遵义房屋抗震加固

该建筑在2003年7月开始加固施工，为完成龙岗教育局关于实现加固设计效果及保证现场正确施工，笔者开始了为期两月的施工指导工作。施工是实现设计意图及预期效果的手段，正确的施工方案是施工成功保证。从该建筑加固施工角度看面临以下需克服难点：①工期短（需在2个月的暑假期间完成），②多种加固方法在本项目中综合运用，如何合理安排其间的交叉施工及合理衔接,③原构件表面质量较差，粘贴类加固方法如何有效保证质量。笔者审阅施工单位提报的施工组织设计后针对其中存在的问题会同监理及施工单位进行了调整：①为保证2个月的工期各工序必须紧密衔接、合理安排，原施工组织设计中施工主顺序为放脚基础开挖加固---回填---搭设外脚手架（一次到**）---板墙加固---柱、梁、板加固---内外装饰---落外架；按此顺序安排实际无法实现，先开挖基础加固再回填无问题，但外架搭设一次到**会使板墙施工无法实现（板墙模板一次制安不合理且无法保证质量，混凝土一次浇捣无法密实），另先完成板墙再加固柱梁人为拖延了工期，柱梁加大截面可以也应与板墙同步施工，既缩短工期又利于保证质量；在2个月内要保证完成加固及内外装饰、全面交工是无法实现的，应调整为完成加固抢出内装饰供教学使用再开展外装饰后落架（开学后留安全出入通道）；考虑以上修正后施工主顺序为放脚基础开挖加固---回填---逐层板墙加固及逐层搭设外脚手架---同层柱、梁同步板墙加固---板加固（含裂缝修补）---内装饰（完后提供教学用）---外装饰---落外架。②关于多种加固方法的合理衔接问题应引起重视的是混凝土板粘贴碳纤维施工与其他加固施工的合理间隙，碳纤维加固效果理想与否取决于基层处理质量及粘贴质量，碳纤维粘贴过程中对于环境洁净度有要求，粘贴中如在多尘的环境中进行则质量无保证，所以碳纤维施工应安排在同层其他加固施工完毕后进行。③正由于原施工过程质量失控，原构件表面质量低劣，对于保证粘贴类加固施工质量是一挑战；针对这一问题在施工中要重点开展粘贴基层的修补修复；即在施工中如何打磨基层、利用修补材料修补基层结构缺陷。 在之后的施工中较好的贯彻了笔者及监理单位的要求及建议，在工期及质量上都得到了保证；笔者在2011年进行了回访查勘，从现状看加固后的建筑满足正常使用要求，原有裂缝修补后未现新的发展，加固施工达成预期效果。
一、抗震鉴定的步骤
　　一般说，抗震鉴定对房屋所存在的缺陷进行“诊断”，包括下列步骤：原始资料搜集，如勘探报告、施工图、施工记录和竣工图、工程验收资料等，资料不全时，要有针对性地进行必要的补充实测；建筑现状的调查，了解实际情况与原始资料相符合的程度、施工质量和维护状况，并注意有关的非抗震质量问题；综合抗震能力分析，既有抗震概念的宏观判断，也有数值的计算；鉴定结论和治理，主要对不符合鉴定要求的房屋提出相应的维修、加固、改造或更新的抗震减灾对策。
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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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建筑抗震鉴定是通过检查现有建筑的现状、施工质量和使用状况,按规定的抗震设防要求,对其在地震作用下的安全性进行评估。建筑物进行抗震鉴定的目的是为了判明其抗震能力、评估地震时的破坏程度, 为是否需要进行抗震加固或采取其它防震减灾措施提供依据。
　　标准《建筑工程抗震设防分类标准》[3]中，为了提高中小学校舍的抗震能力，将其从丙类建筑提高为乙类建筑(重点设防类)。2009年7月1日开始实施的新版《建筑抗震鉴定标准》[4]中，也对既有建筑的抗震设防标准做了很大程度的提高。
