平顶山学校幼儿园房屋抗震加固施工

加固设计方案的选择
　　( 1) 结构体系是决定房屋综合抗震能力的关键因素, 当原结构的结构体系明显不合理时, 首先采取措施改变、改善或优化结构体系, 着重于提高承载力
　　和变形能力, 使加固后的结构质量和刚度分布较均匀、对称, 能限度地改善构件的受力状况, 避免大范围对构件进行加固处理；( 2) 根据鉴定情况, 教学楼存在平面及竖向刚度不规则, 选择了柱间增设钢支撑方案进行加固, 它可为框架提供很大的抗侧刚度和承载力, 并能起到调整杆件内力和结构刚度的作用 , 解决了底层薄弱层及位移角过大的问题, 改善了体系的扭转效应, 使构件的内力分布更加合理, 局部框架柱的轴压比降低, 梁配筋量降低。
　　4抗震设计和施工措施
　　4.1结构内力计算与选取
　　结构混凝土设计强度等级均为C40，普通受力纵筋均采用HRB335级，箍筋均采用HPB235级，梁中内置H型钢、加劲肋板及柱中角钢均采用Q345钢，钢板箍采用Q235钢。通过对套建增层预应力钢骨混凝土框架内力分析及配筋计算，得到满足轴压比、多遇地震及罕遇地震作用下侧移要求的柱截面尺寸为b×h=900×900平方毫米， 内置4个角钢的尺寸均为125X80×12× 11，底层和**层预应力钢骨混凝土框架梁截面尺寸为500X900平方毫米，钢骨采用普通焊接H型钢700×350×10×20，其他层框架梁截面尺寸为450×800平方毫米， 钢骨采用普通焊接H型钢600×300×10×2 0。内置H型钢混凝土次梁均取b×h=400×600平方毫米，钢骨采用普通焊接H型钢400×250×10×2 0。楼板取120mm厚的现浇钢筋混凝土板。
　　4.2模板设计
　　角钢混凝土柱中的钢骨架在混凝土未浇灌以前已形成钢结构，它具有相当大的承载能力，能够承受构件自重和施工时的活荷载，且可以将模板悬挂在角钢上，不必为模板设置支柱，因而减少了支模板的劳动力和材料。柱模板采用5mm厚的钢模，在每个角钢上焊接2个12抗拉螺栓用于固定模板，抗拉螺栓沿柱长度方向布置间距为400mm。在模板上沿柱长度方向四周设置截面为90mm×50mm的加劲木楞，间距400mm，以增强侧模刚度。
　　抗震构造措施的加固方法
　　创新了框架梁柱节点核心区粘钢、外包截面两种加固方案, 以加强对梁柱节点核心区的约束；安全岛楼梯间的填充墙拉结措施则采用了与砌体结构相同的单面钢筋网砂浆面层加固法采用外包混凝土加固框架柱的同时加强了框架梁的锚固措施 。总之, 节点设计重视结构的整体性, 同时充分考虑施工便捷、质量可控、经济高效, 且对原结构破坏小。
　　在建筑工程项目建设中，设计阶段是整个工程为关键的一个环节，在设计中要考虑到多方面的因素。本文结合实例对抗震设计中的一些重要环节和施工措施进行了探讨。虽然有些粗浅，希望对**们有一定的参考作用。
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某教学楼设计并建造于19年，是已有近50年历史的四层砖混结构建筑，总建筑面积约为4000㎡。房屋目前处于闲置状态，现拟对该房屋进行全面大修，大修将以不增加荷载和不改变原有房屋结构的原则进行，大修后房屋将继续使用若干年。
　　原房屋设计状况及地质状况
　　房屋平面接近矩形，东西总长约75.5m，南北总长约17.2m，为地面4层砖混结构的建筑。由两条伸缩缝将房屋结构分为3个单体。房屋一~三层的层高均为3.6m，四层的层高为3.9m，室内外高差为0.75m，建筑总高度为15.45m。屋面采用40mm厚200细石砼整浇层。房屋外立面主要采用标准红砖清水砖墙水泥勾缝的做法。房屋原设计使用功能为教学楼。
　　房屋采用砖混结构体系，楼面和屋面板均采用空心预制板，每层墙体**部均设置了钢筋混凝土圈梁，但未设置构造柱，基础采用现浇的钢筋混凝土条形基础。
