蘇北地區(qū)某小學多層砌體結構教學樓的安全性及抗震鑒定

黃彬

摘要：以某一多層砌體結構教學樓為例，詳細介紹了建筑物安全性及抗震鑒定的內(nèi)容和檢測方法，分析其重點檢測、鑒定的部位，指出教學樓在安全性及抗震構造缺陷、抗震能力等方面存在的主要問題，為蘇北地區(qū)中小學校舍的安全性及抗震鑒定提供一些建議與參考。

關鍵詞： 蘇北地區(qū)；砌體結構；教學樓；安全性檢測；抗震鑒定

Abstract: taking a teaching building of multi-story masonry structure as an example, the paper introduces the building safety and the content of the aseismatic appraisal and testing method, analyzes the key parts of the monitor, identify, and points out that the teaching building in safety and seismic tectonic defects, seismic ability, the main problems of primary and middle schools in northern jiangsu province for the safety of the school and offers some Suggestions and aseismatic appraisal of the reference.

Key words: in northern jiangsu province; Masonry structure; Teaching building; Safety detection; Aseismatic appraisal

中圖分類號：TU352.1+1文獻標識碼：A 文章編號：

1 概述

2008年四川省汶川縣發(fā)生8.0級大地震，造成大批建筑物倒塌或嚴重受損，其中有不少是學校砌體結構教學樓，如聚源中學、鎣華中學等，均出現(xiàn)整座教學樓完全垮塌的現(xiàn)象，造成極為嚴重的人員傷亡。

我國江蘇省蘇北地區(qū)中小學建筑多建于20世紀80年代至2000年前后，大量采用砌體結構，房屋建筑平面布局多呈矩形，基本采用單面外廊式，教室大多采用縱、橫墻混合承重、大開間、大開窗，端部、中部或轉角等處設樓梯間，抗震性能較差，其中有相當一部分不能滿足目前的抗震設防要求，甚至不能滿足日常使用過程中的安全性要求，因此，對教學用房進行安全性檢測及抗震鑒定成為十分緊要的工作。本文以一多層砌體教學樓為例，詳細介紹了建筑物安全性及抗震鑒定的主要內(nèi)容、檢測方法及側重點，指出教學樓在安全性及抗震構造缺陷、抗震能力等方面存在的主要問題。

2 工程概況

江蘇省徐州新沂市某小學教學樓建于1998年，建筑平面布局為長方形(見下圖2.1)，東西長約61. 6m，南北長約9.8m，房屋共4層，檐高為14.4m，層高均為3.6m，砌體結構，墻體采用普通粘土磚、混合砂漿砌筑，墻下素混凝土條形基礎，采用預應力混凝土空心板樓、屋面，平屋面，總建筑面積約為2400m2，設防烈度為8度，場地類別為II類，有地勘報告，無正規(guī)設計圖紙及施工資料。

