。有的建筑物女兒墻超高,也未設(shè)置錨固,拉結(jié)構(gòu)造差,地震中極易塌落傷人。建筑非承重結(jié)構(gòu)不滿足抗震要求的約占調(diào)查總數(shù)的20%。
通過抗震調(diào)查及鑒定得出結(jié)論:國務(wù)院要求對全國的中小學(xué)校校舍進(jìn)行抗震鑒定加固改造的決定是非常正確和及時的,只有按要求做好這項(xiàng)工作,才能保證校舍的安全使用,達(dá)到防震減災(zāi)的要求。
中小學(xué)?蚣芙Y(jié)構(gòu)房屋抗震加固的方案選擇
(一)框架結(jié)構(gòu)房屋抗震加固方案選擇要求
(1)學(xué)校建筑抗震加固的依據(jù)是抗震鑒定報(bào)告
加固應(yīng)依據(jù)鑒定報(bào)告的結(jié)論及應(yīng)達(dá)到的安全目標(biāo)進(jìn)行。加固方案的選擇應(yīng)依據(jù)房屋的實(shí)際情況。針對鑒定報(bào)告給出的不滿足抗震要求的具體項(xiàng)目,選擇安全,可靠,經(jīng)濟(jì),合理的加固方案,同時還應(yīng)考慮施工周期及場地等學(xué)校固有的因素及要求。應(yīng)以學(xué)生為本,教學(xué)為本的原則去考量抗震加固方案的選擇。
(2)框架結(jié)構(gòu)房屋的加固方案應(yīng)符合抗震加固的基本要求
分別采用提高結(jié)構(gòu)主要構(gòu)件抗震承載力,增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的變形能力或采用改變結(jié)構(gòu)體系而不加固框架結(jié)構(gòu)自身構(gòu)件的方案。
(3)加固框架結(jié)構(gòu)應(yīng)避免形成短柱,短梁及強(qiáng)梁弱柱,因加固方案不合理導(dǎo)致震害加重現(xiàn)象。
(4)若采用綜合抗震能力指數(shù)進(jìn)行抗震驗(yàn)算時,加固后樓層屈服強(qiáng)度系數(shù),體系影響系數(shù)和局部影響系數(shù)應(yīng)根據(jù)房屋加固后的狀態(tài)計(jì)算和取值的承載能力和變形能力。
(二)框架結(jié)構(gòu)抗震加固方案的選擇
框架結(jié)構(gòu)房屋抗震鑒定確定不滿足抗震要求時,應(yīng)進(jìn)行加固改造,對于抗震加固改造方案的選擇,應(yīng)依據(jù)鑒定報(bào)告給出不滿足抗震要求的原因及建筑物的實(shí)際情況等綜合驗(yàn)證,比較確定,一般可選擇下列加固方法:
單向框架應(yīng)加固為雙向框架,通過加強(qiáng)建筑的樓屋蓋的整體性,同時增設(shè)抗震墻,抗震支撐等抗側(cè)力構(gòu)件,使房屋在雙向均應(yīng)滿足抗震承載力及剛度要求
單跨框架結(jié)構(gòu)體系不合理,不滿足抗震要求。應(yīng)改造成多跨框架或通過增加剪力墻改變結(jié)構(gòu)體系,變框架結(jié)構(gòu)為框架剪力墻結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)新增剪力墻的間距應(yīng)小于規(guī)定間距。
增設(shè)鋼筋混凝土抗震墻的加固方法是改變結(jié)構(gòu)體系的加固法,在框架結(jié)構(gòu)抗震加固中經(jīng)常采用,通過加固框架結(jié)構(gòu)體系變?yōu)榭蚣芸拐饓Y(jié)構(gòu)體系,該加固法的主要優(yōu)點(diǎn)是:
a、地震作用絕大部分由抗震墻承擔(dān),框架結(jié)構(gòu)受力大幅度減小。
b、增設(shè)抗震墻提高了結(jié)構(gòu)的整體剛度,減小了地震作用下的結(jié)構(gòu)變形。
c、由于結(jié)構(gòu)體系的改變,降低了對原框架抗震構(gòu)造措施的要求,使結(jié)構(gòu)整體滿足了抗震要求
d、該加固方法避免了對框架梁、柱的逐個加固減少了工作量。
增加剪力墻加固方法的缺點(diǎn)主要是:新增抗震墻設(shè)置基礎(chǔ) 。一般基礎(chǔ)埋深應(yīng)與原結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)持平,造成基礎(chǔ)開挖及施工工程量增大。
框架柱,梁的配筋,軸壓比及剛度不符合鑒定要求時,一般常用增大截面法加固,可選擇現(xiàn)澆鋼筋混凝土套或鋼構(gòu)套及鋼絞線網(wǎng)聚合物砂漿面層加固法。當(dāng)只單純的配筋不足,變形滿足要求時可采用粘貼鋼板或碳纖維布加固法。增大截面加固法更實(shí)用是框架結(jié)構(gòu)常用的加固方法。但該方法特別是混凝土柱的加固。拆除相鄰的填充墻及破壞墻與柱的拉結(jié),增加加固后充填墻恢復(fù)的工作量。