　　笔者完成过众多的建筑抗震鉴定工作，以下通过抗震鉴定实例的分析,对按新国标鉴定的过程、内容及遇到问题的处理进行分析说明和总结[5]，提出若干新见解供工程技术人员参考。
　　1.新旧《建筑抗震鉴定标注》的比较分析
　　我国之前抗震鉴定依据的标准是《建筑抗震鉴定标准》（GB50023-95），就是“结构综合抗震能力二级鉴定方法”。所谓级鉴定是指以宏观控制和构造鉴定为主的抗震能力鉴定，*二级鉴定指以构件抗震承载力验算为主并结合构造影响系数的鉴定。“两级鉴定”概念的引入,通过对房屋的外观质量、结构体系、材料强度、配筋构造、填充墙等与主体结构的连接，以及构件的抗震承载力进行综合分析，使相当一部分现有建筑，可采用简单的级方法进行抗震鉴定，少数级鉴定不能通过的房屋，则继续采取*二级鉴定予以判断。
　　我国目前抗震鉴定依据的标准是《建筑抗震鉴定标准》GB50023-2009 (以下简称“标准”)。其主要修订内容是：1）扩大了原鉴定标准的适用范围，即扩大到已投入使用的现有建筑。2）依据现有建筑设计使用年代及原设计依据规范的不同，将其划分为后续使用年限分别为30 年、40 年、50 年三个档次，并相应给出了A、B、C 三类建筑抗震鉴定方法；后续使用年限的提出明确了现有建筑的抗震设防目标。3）适度提高了学校等乙类建筑的抗震鉴定标准。
　　2.工程概况
　　某中学校教学楼为5层框架结构，平面形式呈“L”型，现总建筑面积为4120m2，该建筑始建于2000年，后续使用年限按40年考虑，属B类建筑。该建筑作为学校教学楼使用，抗震设防类别为丙类。基础形式为**地基柱下基础。
　　通过对整幢建筑全面详细检查，除发现部分楼层楼板存在少量收缩裂缝外，所有柱梁均未发现可见裂缝，所有外墙、内间墙未发现可见裂缝或抹灰剥落；屋面没发现有积水现象，排水系统也没发现堵塞；各结构构件工作状态良好。
　　基础持力层为花斑色粘土层，地基承载力标准值为220KPa。通过对整栋建筑物全面详细检查，建筑物的整体垂直度良好，上部结构未发现建筑物有基础不均匀沉降的迹象或变形，基础构件的工作状况良好。


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以中学教学楼为例，首先根据教学楼建筑情况和地理位置，确定抗震类型，再根据抗震类型对其进行一级和二级鉴定，找出教学楼不符合抗震要求的结构体系，针对这些缺陷分别进行了分析研究，并制定了相应的加固方案。此教学楼的加固方案是，通过增加承重墙壁两边的窗户的高度并且适当的调整其位置，从而使承重墙壁的承重能力增大，对地震剪切力的承受能力提高进而达到抗震要求。
郑州地处***，九州之中，十省通衢，历史悠久，文化灿烂。我国现存的道教建筑群中岳庙就在这里。在郑州周围，还有星罗棋布的古城、古文化、古墓葬、古建筑、古关隘和古战场遗址。悠久的历史给郑州留下了丰富的文化积淀。但是，大部分古建筑都是按老规范设计的用砖砌体、石砌体或砌块砌体建造的结构并未考虑到抗震，这些建筑使用年代过长就自然会出现承载力不足的情况。加之，近几年，随着地壳运动的频繁加剧，地震频频光顾，尤其是那些处于板块交接处的地区，房屋建筑抗震势在必行。传统上的建筑抗震的方法主要是采用增设钢筋混凝土构造柱和圈梁、抗震墙、夹板墙、钢拉杆、钢支撑、钢构套。这些方法使用的结果是使原来的建筑的外观变得不**，破坏了建筑的整体性，在功能上，这些方法虽然提高了建筑的抗震性能，但是也加剧了地震的强度。那么用什么方法才能在即不损害建筑外观的同时还能实现抗震目的呢?考虑到这个问题，答案就是对那些年代久远的建筑进行抗震鉴定，对于不符合要求的进行加固。本文以郑州市某中学教学楼加固为例进行分析研究。 　
　　1　工程概况 　　
　　如图1所示，该中学教学楼四层以下的楼层高度均为3.6m，局部五层的楼层高度为4.5m,整个教学楼中心结构的规格是：高14.4m，宽6.4米。教学楼各个教室的门的规格是：宽度是0.9m，高3.3m。各教室窗户规格：宽lm,高2.4m，和宽1.5米，高2.4米。 　
