淮安学校房屋抗震安全检测

建筑抗震的设计要求和相关措施：
一、建筑抗震结构设计的基本要素
　　1、在抗震设计中有意识、有目的地控制薄弱层（部位），使之有足够的变形能力又不使薄弱层发生转移，这是提高结构总体抗震性能的有效手段。
　　2、一个抗震结构体系应由若干个延性较好的分体系组成，并由延性较好的结构构件连接协同工作。例如框架――剪力墙结构由延性框架和剪力墙两个分体组成，双肢或多肢剪力墙体系组成。
　　3、构件在强烈地震下不存在强度安全储备，构件的实际承载能力分析是判断薄弱部位的基础。
　　4、强烈地震之后往往伴随多次余震，如只有一道防线，则在次破坏后再遭余震，将会因损伤积累导致倒塌。抗震结构体系应有可能数量的内部、外部冗余度，有意识地建立一系列分布的屈服区，主要耗能构件应有较高的延性和适当刚度，以使结构能吸收和耗散大量的地震能量，提高结构抗震性能，避免大震时倒塌。
　　5、要使楼层（部位）的实际承载能力和设计计算的弹性受力的比值在总体上保持一个相对均匀的变化，一旦楼层（部位）的比值有突变时，会由于塑性内力重分布导致塑性变形的集中。
　　6、要防止在局部上加强而忽视了整个结构各部位刚度、承载力的协调。

2008年5月12日四川省汶川大地震造成了巨大的生命伤亡和经济损失,其中以学校类建筑灾害较为严重,学校类建筑在此次地震*范围崩塌损坏,产生了非常恶劣的社会影响。汶川地震*造成了50多万间房屋的倒塌,而其中学校建筑6898间,一方面是由于施工质量存在各种问题,另外一方面是由于结构本身的因素所造成的。通过震害的情况来看,在地震中损坏以致倒塌的中小学建筑主要为砖砌结构,且建造时间均较早,并没有进行正规的抗震设计,另外一些倒塌建筑则为预制板结构,与此相对应的近10年建造的钢筋混凝土框架结构在地震中则表现良好,损伤较轻,且多为填充墙破坏。根据这次大地震带来的惨痛教训,我国颁布了《建筑工程抗震设防分类标准》,其中规定:幼儿园、小学、中学的教学用房以及宿舍和食堂,抗震设防类别应不低于重点设防类,即不低于乙类。基于此,我国从2009年开始对学校的既有建筑物进行大规模的抗震加固改造工作,目的是尽量提高学校类建筑的抗震水准,以满足标准要求,加固设计和措施对抗震效果的影响十分巨大。本文正是从此点出发,详细分析了学校类建筑的结构形式特点和几种类型,进一步阐述了抗震加固措施,最后对学校建筑的抗震加固提出了几点建议,以供参考。
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学校建筑按照结构形式来区分,主要分为砌体结构、混凝土框架结构和混合结构几类。砌体结构其为水泥砂浆、转和石块建造的结构,缺乏钢筋串联,其一方面各部分连接较弱,同时没有延性阶段,如果其破坏则为突然的脆性破坏,这种结构特点导致了其破坏毫无征兆,且较*发生连续倒塌破坏;混凝土框架结构是现代建造技术常采用的一种结构形式,具备较好的抗震性,现在建造的通过可以满足抗震需求,然而一方面对于老旧建筑,由于当初设计规范与当前不符以及结构老化等方面原因,导致了抗震不能满足当前需求,另外是2008年汶川地震后国家对学校类建筑提出了新的明确要求,即其抗震设防不能低于重点设防工程,之前建造的建筑同样需要进行一定的加固补强。
学校类建筑具有大开间、大采光窗的建筑形式,需要墙体凿开,抗震墙面积则会较少且不规则,墙体的不连续导致了抗侧刚度低,这种形式下墙体很*破坏,如为砌体结构,则抗震性能会很差。此外,学校建筑中的横向往往建造***限,主要则是为了刻意满足大空间的需求,这种**限会导致建筑物的整体性较差。正如汶川地震中造成惨重伤亡的情况,当前既有的学校类建筑往往采用预制楼板,这是具有争议的,如切实按照连接部位整浇,加强节点,可具备良好的整体性,然而以我国现在的建造施工技术此点往往是很难达到的,在地震下随着墙体的平移,预制板与墙体非常*脱离,导致预制板滑移脱落,真正的成为了“杀人板”。
