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[關鍵詞] 抗震 鑒定 加固
1.抗震加固的必要性
我國是一個多震的國家,地震給我國人民生命財產(chǎn)安全和國家經(jīng)濟發(fā)展、社會穩(wěn)定帶來了嚴重的災害。在我國由于歷史、經(jīng)濟發(fā)展以及技術(shù)局限等原因,存在著大量未進行抗震設計的建筑物,給建筑結(jié)構(gòu)的安全性造成了極大的危害。對于未考慮抗震設防的已有房屋應進行抗震鑒定,并采取有效的抗震加固措施。
2.抗震加固依據(jù)
我國目前進行加注抗震鑒定加固的主要技術(shù)法規(guī)有:《建筑抗震設計規(guī)范》(GB50011-2010)、《建筑抗震鑒定標準》(GB50023-2009)、《建筑抗震加固技術(shù)規(guī)范》(JGJ116-2009)等。符合《建筑抗震鑒定標準》要求的建筑,或通過抗震鑒定需加固并按《建筑抗震加固技術(shù)規(guī)程》進行加固的建筑,在遭遇到相當于抗震設防烈度的地震影響時,一般不致倒塌傷人或者砸壞重要生產(chǎn)設備,經(jīng)維修后仍可繼續(xù)使用。《建筑抗震鑒定標準》和《建筑抗震加固技術(shù)規(guī)程》適用于抗震烈度為6~9度地區(qū)的現(xiàn)有建筑物的抗震鑒定和抗震能力不符合抗震設防要求而需要加固的建筑。
3.地震作用特點及抗震加固特點
建筑結(jié)構(gòu)抗震加固同建筑物在一般損壞情況下的加固有許多不同特點,這些特點往往決定著加固的類型和效果。為了使建筑物在加固后具有良好的抗震性能,抗震加固措施的實施必須依據(jù)地震作用特點以及結(jié)構(gòu)在地震作用下的響應。
地震作用的本質(zhì)是慣性力,作為地震作用的慣性力是由結(jié)構(gòu)變位引起的,而結(jié)構(gòu)變位又受到這些慣性力的影響。地震作用與一般荷載不同,它不僅取決于地震烈度大小和建筑場地類別,而且與建筑結(jié)構(gòu)的動力特性,如結(jié)構(gòu)自振周期、阻尼等,有著密切關系。結(jié)構(gòu)各部分剛度的比值、結(jié)構(gòu)自重等因素都會對結(jié)構(gòu)的抗震性能有著深刻的影響。在確定加固方案時,要重點考慮結(jié)構(gòu)總體抗震能力和變形能力的綜合協(xié)調(diào)??拐鸺庸痰膬?nèi)涵是結(jié)構(gòu)加固而非構(gòu)件加固,因此在確定結(jié)構(gòu)抗震加固方案時首先應考慮整體性加固法案,防止出現(xiàn)對某些部位加固后出現(xiàn)新的薄弱環(huán)節(jié),即避免“頭痛醫(yī)頭、腳痛醫(yī)腳”的構(gòu)件加固。
4.建筑抗震設防分類
現(xiàn)有建筑物應根據(jù)其重要性和使用要求,按現(xiàn)行國家標準《建筑抗震設防分類標準》劃分為甲、乙、丙、丁四類。
甲類建筑:地震破壞后對社會有嚴重影響,對國民經(jīng)濟有巨大損失或有特殊要求的建筑,或按國家規(guī)定特殊批準的建筑物。
乙類建筑:地震時使用功能不能中斷或需盡快恢復,且地震破壞會造成社會重大影響和國民經(jīng)濟重大損失的建筑。
丙類建筑:地震破壞后有一般影響及其他不屬于甲乙丙丁類的建筑。
丁類建筑:其地震破壞或倒塌不會影響到甲乙丙類建筑,且造成的社會影響與經(jīng)濟損失輕微的建筑。
5.抗震加固原則
各類現(xiàn)有建筑的抗震驗算、構(gòu)造鑒定和加固措施還應符合以下原則:
1) 設防烈度的確定應綜合考慮
2) 抗震鑒定加固工作應區(qū)分輕重緩急
3) 以上部結(jié)構(gòu)及地基基礎檢測為基礎,制定抗震加固方案
4) 提高房屋整體抗震能力
5) 加固措施要可靠、可行
6) 抗震設計中應力求降低扭轉(zhuǎn)作用
7) 充分考慮建筑物抗震的有利與不利因素
8) 盡量采用新技術(shù)
9) 施工確保設計要求、安全施工
6.待加固的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)房屋存在的問題
鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)布置靈活等優(yōu)點,在我國大量建筑選用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)形式。建造時間較長的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu),受當時經(jīng)濟水平和建筑技術(shù)的制約,存在著不少缺陷,歸結(jié)起來主要有以下幾方面的問題:
