深圳学校抗震加固房屋加固设计

在我国有40多万所中小学校，约两亿名中小学生，1300多万中小学教师。而且我国又是一个地震、洪涝、山体滑坡、泥石流、台风等自然灾害频发的国家，仅地震重点监视防御区和七度以上地震高烈度区的分布就占全国的一半以上，当前全国校舍房屋建筑质量普遍抗震性能差，离现行规范、规程规定的标准相差甚远。另外,目前仍有很多地区中小学校舍有相当部分达不到抗震设防和其他防灾要求，C级和D级危房仍较多存在。已经修缮改造的校舍，仍有一部分不符合抗震设防等防灾标准和设计规范。 

　　特别在汶川大地震后中小学校舍安全更引起了党和国家的重视，据**及全国校安程工程**组精神，安徽省各地自09年着手对全省中小学校舍进行了排查、加固工作，取得很大的良效，现就结合安徽省巢湖市校安工程的实施对中小学校舍加固工程进行探讨与分析。 

　　2加固前中小学校舍现状及其成因 

　　因缺少县域校园布点或布点规划修整跟不上城市化进程，人口结构变化步伐等因素，造成校园布局不合理，资金投入不配比。一些农村中小学校舍难以得以重建、维护、修缮，根据巢湖市校安工程前期的调查，校舍工程质量安全存在的常见问题归纳起来有以下几方面。 

　　(1)设计缺陷。对工程地质、地基情况了解不全，地基承载力估计过高，漏算或少算作用于结构上的荷载；设计人员受力分析概念不清，结构内力计算错误等；结构构造不合理，如梯间作为安全岛部分未作加强处理，构柱布置不合理等。 

　　(2)施工质量低劣。首先是工匠的素质不高，特别是边远农村，由此人为造成如混凝土强度等级低于设计要求，钢筋混凝土结构构件有蜂窝、孔洞、露筋等缺陷，钢筋力学性能不符合设计要求；砌体构件中砌筑方法不当，造成通缝，空心砌块不按设计要求灌筑混凝土芯柱；或钢结构的焊接质量或焊缝高度达不到设计要求；材料上多使用淘汰的产品等。 

　　(3)改扩建造成的安全隐患。由于质量安全意识不强，部分学校为满足使用功能的要求随意改建校舍，如扩大开洞率，甚至拆除部分承重墙以及未经核算就在原有建筑物上加层，改变疏散通道等，以此造成原有结构承载力不足、疏散不规范等。 

　　(4)其它情况。使用环境恶化，如结构长期受到高温、振动、酸、碱、盐、杂散电流等不利因素作用，引起结构构件的腐蚀性和损伤等；建筑物年久失修．结构有损伤或破坏，不能满足目前的使用要求或安全度不足；由于各种灾害事件的影响使结构产生裂缝或者破坏。 

　　3校安抗震加固实施要点及控制要素 

　　校舍加固过程分抗震鉴定、加固方案、施工监督验收备案等阶段。现分别论述如下： 

　　3.1抗震检测、鉴定 

　　在对校舍作鉴定时应根据现有建筑设计建造年代及原设计依据规范的不同明确其后续使用年限，根据不同后续使用年限的建筑应采用相应的抗震鉴定方法，根据规范分为A、B、C类建筑抗震鉴定方法。通过抗震鉴定明确现有建筑抗震鉴定的设防目标，适度提高了乙类建筑的抗震鉴定要求。 

　　3.1.1检测 

　　科学合理地采用适当的检测方法，尽量减少破坏性检测。常用检测方法有混凝土结构检测、砌体结构检测、钢结构检测和钢混凝土组合结构检测等。内容上主要注重结构材料的力学性能检测、结构的构造措施检测等。对砌体结构根据巢湖市此次经验，采用测试砂浆强度的间接方法基本能满足要求，通过测试与砂浆强度有关的物理参数，进而推定其强度，即使增大了测试误差，但测试工作较为简便，可以做到对砌体工程损伤较少或无损伤。当然具体的检测方法应综合考虑结构情况可采用检测砌体抗压强度和砌体抗剪强度的方法与测试砂浆强度的方法两者综合。对混凝土结构的混凝土材料强度主要应用的检测方法是钻芯法和回弹法。根据经验在校安工程中尽量采用非破损法中的回弹法、超声法、超声一回弹综合法等。其它方法如拔出法，是一种介于钻芯法和非破损检测方法之间的混凝土强度微破损检测方法，操作简便易行，对结构构件损伤小，又有足够检测精度。尤其是近20年才出现的后装拔出法*预先在混凝土中埋置锚固件，而是在己硬化的混凝土上通过钻孔、扩槽、嵌入的方法将锚固件置入并固定其中，因此，在己硬化的新旧混凝土的各种构件上都可以使用，适应性很强，检测结果的可靠性也较高，特别是当现场结构缺少混凝土强度的有关试验资料时，是非常有价值的一种检验评定手段。对某些结构或构件为获得其结构整体受力性能或构件承载力、刚度或抗裂性能，可进行结构或构件的整体性能的静力实荷检验。其中静力实荷检验可分为使用性能检验、承载力检验和破坏性检验。使用性能的检验主要用于验证结构或构件在规定荷的作用下不出现过大的变形和损伤，结构或构件经过检测后还必须满足正常使用要求；承载力检验主要用于验证结构或构件的设计承载力，在校安工程涉及不多，在此就不详述。 

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。 

2.学校类建筑分类与结构特征 

　　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”。 

　　3.抗震加固措施 

　　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。