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校舍房屋抗震鉴定及加固设计

校舍房屋抗震鉴定及加固设计

为避免中小学校舍在地震中发生整体垮塌,危及师生人身安全,近年来,全国各地市校安办及建设主管部门明确要求针对现有的中小学教学用房、学生宿舍和食堂等既有建筑物依据GB 50023—2009(建筑抗震鉴定标准》进行抗震鉴定,对存在安全隐患的校舍进行抗震加固,确保学校校舍达到重点设防类抗震设防标准。按现行国家建筑抗震鉴定标准,对既有建筑的抗
震检测鉴定,可以提供较为可靠的依据和结构承载力复算的参数。同时,在抽检数量上应满足GB/T 50344
— 2004(建筑结构检测技术标准》的要求。1 建筑抗震检测鉴定
1.1 工程概况;
某学校教学楼建于上世纪八十年代中期,建筑平面形式基本为矩形,东西长约38.0m,南北长约8.1m,房屋共4层,建筑面积约1100m ,建筑檐口高度为12.9m,各层层高均为3.3m。基础采用桩基础,上部为混合结构,预制楼屋面板,大梁、楼梯及雨棚等为现支座反力的8% 。经计算,地震作用下水平支座反力取为10kN,与竖向荷载下的支反力的比值为00235,故地震作用可按重力荷载代表值的2% ~3%考虑,故取网架作用传给每个预埋件的水平荷载取为10kN。
3.3 风荷载作用
根据该工程的技术方案说明书,本工程所处地区基本风压为0.76kN/m ,由3D3S根据球面风压分布计算出作用在网架上的风压合力为72OkN,将其等效作用在仓壁连接的节点上。经计算,风荷载对支座竖向支反力为拉力,对下部结构有利,故不考虑其作用。
3.4 网壳稳定性分析JGJ 61—2003(网壳结构技术规程》 规定,双层网壳厚度小于跨度的1/60应进行稳定性分析,本工程
网壳厚度为2m,跨度为113.1m,厚跨比为1/56.55,考虑到该网壳跨度大,设计中对其整体稳定性做补充验算。稳定分析中,参考荷载取为恒荷载和屋面活荷载标准值之和。通过线性屈曲分析,得到模型前6个屈曲模态的屈曲因子分别为:37.99、38.82、38.92、39.10、39.18、39.30,将最小的屈曲因子乘以施加的荷载值得到模型的屈曲荷载为26.593kN/m 。4 结语
(1) 在恒载和活载作用下,由网架作用传给每个预埋件的建议取为425kN。
(2) 在风荷载作用下,由网架作用传给每个预埋件的水平荷载取为200kN。
(3) 在地震作用下,由网架作用传给每个预埋件的水平荷载重力荷载代表值的2% 一3% ,本工程取为10kN。
参考文献
[1] 罗尧治.大跨度储煤结构一设计与施工[M].北京:中国电力出版社,2007.
[2] 张燕萍,董继斌.大直径圆形储煤场球面网壳设计[J].山西建筑,2006,(8):36—37.
[3] JGJ 61-2003,网壳结构技术规程[S].
[4] 魏兴涛,张春富.某电厂圆形煤场网壳设计[J].黑龙江科技信息,2008,(6).
[5] GB 50009—2001,建筑结构荷载规范[s].
浇结构,抗震设防烈度为6度。结构平面布置如图1 所示。

图1 教学楼加固平面示意图
1.2 建筑抗震检测
根据该建筑物的实际使用情况,依据GB 50023—2009(建筑抗震鉴定标准》第1.0.3—1.0.5条,确定其为A类建筑,即后续使用年限30年的建筑。经现场检测,该教学楼各层承重墙体的实心砖和砂浆推定强度见表l,混凝土推定强度见表2。
表1 各层承重墙体实心砖和砂浆检测结果