　　房屋场地地势较平整，场**高一般在3.68m～3.80m，高差0.12m。地基持力层为②1层褐粘土，基持力层以下为软弱下卧层淤泥质亚粘土和淤泥质粘土，软弱下卧层厚度较厚为9~18m左右且分布不均，房屋右下角部存在局部的暗浜。
　　房屋现状
　　混凝土构件和墙体砌筑施工质量总体上较好，混凝土构件和墙体表面基本上无明显裂缝及损伤可见，未见明显孔洞、蜂窝麻面等施工缺陷，未发现钢筋有明显的锈蚀现象。房屋外墙转角处水泥排水沟和地坪未见因房屋倾斜和不均匀沉降引起的开裂等损伤情况；房屋室内外变形缝处的金属装饰板也未见因房屋倾斜和不均匀沉降引起的挤压变形或虚脱等损伤情况。
　　根据现场房屋房屋倾斜和不均匀沉降情况检测，房屋差异沉降量为486mm，房屋整体向北倾斜，倾斜率为12.42‰～15.43‰，房屋东西向倾斜率为0.62‰～4.86‰。房屋倾斜及不均匀沉降较大，且不均匀沉降与倾斜状态相符。
　　测试结果参见图1、图2。 　
　　图1倾斜测量成果图　　
　　图2差异沉降测量成果图(mm)
　　结构验算
　　根据房屋现有使用功能和相关图纸资料进行结构抗震承载力验算，结构验算采用建筑科学研究院编制的建筑结构空间有限元分析与设计软件PKPM进行。
　　正常使用条件下：验算结果表明房屋底层A轴个别窗间墙抗压能力略显不足，其余各层墙肢抗压能力基本满足要求；梁承载力满足要求。房屋采用钢筋混凝土条形基础，经验算，基底平均反力设计值约为120kPa，根据现场房屋沉降情况和损伤情况以及地区地基承载力经验，房屋的地基承载力基本满足使用要求。
　　地震作用条件下：房屋各层墙肢抗震能力基本满足要求，梁承载力满足要求。
　　分析与处理建议
　　5.1 房屋结构现状评估
　　1. 房屋为一幢四层的砖混结构建筑，每层墙体**部均设置了钢筋混凝土圈梁，但未设置构造柱，楼屋盖均为预制板，于19年设计并建造，未进行过改扩建。
　　2. 墙体砌筑和混凝土构件施工质量总体上较好，墙体和混凝土构件表面基本上无明显裂缝及损伤可见，未见明显孔洞、蜂窝麻面等施工缺陷，未发现钢筋有明显的锈蚀现象。
　　3. 目前房屋总体表现为向北倾斜，向北倾斜率为15.43‰，房屋北侧沉降大于南侧，不均匀沉降量为486mm，不均匀沉降与倾斜状态相符。
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随着我国国民经济的不断发展,我国建筑业也得到了飞速发展。近些年以来，人们在传统的对建筑物的适用性和耐久性的要求的同时，对于建筑物的安全性的要求和关注也越来越多，尤其是在汶川地震中所暴露出来的教学建筑的结构抗震的不稳定性更是为结构工作者所严重关切。传统的结构抗震加固一般都是通过增加结构的强度和刚度来满足要求，这样做不仅对材料是一种很大的浪费，同时在一定程度上对抗震也是不利的。文章主要针对工程实例，分析了针对砖混结构的减震控制技术的结构抗震加固改造的新方法。
　　1. 工程概况
　　1.1上部结构概况
　　文章中的工程案例为左岸县某中学4层砖混结构教学楼,主要采用的材料如下：现浇混凝土楼、屋面板,毛石干砌墙下条形基础。建筑物4层的结构平面的布置完全相同，而且结构平面是规则的矩形布置（如图1所示）。由于招生人数的不断扩大，现拟在原建筑物的基础上加设*5层。该教学楼纵横方向均采用240mm厚的实心砖承重墙结构，外墙四个角和纵横墙交接的地方都偶有构造柱。层高都为3.6m，屋顶采用的是不上人单坡排水屋面。同时该教学楼在设计时没考虑抗震设防，为安全起见，决定对该楼按8度Ⅱ类场地进行抗震鉴定后，再进行全面的加固。
　　图1建筑平面布置示意图
　　1.2工程地质条件
　　根据工程勘察公司提供的数据显示，该教学楼场地土层分布情况如下:
