幼儿园抗震加固结构体系分析
根据原建筑及结构资料,原综合教学楼的结构布置图见图1,从图中可看出,C区平面近似为12.24x20.04m矩形的二层砖混结构,横墙间距以3.3m为主,结构整体刚度大。B区平面近似为回字型的三层建筑,其南侧和西侧均为框架结构,其中西北角的一、二层为分别会议室和阅览室,结构为13.2跨度的框架,B区的东侧及北侧均为砖混结构。
从该综合楼结构体系来看,是框架与砌体结构相混合的结构形式,结构体系混乱,质量与刚度分布不均,非常不利于结构抗震,故首先考虑将B、C区设抗震缝脱开,抗震缝两侧设双墙,将C区分割为独立的、完整的砌体结构单体,以下主要介绍B区的抗震加固设计。
对于B区,可采用以下两种方案:
11) 方案一
在B区的中部10轴处设一道抗震缝,将B区的框架部分和砌体部分划为两个单体,西侧为框架结构,东侧为砌体结构。
本方案的优点是结构体系清晰,结构抗震受力明确。但其缺点是东侧的砌体结构平面呈凹型开口,其平面形状不规则;其次B区中庭**部为镂空的井字梁楼盖,其周边分别支撑在框架柱**及砌体墙上,故中部设缝处改造工作量大,且建筑处理此抗震缝也较困难,屋面易渗水;再者按此方案设缝,施工难度高,施工周期长,改造费用大。
12) 方案二
由于东侧框架的抗侧刚度较西侧的砌体结构小的多,故利用框架间的填充墙进行板墙加固,并使其与框架柱与框架梁可靠连接共同作用,同时在B、C区设缝处及平面转角无填充墙处增设混凝土墙,使整个结构体系以墙体作为抗侧力构件,而框架柱主要承担竖向力。西侧的砌体结构的横墙间距多为6.6m,且沿立面有较多窗洞,故西侧的砌体墙也采用板墙加固。
按此方案,B区的结构由框架、砌体墙共同作用的混合体系改造为砌体组合墙抗震结构体系,具体结构布置见图2,填充墙按板墙加固做法、与梁柱连接节点见图3。
近年来建筑结构的抗震研究有了长足进步,多种新的抗震设计思路和方法涌现出来,特别是基于性能抗震设计思想受到地震工程界的关注。但这些新方法与现行规范所采用的设计方法(以承载力―延性为联合控制准则)的对比不够深入,应用到结构设计时的实际控制效果如何有待进一步深入研究,于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。
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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。 孩子是祖国的花朵,祖国的栋梁,更是祖国的未来,所以在教学楼建设和抗震措施方面一定要慎重又慎,一定要遵守《抗震设计规范》来进行工程设计,通过特大地震中中小学教学楼破坏情况的统计分析,重点从抗震构造措施方面提出了提高砌体结构的延性,增强中小学教学楼抗震能力的几项措施,希望能给**一些启发。
某教学楼工程总建筑面积为9203.62m2。建筑层数共为五层,建筑物为砖混结构,由于该工程建于1982年,无抗震设防,达不到国家现行的抗震设计要求,存在安全隐患,因此需对校舍进行抗震安全加固。
2 加固方案
2.1 墙体:外墙保持原有的形式不变,在外纵墙外侧与横向承重墙交接部位及楼梯间梁下增设250*300mm混凝土构造柱。在纵墙梁下增设300×(梁宽+2×70mm)的构造柱:在所有阴角部位增设200mm*500*500m “L”型构造柱,在阳角部位增设200*610*610mm“L”型构造柱。新增构造柱采用C20混凝土,主筋Φ12钢筋。箍筋φ6.5@ 200 。构造柱基础埋梁1500mm。变形缝处钢筋混凝土圈梁两侧各增加一根Φ25钢拉杆,与加固增设的构造柱锚固在一起。
对承重墙体进行加固,在外纵墙里侧,内纵墙及横墙两侧增设70mm厚混凝土墙板进行加固。
墙体加固后裸露的构造柱采用30厚挤塑聚苯乙烯保温板包裹,外包网格布。
2.2 基础加固:对原有的承重墙下毛石基础进行加固,在基础两侧增设200m厚C20混凝土 。
3 施工准备
3.1 技术准备
施工前积极查阅有关抗震加固方面的技术资料,制定各项技术措施,组织进行技术交底。
3.2 现场准备:
施工用水、用电准备:由建设单位提供电源、水源接至施工现场,用水管线在地下埋设,接至用水地点。
4 加固施工方法
4.1 基础工程:
采用人工将所有承重墙基础挖开至基础底,将基础表面浮土及杂物均清除干净,并用水冲洗。在毛石基础的上一阶的基础两侧用冲击钻钻孔,孔径ф16,深度为550mm。用空气压缩机将孔内的碎渣、杂物清除,然后采用**的植筋胶植筋。植筋钢筋为Φ12@500,植入深度为500mm ,外露200mm。
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