1) 材料強度低:限于施工水平,當時的混凝土強度等級普遍較低
2) 鋼筋構(gòu)造不合理:體現(xiàn)在梁柱配筋率偏低,框架梁端的鋼筋不足或錨固長度不夠,地震作用下梁端易開裂或使梁延性不足;梁柱加密區(qū)段配筋稀疏,在梁柱節(jié)點核心區(qū)甚至無箍筋。
3) 抗震縫寬度不夠:一些大型公共建筑由幾個建筑分區(qū)組成,分區(qū)間一般設變形縫,但縫寬小雨抗震縫寬度最低要求,地震作用下易發(fā)生相互碰撞。
4) 構(gòu)件承載力低:限于當時經(jīng)濟水平,要求設計人員在設計時遵循經(jīng)濟、安全的原則,更多的是考慮經(jīng)濟方面的因素,相應的構(gòu)件截面偏小、軸壓比高,構(gòu)件承載力的安全余量不大,如考慮地震作用承載力甚至不足。
5) 非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的連接構(gòu)造弱:如女兒墻超高且五可靠拉結(jié)措施,圍護墻與主體結(jié)構(gòu)的連接薄弱,地震時易開裂。
7.鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)房屋加固方法
結(jié)構(gòu)抗震加固方法隨著經(jīng)濟水平、技術(shù)水平和人們觀念的發(fā)展而發(fā)展,以往的抗震加固是以結(jié)構(gòu)的安全性為重點,而對建筑的外觀和使用功能很少顧及。如今,隨著我國經(jīng)濟實力的增強,抗震加固新技術(shù)(如消能減震)、新材料(如碳纖維、結(jié)構(gòu)膠)以及新工藝(如鉆孔、植筋)的出現(xiàn),從而使抗震加固的手段越來越多,給工程師以充分發(fā)揮的余地。
目前,在抗震加固中采用的具體方法有:
1) 增設鋼筋混凝土抗震墻法
當房屋剛度較小、明顯不均勻或有明顯的扭轉(zhuǎn)效應時,可增設鋼筋混凝土抗震墻或翼墻加固。該法實際上是通過在結(jié)構(gòu)的適當部位增設一定數(shù)量的剪力墻,將原框架結(jié)構(gòu)改變?yōu)榭蚣芤患袅Y(jié)構(gòu),是提高框架結(jié)構(gòu)抗震能力及減小扭轉(zhuǎn)效應的有效方法。該方法通過提高結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度,減小了結(jié)構(gòu)在地震作用下的側(cè)移。通過加固改變結(jié)構(gòu)體系,并通過內(nèi)力的重分布減小了某些構(gòu)件如梁柱的受力。由于剪力墻承擔了大部分的地震荷載,減小了原框架梁柱的受力,可以避免大量梁柱的加固工程。采用該方法需考慮的問題有:增設鋼筋混凝土抗震墻要針對原有結(jié)構(gòu)的缺陷進行全面的經(jīng)濟技術(shù)分析;新增抗震墻的布置要均勻、分散、對稱;增設抗震墻應宜設置在框架的軸線位置上,盡量不影響原建筑的使用功能;新增抗震墻與原有結(jié)構(gòu)的連接應牢固,使其共同作用。增設抗震墻法是目前使用得較為普遍的一種抗震加固方法。
2) 鋼構(gòu)套加固法
鋼構(gòu)套加固法是在構(gòu)件外包以型鋼的加固方法。主要通過約束原有構(gòu)件以提高構(gòu)件的耐變形能力,有時也可提高受剪和受彎承載力。該方法適用于梁柱構(gòu)件。該方法要注意鋼構(gòu)套結(jié)構(gòu)的連接牢固,使其共同作用。該方法對截面尺寸、外觀影響很小,因此經(jīng)常在結(jié)構(gòu)加固改造中使用。
3) 鋼筋混凝土套加固法
鋼筋混凝土套加固法又稱加大截面法,抗震承載能力提高很大,施工方便,現(xiàn)場工作量小,受力較為可靠,是對鋼筋混凝土梁、柱構(gòu)件外包一定厚度的混凝土材料,加大構(gòu)件截面并配以適量的鋼筋,和原構(gòu)件一起共同承擔相應的地震荷載,從而提高構(gòu)件的承載能力。該方法工藝簡單、適用面廣,是一種傳統(tǒng)的加固方法。
4) 貼鋼板加固法
