[摘要]:由于国家经济水平的限制,温州这边大部分学校建筑物是在上世纪八十年建造的砖混结构体系的教学楼,砖混结构建筑的抗震能力明显不足,一旦突发地震震动,就会造成学校教学楼等地方损坏,从而对学生和老师们的安全带来严重的威胁,而且许多无抗震设防,因此对砌体结构的抗震加固就显得尤为重要。
[关键词]:结构加固;抗震措施;结构强度
引言:
由于整个温州很多校舍都是砌体结构,对学校的房屋进行鉴定,再进行分析判断是否需要拆掉重建,还是进行加固处理,继续投入使用,是现在必然进行的趋势。是拆除重建还是加固维护,要根据每个建筑不同,进行分类讨论论证。有些学校的建筑存在比较严重安全问题,已经没有加固必要性,不仅加固施工难度大,而且需要加固成本可能比新建还要高,最后拆除重建,反而能够节省施工成本。
1、结构加固的作用与意义
1.1延长房屋建筑的使用年限
房屋建筑的使用时长和寿命与建筑物本身的结构强度和施工建造质量有着直接关联。通过房屋建筑的使用年限,也能侧面看出其建造质量的好坏。由于建造施工过程中的技术或方式不合理等原因,建筑物的使用年限可能明显小于预期。这就意味着房屋建筑物因为结构强度等问题不得不提前面临拆迁,造成巨大的经济损失的同时,也会给居民的生活带来严重影响。结构加固技术能明显的提升房屋建筑的使用年限,通过结构优化、材料的合理选择等方式,减小结构强度受外界环境影响的程度。
1.2提高房屋建筑的耐久性
房屋建成交付使用后主要面临的两类影响分别来自自然环境和人为干扰。建筑物在自然环境中受到温度变化、雨雪、雷电等自然条件变化产生的影响,或多或少都会对其结构强度造成损伤。另一方面,人类活动对于住宅类建筑和商业建筑的建筑结构会造成持续性的干扰。以上两方面原因很大程度上会使建筑的耐久度下降。而通过加强建筑物施工过程的结构加固技术,能够有效抵御这些不良影响。
1.3提高房屋建筑的抗震性能
对于房屋建筑物的抗震性能,一直以来我国都有严格的标准和要求。为了让建筑物能在地震发生时保持其结构的完好和稳定,需要针对抗震性能有针对性的进行加强和优化。利用建筑施工中的结构加固技术就是有效手段之一。经过结构加固的建筑物能避免地震发生时的倒塌、裂缝等情况。为群众带来一定的安全保障。
2、中小学建筑存在的问题
2.1没有采取抗震构造措施,砌体结构无圈梁及构造柱;
根据多年来,中外对已经历过的震害调查取得的经验证实,在恰当部位设置构造柱,对减轻震害大有好处。
GB50011-2010《建筑抗震设计规范》规定圈梁与构造柱组成砌体结构房屋的骨架,是砌体结构的重要抗震构造措施,并在规范的章节里制定了相关条文。
2.2有抗震设防,但抗震措施没有达到《建筑抗震设计规范》(GB50011—2010)规定的要求;
1)设置钢筋混凝土构造柱,减少墙身的破坏,并改善其抗震性能,提高延性。
2)设置钢筋混凝土圈梁与构造柱连接起来,增强了房屋的整体性,改善了房屋的抗震性能,提高了抗震能力。
3)加强墙体的连接,楼板和梁应有足够的长度和可靠连接。
4)加强楼梯间的整体性等。
2.3单面走廊砌体较多;
单走廊砌体教学楼只有两个纵向墙,纵向墙上有多个门窗孔,纵向墙严重削弱,单走廊砌体教学楼的高度和宽度相对较大,当高烈度地震作用引起的倾覆弯矩引起的弯曲应力超过砖石砌体的抗拉强度时,砖墙就会开裂,这是一种抗震性能稍差的结构形式。
2.4楼梯间在两端;
楼梯间是地震时的疏散要道,历次地震震害现象表明,楼梯间由于空敞,为此往往破坏较为严重,在9度及9度以下地区也曾出现过楼梯间的局部倒塌现象。
为了加强楼梯间墙体的整体性,在一定程度上限制墙体裂缝的延伸和扩展,在平面布局上不宜将楼梯间布设在两端
2.5砌体结构纵墙承重;
砌体结构纵向墙承受荷载的教学建筑数量也很大。唐山地震中,纵向墙承重砌体结构的破坏大于横向墙承重结构和纵向和横向墙承重结构的破坏。
2.6单跨框架结构,两方向刚度相差较大;
