某小學(xué)教學(xué)樓抗震鑒定及加固設(shè)計方法

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(太原城市職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 太原 030027)

引言

現(xiàn)階段的農(nóng)村中小學(xué)校舍大多建成于20世紀(jì)90年代，一般未進(jìn)行過正規(guī)的設(shè)計和施工，存在著一定的安全隱患。按照國家的相關(guān)文件及山西省教育廳的要求，要對農(nóng)村中小學(xué)校舍進(jìn)行加固改造，以提高校舍的安全性能。

某小學(xué)教學(xué)樓建于1996年，為3層單面外走廊磚混結(jié)構(gòu)，1層和2層為預(yù)制板，3層為木屋架。建筑長44.7 m，寬6.3 m，總建筑面積1 096 m2。該校地理位置偏僻，施工前未進(jìn)行過正規(guī)設(shè)計。我們對該小學(xué)教學(xué)樓進(jìn)行了抗震鑒定與加固設(shè)計工作，具體情況如下。

1 教學(xué)樓檢測的基本內(nèi)容

1.1 建筑基本情況

該教學(xué)樓1層至3層外墻厚370 mm，內(nèi)墻厚240 mm，1層至3層層高均為3.3 m，建筑總高度9.9 m。無構(gòu)造柱，無圈梁，有窗過梁。建筑基礎(chǔ)為磚條基，地基處理采用三七灰土墊層。

1.2 外觀檢查

該教學(xué)樓地基基礎(chǔ)基本完好，未發(fā)現(xiàn)傾斜、變形、裂縫等缺陷；教學(xué)樓支撐大梁的墻體有豎向裂縫，個別窗上墻體有斜裂縫；墻體無嚴(yán)重酥堿和明顯歪閃；樓屋蓋構(gòu)件無明顯變形和嚴(yán)重開裂，梁板無露筋、保護(hù)層脫落、酥堿等現(xiàn)象；2層和3層有嚴(yán)重漏雨現(xiàn)象。3層木屋架由磚短柱支撐，無可靠連接，木屋架由于常有漏雨現(xiàn)象，已經(jīng)略有腐蝕，漏雨之處腐蝕較為嚴(yán)重。

1.3 現(xiàn)場檢測

經(jīng)現(xiàn)場取樣實(shí)測，砌體砂漿強(qiáng)度為0.5 MPa，砌筑磚強(qiáng)度滿足MU10磚的強(qiáng)度要求，但砌筑質(zhì)量差，不平整。

對混凝土梁構(gòu)件鉆芯取樣，進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。測得教學(xué)樓大梁混凝土的實(shí)際強(qiáng)度見表1。

表1 教學(xué)樓混凝土芯樣抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果

2 抗震分析與驗(yàn)算

2.1 抗震設(shè)防類別劃分

該教學(xué)樓建于1996年，依據(jù)GB 50023—2009《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定，其后續(xù)使用年限為40年，鑒定方法可按B類建筑的要求進(jìn)行。

2.2 結(jié)構(gòu)宏觀控制和構(gòu)造鑒定(第1級鑒定)

依據(jù)GB 50023—2009《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》中B類砌體房屋抗震鑒定的相關(guān)條款，對建筑進(jìn)行第1級鑒定如下：

磚墻上支撐跨度>6 m的大梁；窗間墻最窄處370 mm；實(shí)測大梁混凝土強(qiáng)度10.2 MPa，低于C15；外墻四角、較大洞口兩側(cè)、大房間內(nèi)外墻交接處、樓梯間四角無構(gòu)造柱，構(gòu)造柱對應(yīng)部位無圈梁。

2.3 抗震驗(yàn)算(第2級鑒定)

依據(jù)GB 50023—2009《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》，根據(jù)第一級鑒定的不滿足情況進(jìn)行第2級鑒定，鑒定結(jié)果見表2。

3 建筑物的抗震加固

根據(jù)建筑物的鑒定結(jié)果，對該教學(xué)樓采取了以下加固措施。

(1)將教學(xué)樓3層頂木屋蓋拆除，新建現(xiàn)澆混凝土樓蓋，并做防水保溫處理。

(2)建筑物的抗震加固以提高其整體性為原則，一般可以在外墻外側(cè)增設(shè)混凝土圈梁和構(gòu)造柱，但由于原結(jié)構(gòu)砂漿強(qiáng)度等級太低，不能與新增加的構(gòu)件進(jìn)行可靠的連接，節(jié)點(diǎn)不易處理，因此在1層至3層所有墻體均增設(shè)鋼筋網(wǎng)水泥砂漿面層，內(nèi)設(shè)Φ6 mm的鋼筋網(wǎng)片。同時在需設(shè)構(gòu)造柱及圈梁的地方配置鋼筋加強(qiáng)帶來代替構(gòu)造柱和圈梁。

表2 教學(xué)樓樓層縱橫墻體綜合抗震能力指數(shù)計算結(jié)果

(3)由于鋼筋混凝土大梁下未設(shè)梁墊，而是直接擱置在磚墻上，導(dǎo)致大梁下墻體出現(xiàn)了豎直的裂縫，故在梁下增加扶壁柱來加強(qiáng)墻體，增大梁下墻的受力面積。

(4)對于梁的加固，原有梁的混凝土強(qiáng)度不足，而且樓面又改為鋼筋混凝土疊合層樓面，增大了梁的荷載，導(dǎo)致梁的承載力不足，因此對梁采用加大截面的方法進(jìn)行加固。

(5)該教學(xué)樓窗間墻寬度為370 mm，不滿足抗震規(guī)范的要求。若采用封堵部分窗戶的辦法來增大窗間墻的寬度，雖然增加了結(jié)構(gòu)的抗震能力，但影響了教室的采光。為此，對370 mm的磚跺兩側(cè)用角鋼框架加固(見圖1)，以提高窗間墻的承載力。

實(shí)施加固后，依據(jù)中國建筑科學(xué)研究院PKPM砌體結(jié)構(gòu)加固設(shè)計軟件驗(yàn)算，滿足要求。

4 結(jié)語

(1)對于原有建筑物的加固，在改造之前應(yīng)該進(jìn)行全面的鑒定和檢測，為建筑物的加固設(shè)計提供一定的依據(jù)。

(2)加固設(shè)計應(yīng)該充分考慮原結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)以及使用功能，不影響外觀，選擇合理、有效、經(jīng)濟(jì)的加固方案。加固時，應(yīng)充分考慮建筑物的整體性，在滿足計算的同時考慮合理的構(gòu)造措施。

(3)加固設(shè)計時，應(yīng)該考慮新舊結(jié)構(gòu)之間的連接方法，使新舊結(jié)構(gòu)能共同受力，協(xié)同變形，同時要避免破壞原結(jié)構(gòu)。

(4)在建筑物加固改造的過程中，一定要注意加固的順序，一般宜先加固梁，然后再加固墻，最后加固樓板。同時施工時要采取一定的安全措施，以防在施工過程中出現(xiàn)安全隱患。

圖1 370 mm寬窗間墻的加固

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