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根据国家标准规定[1-3],当前已有的学校建筑大部分均需要进行一定的加固补强措施。相应于不同的结构形式具有不同的实施措施。按照加固的不同施工方法和位置,主要分为外加固、内加固和夹板墙加固三类。外加固,顾名思义就是通过在建筑物的外侧增加构造柱、圈梁和抗震墙等方法来加固建筑物,从而加强整体性,实现抗震协同工作,此方法的优势在于不占用室内面积,完全不影响原建筑的使用功能。内加固法则是在内部添加构造柱、圈梁和拉杆等,一般不会增设抗震墙,因在内部这会严重影响其原有功能,如实在必要且可改变功能时,抗震墙间距过大则可适当添加。夹板墙加固法则是在原有墙体基础上的加固措施,其通过采用钢筋网水泥砂浆面层等手段加固墙体,提高墙体的抗剪切能力。
对于不同的建造造型和特征,需选用不同的抗震加固方案,存在一个方案优化的过程。一般从施工方便、技术先进、经济效益、加固质量等四个方面来对方案进行评估。施工方便是基础,技术先进是**,经济效益是关键,加固质量是目标。施工方便是确定加固方案时首先必须考虑的,方案的优劣,首先在于施工是否方便可行,没有良好的施工性会对抗震加固造成巨大的障碍。确定方案是否可行之后,需要进一步考虑其简便性,如果施工会造成巨大的费用支出且工期较长,会影响到施工质量,需要考虑其他方案或者加以改进;技术先进作为加固工作开展的**,其满足先进性才能保证施工进度,对于工期要求严格的特殊工程等,此点往往重点考察;经济效益好是关键,在进行加固改造时经济问题不可避免和回避,对于每个建筑,都需要有针对性的进行选择加固方法,同时必须根据具体情况考虑经济实用与否,这样加固方案才具有实际意义;加固质量作为加固工作进行的目标,是需要通过各种措施加以保证的,加固是对原建筑的补强,保证其质量才能保证加固工作有意义。
4.结论与建议
正如本文前面所阐述,汶川地震之后,按照我国现行的标准规定,学校类建筑具有不同于一般建筑的抗震重要性,这对许多原有建筑提出了抗震加固的要求。在进行抗震加固之前,首先需要对原结构进行评估,分清其结构体系,鉴定其强度等级,并对关键部位进行检测,以此做好原建筑的评估工作,才方便下一步工作进行。
现场检查、检测结果
1.1地基与基础
该教学楼采用桩基础.上部结构未发现由于不均匀沉降造成的结构构件开裂和倾斜,建筑地基和基础无静载缺陷,地基主要受力层范围内不存在软弱土、液化土和严重不均匀土层,非抗震不利地段,地基基础基本完好.
1.2现状调查
对教学楼外观质量进行普查,发现存在以下问题:五层楼板主、次梁位置处板面出现裂缝,宽度大部分在0.1～0.5 mm之间,如图3所示.教学楼屋顶造型中铝塑板脱落严重.
1.3房屋整体变形、材料强度和钢筋扫描检测按照《建筑变形测量规程》的规定,采用NTS-322型全站仪测量了房屋的倾斜现状(包含原有施工误差).根据测量结果,房屋整体倾斜变形不大,倾斜率为2.5‰,在规定范围内,满足相关规定.因房屋的原始沉降观测资料缺失,无法测得累积沉降量数据,通过测量各层楼面相对高差对房屋不均匀沉降状况进行评估,测量结果显示相对沉降值为0.06%,根据现场勘查情况和有关规范,认为房屋无明显不均匀沉降.按《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》,采用HT-225W型混凝土回弹仪对该教学楼混凝土柱、梁、板等构件混凝土强度进行了检测.检测结果表明混凝土强度推定值在28.9～30.8 MPa之间,满足设计强度等级C25的要求.采用DDG-A型钢筋位置测定仪对该教学楼梁、板、柱中的钢筋进行扫描,扫描结果表明梁、板配筋满足设计要求,柱的钢筋保护层厚度、柱端加密区箍筋不满足要求.