圖2.1 新沂市某小學教學樓

3 現(xiàn)狀調查檢測

3.1 場地及地基基礎

3.1.1 地基現(xiàn)狀檢查

現(xiàn)場對該建筑上部結構進行檢查，未發(fā)現(xiàn)存在明顯的沉降裂縫、變形和位移現(xiàn)象，地坪面無沉降裂縫，場地無滑移跡象。

3.1.2 房屋垂直度檢測

采用投影法對房屋垂直度進行測量，經(jīng)檢測，該樓傾斜率為0.8%~1.1‰，滿足規(guī)范要求。

3.2 建筑物結構體系

該樓建造時無正規(guī)設計圖紙，現(xiàn)場對房屋的結構進行現(xiàn)場調查和測繪，并繪制其建筑、結構圖紙。

3.3 整體性連接構造情況

(1) 墻體布置平面內(nèi)閉合，縱橫墻交接處無開裂、咬槎不良現(xiàn)象；

(2) 抗震橫墻最大間距為9m，房屋最大高寬比為2.26；

(3) 外墻四角、縱橫墻交接處均設有構造柱。構造柱中最小的截面尺寸為240mm×240mm，最小配筋為4B14，最大箍筋間距為200mm；

(4) 每層樓(屋)蓋沿縱橫墻頂均設有圈梁環(huán)通。圈梁的截面高度最小為180mm，最小配筋為4B12，最大箍筋間距為200mm；

(5) 樓屋蓋均采用預應力混凝土空心板，在墻上擱置長度為100~110mm，板上無鋼筋混凝土現(xiàn)澆疊合層。

3.4 外觀質量普查結果

(1) 上部結構承重砌體不空鼓、無嚴重酥堿和明顯歪閃；

(2) 支承大梁的墻體無明顯裂縫及壓碎跡象；

(3) 樓(屋)蓋構件無明顯變形；

(4) 混凝土大梁表觀質量較好，未發(fā)現(xiàn)有受彎、受剪等結構性裂縫，無明顯變形、缺陷和損傷、腐蝕現(xiàn)象，鋼筋無銹蝕現(xiàn)象。

3.5 材料強度檢測

(1) 砌筑砂漿強度：采用貫入法進行檢測，經(jīng)測，磚墻砌筑砂漿強度為2.6MPa~3.5Mpa；

(2) 粘土磚強度：采用回彈法進行檢測，經(jīng)測，墻體粘土磚強度推定值為7.8MPa~9.5Mpa；

(3) 混凝土強度：采用取芯法進行檢測，經(jīng)測，混凝土抗壓強度推定值為18.4MPa~23.1Mpa；

(4) 大梁配筋：采用電磁感應法進行檢測，經(jīng)測，教室內(nèi)大梁梁底主筋為3C25，箍筋為A8@200，保護層厚度為22mm~33mm。

4 安全性鑒定

4.1 第一層次(單個構件)鑒定評級

根據(jù)《民用建筑可靠性鑒定標準》第4.1.2，4.1.5條及第4.2、4.3節(jié)規(guī)定，單個構件的安全性鑒定，應按承載能力、構造、不適于繼續(xù)承載的位移以及裂縫等四個檢查項目，分別評定每一受檢構件的等級，并取其中最低一級作為該構件的安全性等級。構件承載力驗算，按現(xiàn)場實測材料強度，磚按MU7.5，砌筑砂漿按M2.5，采取驗算與觀察檢查相結合的方法進行鑒定。

該房單個構件的安全性等級評定結果見表4-1：

表4-1 單個構件安全性鑒定評級

單個砌體構件 單個砼梁構件 單塊板構件

均為bu級 均為bu級 均為bu級

4.2 第二層次(子單元)鑒定評級

第二層次鑒定評級，劃分為地基基礎、上部承重結構和圍護系統(tǒng)的承重部分三個子單元，分別按《民用建筑可靠性鑒定標準》第6.2、6.3、6.4節(jié)的規(guī)定進行評定。該房子單元安全性鑒定評級結果見表4-2：

表4-2子單元安全性鑒定評級

名稱 評級項目 安全性

鑒定評級

地基基礎 上部結構反應 地基穩(wěn)定性 Au

建筑物上部無沉降裂縫 場地地基穩(wěn)定，無滑動跡象

上部承重

結構 構件安全性等級 整體性等級 側向位移等級 Bu

墻 梁 板 Bu Au

Bu Bu Bu

4.3 第三層次鑒定

鑒定單元安全性鑒定評級根據(jù)其地基基礎和上部承重結構的安全性等級進行評定，并取其中較低等級作為其安全性等級，見表4-3：

表4-3鑒定單元安全性鑒定評級

名稱 鑒定單元安全性鑒定評級項目 安全性

鑒定評級

地基基礎 上部承重結構 圍護系統(tǒng)

鑒定單元 Au Bu Bu Bsu

5 抗震鑒定

該樓建于1998年，根據(jù)該建筑具體情況，按重點設防類(乙類)、B類建筑進行抗震鑒定，抗震措施按9度進行檢查，按設防烈度8度進行抗震驗算。

5.1 地基和基礎

經(jīng)現(xiàn)場察看，未發(fā)現(xiàn)墻體有因不均勻沉降而產(chǎn)生的裂縫及場地滑移跡象，無嚴重靜載缺陷，房屋垂直度滿足《建筑地基基礎設計規(guī)范》中“當H≤24m時，傾斜率允許值為4‰”的規(guī)定。

經(jīng)查閱本工程地質勘探報告，地基主要受力層范圍內(nèi)土層分布穩(wěn)定，不存在軟弱土及液化土層，根據(jù)《建筑抗震鑒定標準》第4.2.2條，不再進行地基基礎的抗震鑒定。