房屋剛度較弱或明顯不均勻有扭轉(zhuǎn)效應(yīng)時,常選擇增設(shè)鋼筋混凝土抗震墻或翼墻加固,有時為減小地震效應(yīng),降低地震烈度也可設(shè)置消能減震裝置如耗能器,消能支撐等進(jìn)行抗震加固。
當(dāng)框架梁柱實(shí)際受彎承載力的關(guān)系,不符合鑒定要求時,(不符合強(qiáng)柱弱梁原則)采用鋼構(gòu)套,現(xiàn)澆鋼筋混凝土套或粘貼鋼板等方法加固框架柱,亦應(yīng)對加固后的結(jié)構(gòu),驗(yàn)算在罕遇地震下彈塑性變形是否滿足要求。
當(dāng)框架結(jié)構(gòu)的梁柱構(gòu)件有局部損傷和裂縫時可采用聚合物砂漿、水泥灌漿料,強(qiáng)力結(jié)構(gòu)膠及細(xì)石混凝土等材料修復(fù)及補(bǔ)償。
填充墻與框架梁柱拉結(jié)不符合抗震要求時,增補(bǔ)填充墻圈梁,構(gòu)造柱設(shè)置拉結(jié)鋼筋,當(dāng)墻體自身強(qiáng)度較低時可采用砂漿面層,粘貼復(fù)合纖維布等方法加固。
女兒墻等易倒塌部位不滿足抗震要求時,采用拆除降低高度或結(jié)合加固維修增加拉結(jié)錨固措施如化學(xué)植筋,粘貼碳纖維布等方法。
(10)當(dāng)樓梯構(gòu)件不滿足抗震要求時一般采用粘碳纖維布、粘鋼或鋼絞線聚合物砂漿加固樓梯板,采用鋼構(gòu)套或鋼筋混凝土套加固梯梁。
(11)對一些有特殊抗震要求的建筑,如作為抗震避難所使用的建筑。往往要求提高抗震烈度,其地震加速度值及地震影響系數(shù)均相應(yīng)提高,把小震不壞,大震不倒,提高為中震不壞,大震可修的水平。對于既有建筑的框架結(jié)構(gòu)只選取通過加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的自身剛度及承載力的硬式加固方法,達(dá)到上述抗震要求有時是困難的。解決辦法是采用隔震與耗能減震的加固辦法。對于新建房屋采用隔震及耗能減震技術(shù)在土木工程領(lǐng)域已經(jīng)進(jìn)入到規(guī)程規(guī)范完善及全面推廣實(shí)施階段。對于既有建筑加固改造的應(yīng)用,因增加了托換及設(shè)置節(jié)點(diǎn)連接加固改造項(xiàng)目,增加了設(shè)計(jì)施工難度及加固費(fèi)用,但由于其優(yōu)越的抗震性能在加固改造領(lǐng)域也逐步推廣應(yīng)用。特別是框架結(jié)構(gòu)采用非線性粘滯耗能器吸收地震能量原進(jìn)行抗震加固,減震效果明顯而且施工方便,改變及破壞建筑結(jié)構(gòu)很小便于加固后恢復(fù),其應(yīng)用前景更加廣闊。
(12)一般對于一幢框架結(jié)構(gòu)的房屋經(jīng)抗震鑒定確定,要進(jìn)行抗震加固。依據(jù)鑒定報(bào)告及建筑物的實(shí)際情況確定加固方案,通常以一種加固方式為主,再輔以其他的加固方式。
通過對中小學(xué)框架結(jié)構(gòu)房屋抗震加固設(shè)計(jì)統(tǒng)計(jì),采用鋼筋混凝土或鋼構(gòu)架,增加柱、梁截面提高其強(qiáng)度或剛度加固方法的有40棟建筑,占加固總數(shù)的38%;采用粘貼碳纖維布加固,提高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及加強(qiáng)結(jié)構(gòu)構(gòu)造措施的有46棟建筑,占加固總數(shù)的44%;采用粘貼鋼板提高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及加強(qiáng)構(gòu)造措施的有16棟,占加固總數(shù)的15%。有55棟建筑采用增加剪力墻,改變結(jié)構(gòu)體系變框架結(jié)構(gòu)為框架剪力墻結(jié)構(gòu),改變了結(jié)構(gòu)受力情況,提高了結(jié)構(gòu)的抗震性能,占加固總數(shù)的53%。這類結(jié)構(gòu)同時在剪力墻下增設(shè)混凝土條形基礎(chǔ)。一般單跨框架采用本法進(jìn)行加固。加固設(shè)計(jì)中一般均采用綜合加固方法。很少單一的采用一種方法,應(yīng)依據(jù)實(shí)際情況綜合比較選用方案。
還有兩棟框架結(jié)構(gòu),一棟采用在框架基礎(chǔ),設(shè)置隔震層,用托換法設(shè)置橡膠鋼板隔震支座進(jìn)行隔震加固,以提高抗震能力。有一棟采用增設(shè)粘滯阻尼器進(jìn)行耗能減震加固,并完成了相應(yīng)設(shè)計(jì),后因甲方意見沒有實(shí)施。但是此種加固方法與傳統(tǒng)方法相比優(yōu)點(diǎn)明顯,是今后的發(fā)展方向。
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