1.3 第一级鉴定
根据GB 50223—2008(建筑工程抗震设防分类标准》,该建筑抗震设防类别为重点设防类(简称乙类),且属于横墙很少。因此在做房屋整体性连接构造检查时,依据GB50011—2010(建筑抗震设计规范》相应规定,应按增an-层的总层数来核查其构造柱的设置情况。经现场检测后发现该学校教学楼1/A、1/D、14/A、14/D轴处,楼梯间四角,3轴、6轴、9轴和l2轴横
墙与外纵墙交接处均未设置构造柱,且纵横墙交接处等部位也无拉结钢筋,故不符合GB 50023—2009《建筑抗震鉴定标准》的要求。第一级鉴定时,房屋的抗震承载力可采用抗震横墙间距和宽度的限值进行简化验算。由鉴定标准表5.2.9—1可查得,一层(砂浆强度等级为M1)承重横墙间距的限值为5.9m,而实际横墙最大间距为8.4m,大于鉴定标准限制值2.5m;二层(砂浆强度等级为N0.4)横墙间距的限值为4.0m,而实际横墙最大间距为8.4m,大于鉴定标准限值4.4m;三、四层亦超出鉴定标准限值。因此不符合第一级鉴定要求。其他项抗震措施均满足GB 50023—2009(建筑抗震鉴定标准》的有关规定。对照鉴定标准,发现该教学楼主要存在以下问题:各层抗震横墙最大间距为8.4m,均超过规范限值;各层砂浆强度普遍较低,存在局部粉化现象;房屋外墙四角,楼梯间四角等处未设置构造柱,整体性较差。因此,根据鉴定标准评定为不满足抗震要求。
1.4 第二级鉴定对现有结构体系、楼屋盖整体性连接、圈梁布置和构造及易引起局部倒塌的结构构件不符合第一级鉴定要求的房屋,根据抗震鉴定标准第5.2.14条,可采用楼层综合抗震能力指数方法进行第二级鉴定,同时,楼层综合抗震能力指数应按房屋的纵横两个方向分别计算。根据GB 50023—2009《建筑抗震鉴定标准》第5.2.14,5.2.15条,教学楼横墙、纵墙综合抗震能力验算结果见表3。从表3的计算结果可以看出,该教学楼各楼层纵横墙最弱楼层综合抗震能力指数 均小于1.0,其中二层纵墙的综合抗震能力指数仅为0.58,远小于1.0。因此,应对该教学楼进行加固措施,以提高其综合抗
震能力。

2 抗震加固设计http://www.shjgu.com/
2.1 设计构造根据鉴定情况,该校舍属于横墙很少,砌筑砂浆实际强度等级≤M2.5,纵横墙承载力均满足要求。由于各层墙体的砌筑砂浆强度普遍较低,为增加结构的整体性,纵横墙均采用双侧加钢筋网砂浆面层的方法加固,如图1所示。面层的砂浆采用厚度为60mm、强度等级为M10的水泥砂浆。钢筋网采用双向68@200,同时采用68@900的S形穿墙锚筋。当
钢筋网的横向钢筋遇有门窗洞口时,宜将两侧的横向钢筋在洞口闭合。底层的面层,在室外地面下加厚并伸入地面以下500ram。竖向钢筋应连续贯通穿过楼板。为避免钻孔太密,造成楼板损伤过大,在楼板处可采用集中配筋方式穿过,钢筋规格采用612@600上下各搭接400ram,端部焊 8横筋两道,以便于钢筋网焊接。
图2 外墙转角加固节点图
由于该教学楼外墙四角均未设置构造柱,因此该部位应加强设计,如图2所示,转角处另设置水平及竖向配筋加强带18610,以代替构造柱。另外,由于纵横墙交接处均未设置构造柱,也无拉结钢筋,故该节点也应加强设计,如图3所示,另设
置水平及竖向配筋加强带6610,以代替构造柱。
2.2 施工要点
做面层前,应将原墙面抹灰层清除干净,对油漆或瓷砖装饰层应铲除,以保证加固面层与原墙体的可靠粘结,若原墙面存在局部碱蚀严重或有松散部分时,应先清除松散部分,并用1:3水泥砂浆抹面,已松动的勾缝砂浆应清除。做面层前,原墙的墙面应用水湿润。
在墙面钻孔时,应先按设计要求画线标出穿墙筋位置,并应采用电钻在砖缝处打孔,穿墙孔直径应比s形筋直径大2mm。铺设钢筋网时,竖向钢筋应靠墙面并采用钢筋头支起。钢筋网在墙面的固定应平整牢固。抹水泥砂浆时,应先在墙面刷水泥浆一道再分层抹灰,且每层厚度不应超过15ram。面层施工完后应洒水养护,以防干裂或与原墙面脱开。
3 结语
通过对某校舍建筑的现场检测及后续抗震鉴定,对该房屋目前的使用状况及综合抗震能力进行了一次较为全面的分析。根据检测鉴定的结果,针对该校舍建筑存在的结构缺陷,做出了较为经济合理的加固方案。对类似工程能起到一定的借鉴意义。
参考文献
[1] GB50023—2009,建筑抗震鉴定标准[s].
[2] GB50003—2001,砌体结构设计规范[S].
[3] GB50011—2010,建筑抗震设计规范[s].
[4] 高小旺,高炜,刘佳,等.多层砌体校舍建筑抗震检测鉴定若干问题探讨[J].建筑结构,2009,39(1I):33—36.
[5] 袁海军,姜红.建筑结构检测鉴定与加固手册[M].北京:中国建筑工业出版社,2003:194—201

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