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目前教学楼存在的主要问题：1)没有采取抗震构造措施，砌体结构无圈梁及构造柱；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；3)单面走廊砌体较多；4)楼梯间在两端；5)砌体结构纵墙承重；6)单跨框架结构，两方向刚度相差较大；7)施工质量差，预制板无扒子筋，砌筑砂浆标号低。
单面走廊砌体教学楼只有两道纵墙，纵墙上门窗洞较多，对纵墙的削弱很大，且单面走廊砌体教学楼高宽比较大，由高烈度的地震作用产生的倾覆力矩所引起的弯曲应力**过砖砌体抗拉强度时，砖墙就会开裂，是抗震性能稍差的一种结构形式。
砌体结构纵墙承重的教学楼数目也较多，唐山大地震中，纵墙承重的砌体结构的破坏比横墙承重、纵横墙承重结构的破坏都大。
单跨框架整体结构缺乏赘余，没有多道抗震防线。由于横向跨度较大，梁截面尺寸较大，设计中不容易控制梁的配筋量及楼板对框架梁的承载力和刚度增大的影响，较易设计成强梁弱柱的结构，结构的延性和耗能能力大大降低，且两个方向刚度相差较大，大震中*倒塌。有的框架结构在外廊的外侧增加了一道框架柱，但由于两排框架柱相邻较近，不但没有起到多道防线的作用，反而由于两侧刚度不均，在地震作用下*造成扭转破坏。
总之，由于经济水平的限制，目前我国中小学校舍中绝大部分为砌体结构，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。
2 对教学建筑的抗震加固设计的思考
2.1 多层砌体结构教学楼的震害
汶川地震的震害表明，教学建筑由于没有抗震设防，或虽有抗震设防但设计及施工质量不到位，造成许多房屋严重破坏或倒塌。
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，*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较严重。89版《建筑抗震设计规范》*五章多层砌体房屋中的*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。楼梯间较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，*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。
2.2 加固设计需要特别注意的有关规定
《建筑工程抗震设防分类标准》(GB50223—2008)*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”，*3.0.3条“重点设防类，应按**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**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)*5.3.5条*2款*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*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。
2.3 多层砌体结构抗震加固设计
校舍的加固受限于校舍的实际情况，往往很难实现理想的加固方案，如外墙、楼地面的装修完好，对于此种情况，宜着重检查楼板的连接情况，扒子筋是否完好，板缝间是否用钢筋混凝土填实以及楼板支承在梁或墙上的长度是否满足规范要求等。**采用不破坏地面装修的加固方案，如板下加支撑等，以减少楼板在拆除楼面的过程中的损伤。外墙已装修完好的砌体校舍可采用单面钢筋混凝土板墙的方法加固，在教室内部增设板墙，避免破坏外装修，尽量减少因加固而引起的不必要的浪费。
当层数和总高度不**过规定，但墙体抗震承载力不满足要求时，国标图集《房屋建筑抗震加固(一)(中小学校舍抗震加固)》(09SG619-1)推荐的加固方法有以下几种：1)墙体所需要的抗震承载力与综合抗震承载力的差值＜60%(墙体砌筑砂浆实际强度等级为M2.5和M5)、＜50%(墙体砌筑砂浆实际强度等级为M7.5)、＜45%(墙体砌筑砂浆实际强度等级为M10)时，可采用钢筋混凝土板墙加固；单面板墙和双面板墙加固方法的选择主要受校舍加固条件的限制，其加固后的墙段提高系数相同。2)砌体墙经计算，其综合抗震承载力与现有校舍所需要的抗震承载力相差10%～70%时，且墙体砌筑砂浆的实际强度等级＜M2.5的砌体结构，可采用钢筋网砂浆面层法加固；由于单面钢筋网砂浆面层对砌体强度的提高有限，且加固效果较差，对于抗震设防类别为乙类的中小学校舍，建议采用双面钢筋网砂浆面层法加固。3)实际圈梁和构造柱布置不符合《建筑抗震鉴定标准》(GB50023—2009)要求或需要加强内外墙连接整体性的校舍，可采用外加圈梁-钢筋混凝土柱的加固方法。采用以上加固方法时，单面板墙及单面钢筋网砂浆面层内的配筋加强带不能代替圈梁和构造柱。
二、建筑结构抗震措施的衡量标准
　　对于性能的要求，现行抗震设计规范有两种基本的表达方式：一种是以损坏的程度来描述，另一种是以用途的重要性即抗震设防分类来描述建筑结构中的损坏程度划分为不损坏和属正常维修下的损坏 可修复的破坏和倒塌；抗震设防分类则氛围甲、乙、丙、丁四类，对某些钢筋混凝土结构，现行规范给出了正常维修和倒塌的层间变位角作为定量指标，对于不同的设防类别，**规范规定了不同的抗震措施，如乙类建筑的抗震措施要比丙类建筑的有关规定提高一度。按规范提高抗震措施后，在遭遇到相当于本地区设防烈度的地震影响时，由于地震作用步提高，乙类建筑毁坏程度比丙类建筑要轻些，在遭遇到本地区罕遇地震影响时，乙类建筑的抗倒塌能力比丙类建筑要明显提高.显然，结构的抗震能力仍然缺乏明确的数量的变化。
　　借助于现行《抗震鉴定标准》所引进的“综合抗震能力由数量上的区别”有可能使不同性能要求的结构所具有的抗震能力由数量上的区别。例如，结构抗力的高低，可用结构楼层的受剪承载力与设计地震剪力的比值，即楼层的受剪承载力与设计地震剪力的比值即楼层屈服强度系数来表征；结构变形能力的高低，可用结构所具有的变形能力与基本变形能力的比值来表征。从而使不同性能要求所对应的坑震措施得以数量化。
　　如果把按现行抗震设计规范进行设计的丙类结构作为符合基本性能要求的结构，即其抗力和变形能力的组合结果，可定义为综合坑震能力的基本值；对于性能（包括变形）要求较高的建筑结构，如乙类建筑，其综合抗震能力应低于基本值。高低的具体取值，可根据性能要求确定。
　　在确定综合抗震能力的两个因素中楼层屈服强度系数的定量在现行的抗震设计规范中已经是现成的，可以根据结构构件的实际截面尺寸和配筋，取材料强度标准值按承载力计算的有关公式得到，这里不在重复。