5.2 上部結構

5.2.1 抗震措施鑒定 (見下表5-1)

表5-1抗震措施鑒定結果

從以上抗震措施鑒定結果得出，該樓抗震構造措施中有多項不滿足要求，按《建筑抗震鑒定標準》GB 50023-2009第5.3.12條要求，采用樓層平均抗震能力指數(shù)方法、樓層綜合抗震能力指數(shù)方法和墻段綜合抗震能力指數(shù)方法，綜合考慮構造的整體影響和局部影響，對現(xiàn)有砌體房屋進行抗震分析。

(1) 樓層平均抗震能力指數(shù)的計算

根據(jù)《建筑抗震鑒定標準》規(guī)范第5.2.13條，樓層平均抗震能力指數(shù)按下列公式計算：

βi=Ai/(Abiξ0iλ)

(2) 樓層綜合抗震能力指數(shù)的計算

a. 體系影響系數(shù)取值

根據(jù)抗震構造鑒定及《建筑抗震鑒定標準》規(guī)范第5.2.14條表5.2.14-1的規(guī)定，體系影響系數(shù)取ψ1=0.765。

b. 局部影響系數(shù)取值

根據(jù)抗震構造鑒定及《建筑抗震鑒定標準》規(guī)范第5.2.14條表5.2.14-1的規(guī)定，局部影響系數(shù)ψ2=0.9。

(3) 根據(jù)《建筑抗震鑒定標準》規(guī)范第5.2.14條按下列公式計算樓層綜合抗震能力指數(shù)：

βci=ψ1ψ2βi

(4) 墻段綜合抗震能力指數(shù)的計算：

βcji=ψ1ψ2βij

βij=Aij/(Abijξ0iλ)

(5) 對該樓進行抗震承載力計算，計算結果見表5-2

表5-2各層抗震承載力計算結果

5.3 綜合抗震能力評定

根據(jù)抗震措施鑒定結果及抗震承載力驗算結果，按照《建筑抗震鑒定標準》第5.1.4條的要求對該樓的抗震能力進行綜合分析，其綜合抗震能力評定為不合格：即不滿足B類砌體結構建筑抗震鑒定要求。

6 適修性評估

根據(jù)《民用建筑可靠性鑒定標準》第3.3.4條及現(xiàn)場檢測、安全性及抗震鑒定結果，對該樓進行適修性評估，見表6-1：

表6-1該教學樓適修性評級結果

子單元名稱 子單元中每種構件 適修性評級結果

構件名稱 安全性鑒定 抗震鑒定 子單元中每種構件 子單元

地基基礎 ------ Au 各樓層綜合抗震指數(shù)均<1.0，部分墻肢抗震承載力不足 ------

上部結構 砌體結構 Bu

混凝土結構 Bu

圍護系統(tǒng) 砌體結構 Bu

鑒定單元適修性評級結果表

子單元適修性評級項目 評級結果

地基基礎 上部承重結構 圍護系統(tǒng)

鑒定單元

Br

7 主要存在問題及處理建議

根據(jù)現(xiàn)場檢測、安全性鑒定及抗震鑒定結果，該教學樓目前主要存在以下影響結構安全性的問題：

1、該建筑部分抗震構造措施及綜合抗震能力不滿足國家現(xiàn)行規(guī)范的相關要求；

2、該建筑部分墻段實際的局部尺寸不滿足《建筑抗震鑒定標準》的相關要求；

3、該建筑房屋高寬比為2.26，超出《建筑抗震鑒定標準》規(guī)定的限值，不符合《建筑抗震鑒定標準》規(guī)范第5.3.3條的規(guī)定要求；

4、該建筑最大抗震橫墻間距為9.0m，不符合《建筑抗震鑒定標準》規(guī)范第5.3.3條中表5.3.3-1的規(guī)定要求；

5、該建筑樓蓋采用預應力混凝土空心板，空心板與圈梁或樓層梁的連接不到位，且缺少鋼筋混凝土疊合層與圈梁或樓層梁的整體連接，樓蓋整體性較差。

本建稍難修，修后的功能尚可達到現(xiàn)行設計規(guī)范標準的要求，所需總費用不到新建造價的70%。適修性尚好，故建議進行加固改造。

注：文章內(nèi)所有公式及圖表請用PDF形式查看。