　　教学楼平面布置示意图根据规定的郑州地区抗震设防地震烈度以及教学楼的具体情况得知该中学教学楼的抗震设防烈度应为7度：地震分组为*二组，地震时地面运动的加速度为O.10倍的重力加速度。四楼的部分地方和五楼的全部是采用小部分钢筋混凝土及大部分砖墙承重的砖混结构，承重砖墙为实心，楼屋面是在施工现场之模浇注的混凝土，扩展基础，即用于把墙或柱的荷载侧向扩展到土中，使之满足地基承载力和变形的要求的墙下条形基础和柱下基础，大约于1995年建造，在2009年进行抗震鉴定然后进行加固改造。本工程采用建筑科学研究院的PKPM系列结构软件中PMCAD对该楼墙体进行承载力验算。根据实际情况确定三层以下的地方的实心砖墙砌筑砂浆抗压强度均按照M5.0进行计算，四层和五层按照M2.5计算，建筑中的砖体的抗压强度参数设定为MU7.5。房屋整体依据《砌体结构设计规范》根据楼、屋盖类别及横墙间距按刚性方案计算内力，楼屋面荷载按《设计要求和建筑结构荷载规范》取值。
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　　( 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。

相关幼儿园教学楼抗震加固的案例分析：本工程场址位于体育场西侧看台处，场址呈矩形，东西方向宽55至60余米，南北方向长约余米。场地形状比较规则，西侧紧邻城市干道，东侧为学校体育场，进出十分方便并相对。国际部教学楼沿原看台方向南北布置，在用地的西侧及南北两侧设置出入口，建筑物西侧沿整个长边设置主要道路，南北两侧设进出操场的道路，满足使用功能及防火要求。西侧绿地可开辟成通往城市干道的通道。
　　2相关的设计思路
　　2.1单体设计构思
　　本项目设计的重点和难点在于以下两个方面：首先，在不改变规模的情况下，操场看台的几何尺寸几乎不可改变，而用地的进深制约了看台后只能单边布置教室等大空间的用房，这就造成了大部分教学用房位于看台之上的三层、四层，对功能布置、结构与抗震以及安全疏散的设计提出了更高的要求；其次，建设用地的现状决定了大部分教室为东西朝向，这对使用功能会造成较大的不利影响，必须采用相应的措施来解决自然光较低的高度角对视线干扰和东侧操场的噪音干扰。
　　2.2平面功能设计
　　1、地下1层设置符合110米栏长度要求的室内跑道，以及器械训练用房，并配有相应的更衣间等辅助用房，以满足80中作为传统体育名校的训练要求。同时大部分设备用房均在地下1层设置。
　　2、体育器材室和体育组办公室、会议室设置在首层北段，兼顾日常体育课和优势项目训练的管理，并布置一部货运电梯方便器材的搬运。首层南侧设计为西餐厅，建筑面积约237平米，从南侧入口可直接进出就餐，西餐厅北侧设为家政教室，联系方便。首层中部设置东西贯通的主门厅，可经此由楼外直接进入体育场。
　　3、保留原有看台功能，看台座位1431个。看台中部设台，并设相应的贵宾休息室。二层北侧设一个档案室、一个会议室，其他房间按社团活动室、办公室和休息室设计，其中活动室可根据实际使用要求，灵活布置为标准教室或专业教室。
　　4、普通教室是师生重要的学习和活动场所，也是师生在校期间连续使用时间长的场所，所以集中布置在楼层：三层和四层，争取的采光和通风条件，限度的减小外部干扰。本方案共设普通教室34间，按照国际办学的要求，每间教室供20-30个学生使用，开间净宽8.8米，进深7米左右，建筑面积约66平方米，方便小班教学。
　　3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。
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