单跨框架的整体结构缺乏冗余,没有多个抗震防线。由于梁的横向跨度大,截面尺寸大,在设计中很难控制梁和楼板的配筋对框架梁承载力和刚度的影响。强梁弱柱结构设计简单,结构的延性和耗能能力大大降低,两个方向的刚度相差很大,在大地震中容易倒塌。一些框架结构在外走廊增加了框架柱,但由于两排框架柱彼此很近,不仅不能起到多道防线的作用,而且由于两侧刚度不均匀,还会造成扭转破坏。
2.7施工质量差,预制板无扒子筋,砌筑砂浆标号低。
3、对中小学建筑加固设计的思考
3.1加固设计的抗震设计中把握的要求
中小学多层结构教学楼主要的抗侧力构件为砖墙,砖墙的间距一般较大,需要楼板、屋盖有足够的强度和刚度,以便传递水平地震力并限制墙体的水平位移。但目前校舍预制板与墙体无连接,板与板之间的连接不是钢筋混凝土而是细石混凝土灌缝,在地震作用下,板无法起到传递地震力的作用,更无法限制墙体的位移,且还会在墙体间滑动或脱落,容易使楼体倒塌。很多教学楼纵横墙无连接或连接较差、有的校舍无圈梁及构造柱,使校舍在地震作用下外墙与内墙拉脱进而失稳倒塌;还有的校舍窗间墙尺寸较小、砌体强度差,在地震作用下发生剪切破坏,窗间墙产生斜裂缝或交叉裂缝,进而丧失承受竖向荷载的能力,造成楼体倒塌。
历次地震表明,楼梯间在房屋两端的房屋破坏最严重。89版《建筑抗震设计规范》第五章多层砌体房屋中的第5.1.4条明确规定:楼梯间不宜设置在房屋的尽端和转角处。楼梯间最外侧的墙体由于没有楼板约束并传递地震力,没有其他墙体和这道墙共同工作,如遇地震作用,容易首先破坏,该道墙的破坏会导致楼梯的破坏,从而造成人员无法逃生。
3.2设计有关的规定
《建筑工程抗震设防分类标准》(GB50223—2008)第6.0.8条“教育建筑中,幼儿园、小学、中学的教学用房以及学生宿舍和食堂,抗震设防类别不低于重点设防类”,第3.0.3条“重点设防类,应按高于本地区抗震设防烈度一度的要求加强其抗震措施;但抗震设防烈度为9度时应按比9度更高的要求采取抗震措施;地基基础的抗震措施,应符合有关规定。同时,应按本地区抗震设防烈度确定其地震作用。”根据上述条款,有一部分砌体结构的教学楼在抗震设防类别变为乙类后,其圈梁、构造柱的设置位置及圈梁的配筋将不满足规范要求,因此需在加固设计时结合所使用的加固方法考虑进行抗震加固。还有的砌体教学楼层数及高度超过了要求,也需进行抗震加固。
由于外廊式及单面走廊式砌体校舍抗震性能稍差,B类砌体应根据《建筑抗震鉴定标准》(GB50023—2009)第5.3.5条第2款第4项:“外廊式和单面走廊式的多层房屋,应根据房屋增加一层后的层数,分别按本款第1)~3)项的要求检查构造柱或芯柱,且单面走廊两侧的纵墙均应按外墙处理”的规定进行加固设计。
3.3加固设计的方法重要性
其实对加固改造来讲,加固方法和节点的合理性才是非常重要,同时一个合格的加固方案,都应该是遵循安全可靠,经济合理.不一定是最贵,但也不一定是低价,总之,对于加固改造项目,为确保加固改造后建筑物的正常合理使用,不仅要满足结构的安全可靠性,还应满足整体结构的抗震能力,同时还应满足结构的耐久性等要求,如果缺少某一个环节,其加固设计都是有缺陷的,不完美的.
4、结论
房屋建筑的结构加固方式多种多样,具体的方案选择和实施需要根据既有房屋的实际情况而进行科学合理地确定。加固施工的质量也直接影响着房屋建筑的整体结构强度并限定了其优化空间。在进行结构加固前,要综合多方面的影响因素做周全的考虑,确保加固设计方案的合理性和施工工艺的科学性。与此同时,可以主动关注并学习国际先进的房屋建筑结构加固技术,时刻保持我国建筑业技术水平的先进性,为建筑技术和效率的提升带来动力。
参考文献
[1]JGJ116-2009建筑抗震加固技术规程
[2]GB50702-2011 砌体结构加固设计规范
[3]GB 50367-2013 混凝土结构加固设计规范
[4]09SG619-1 房屋建筑抗震加固(一)(中小学校舍抗震加固)
[5]《危险房屋鉴定标准》JGJ125-99(2004)