　　层为回填土，主要以组份单一的素填土为主, 其组成成分主要是无粘性的砂土，层厚1900～2270mm；*二层为以细砂为主的中细砂 ,层厚1050～3020mm，在*二层下面有一层淤泥夹砂，层厚290～386mm；*三层也是中细砂，不同的是本层砂质较纯,并以细砂为主,中砂次之,局部含少量砾砂,层厚98～280mm；*四层为花岗岩风化残积所产生的残积砂质粘性土，层厚208～306mm；底层为强风化花岗岩:未完全揭穿,其中揭示厚度318mm。该教学楼基础持力层为层中细,持力层仅厚208～360mm,其下存在厚314～415mm软弱淤泥夹砂层;所以该楼在地震作用下很*发生不均匀沉降，进而导致上部结构的波坏。
　　2加固设计方案的选择
　　根据上述介绍的工程概况中的上部结构的砖混结构加圈梁的特点和工程地质条件的情况，在考虑到结构的抗震要求和加层的要求，采用的抗震加固方案主要是针对砌体砖墙和地基进行加固处理。
　　2.1砌体砖墙加固方案设计
　　对于墙体的加固目前已经有很多方法，本案例中的承重砌体墙采用的加固方法是钢筋网砂浆面层加固墙体，这种方法不仅经济实用而且可以提高房屋砌体抗压承载能力。该方法是指在加固墙体表面附设<4～<6的钢筋网,然后喷射砂浆或细石混凝土以达到提高砌体承载力、抗侧移刚度和墙体延性的目的。这样的加固措施还可以提高整个建筑结构的抗侧移刚度，减少由于地震作用产生的水平荷载的作用，达到更好的抗震效果。
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该教学楼为1958年修建，没有任何设计及施工资料，结构形状为工字型，主体四层，中间由连廊连接。2000年经过一次外墙维修，为了确保安全，委托方要求对该楼房进行安全性鉴定。
　　二、 现场勘查：
　　经过现场勘查发下一下问题：
　　1. 外墙粉刷涂料大部分掉落；
　　2. 卫生间窗间墙渗水严重；
　　3. 门廊外台阶有下沉现象；
　　4. 四楼顶部楼角有斜裂缝；
　　5. 地面楼板处局部房间有裂缝；
　　6. 大门口立柱有瓷砖脱落。
　　三、 检测数据汇总：
　　利用裂缝测定仪对裂缝宽度及深度进行了测定，测定数据表明裂缝**过规范要求。
　　因该建筑年限已久，砂浆外层已酥解，无法进行砂浆强度回弹，仅对烧结粘土砖强度进行回弹，回弹数据如下：
　　1. 一单元回弹数据：
　　检验结果：样本均值=12.95 样本标准差s= =3.25
　　抗压强度上限值=12.95+0.58×3.25=14.84Mpa 抗压强度下限值=12.95-0.58×3.25=11.07Mpa
　　2. 二、三单元回弹数据
　　检验结果：样本均值=13.66 样本标注差s= =1.06
　　抗压强度上限值=13.66+0.37×1.06=14.05Mpa 抗压强度下限值=13.66-0.37×1.06=13.27Mpa
　　备注：抗压强度换算值f1，i =1.08 Rm，i-32.5
　　抗压强度上限值=样本均值+k?s 抗压强度下限值=样本均值-k?s k―推定系数，取0.37
　　3. 四、五单元回弹数据：
　　检验结果：样本均值=20.03 样本标注差s= =1.32
　　抗压强度上限值=20.03+0.39×1.32=20.54Mpa 抗压强度下限值=20.03-0.39×1.32=19.52Mpa
　　备注：抗压强度换算值f1，i =1.08 Rm，i-32.5
　　抗压强度上限值=样本均值+k?s 抗压强度下限值=样本均值-k?s k―推定系数，取0.39
　　四、 通过检测得出以下结论：
　　1.通过对粘土实心砖强度的检测，发现砖强度仍能满足使用要求。
　　2.通过使用经纬仪及水准仪监测发现，建筑局部有沉降，沉降及倾斜在规范要求范围内。
　　3.墙体有部缝过大，不符合规范要求。
　　4.通过对砂浆的观测，砂浆粘接强度不足，砌体整体性较差，无法满足使用要求。
　　5.根据现行砖混结构标准，该楼未设置足够数量的构造柱，圈梁强度不够，达不到抗震规范的要求，需予以加固或拆除。
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