貼鋼板加固法是在鋼筋混凝土構(gòu)件的表面用特制的建筑結(jié)構(gòu)膠粘貼鋼板,彌補原有構(gòu)件鋼筋的不足。該方法用鋼板替代鋼筋或箍筋,可提高承載力、耐變形能力而幾乎不增加剛度。該方法有很多優(yōu)點:粘結(jié)劑硬化速度快,工期短;工藝簡單,施工方便;粘結(jié)劑的粘結(jié)強度高,可以使鋼板和原構(gòu)件形成很好的整體,受力均勻,不會在混凝土中產(chǎn)生應力集中現(xiàn)象;鋼板占用的空間小,幾乎不增加加固構(gòu)件的截面尺寸和重量;可以大幅度提高構(gòu)件的抗裂性,抑制裂縫的開展,提高承載力。
5) 減輕自重法
減輕自重法又稱卸荷法。該方法是通過減小結(jié)構(gòu)自重來減小結(jié)構(gòu)的地震反應。在實際鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中一般是將原結(jié)構(gòu)中較重的粘土磚填充墻拆除以輕質(zhì)隔墻代替,降低了結(jié)構(gòu)的自重,從而減小了地震荷載和變形。這種方法最大的優(yōu)點在于基本上可不進行加固就能保證地震作用下結(jié)構(gòu)的安全,也避免了加固對原結(jié)構(gòu)構(gòu)件的損傷。該方法能保證原有結(jié)構(gòu)的使用功能和美觀。
6) 修補 、灌漿、噴射
這些方法是針對混凝土構(gòu)件局部損傷和裂縫等缺陷進行的。當鋼筋混凝土構(gòu)件有局部損傷時,可采用細石混凝土修復,出現(xiàn)裂縫時,可灌注環(huán)氧樹脂漿等補強。該方法可使耐久性不足、局部損傷或出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件,恢復原有的承載力和變形能力。
7) 碳纖維加固法
碳纖維加固是一種新型的結(jié)構(gòu)加固技術(shù)。碳纖維材料的抗拉強度高于普通鋼筋的10倍、彈性模量是鋼筋的數(shù)倍,因此可利用高性能結(jié)構(gòu)膠將碳纖維織物(布)粘貼于構(gòu)件表面,從而達到對結(jié)構(gòu)構(gòu)件的加固補強及改善抗震性能的目的。采用碳纖維加固具有以下優(yōu)點:由于碳纖維對混凝土的約束作用,構(gòu)件受力性能明顯得到改善;碳纖維布質(zhì)輕且薄,加固后對原結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面、荷載增加均不大,不影響原有建筑使用功能,因此極適合于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的加固。但采用這種加固方法對粘結(jié)膠的性能要求較高,相應造價也高。
8) 消能減震法
該方法是消能減震技術(shù)在抗震加固領域中的應用,通過在結(jié)構(gòu)中放置一定數(shù)量的消能設備,當結(jié)構(gòu)遭遇設防烈度地震作用時,通過增加體系的阻尼系數(shù)以減小結(jié)構(gòu)地震反應。當結(jié)構(gòu)遭遇強震作用時,消能裝置率先進人彈塑性狀態(tài)耗散掉大量的地震能量,從而使主體結(jié)構(gòu)免遭破壞。
9) 隔震加固法
該方法是隔震技術(shù)在抗震加固領域中的應用。通過隔震層的設置將地震變形集中到隔震層上,從而起到減小原結(jié)構(gòu)地震反應的目的。目前已研究出的隔震方法有:橡膠墊隔震;滑移隔震;滾珠或滾軸隔震、擺動隔震、懸吊隔震、彈簧隔震等。目前較多的做法是將隔震層放在原結(jié)構(gòu)基礎上,即基礎隔震。
8.結(jié)語
本文討論了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗震加固的原則,對目前常用的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的加固方法進行了簡要的論述,給出了各種方法的特點和適用范圍和一些需要注意的問題??偟膩砜?,抗震加固有幾種思路:一是減小結(jié)構(gòu)的自重,使結(jié)構(gòu)在地震中的地震力減小,從而減小構(gòu)件受力,增加結(jié)構(gòu)的安全性,如減輕自重法;一是增加結(jié)構(gòu)的截面或構(gòu)件,用附加材料或構(gòu)件分擔地震作用,從而增加結(jié)構(gòu)的安全性,如鋼構(gòu)套加固法、鋼筋混凝土套加固法、貼鋼板加固法、碳纖維加固法、增設鋼筋混凝土抗震墻;還有是改變結(jié)構(gòu)的體系,改變結(jié)構(gòu)的受力性質(zhì),從而增加結(jié)構(gòu)的安全性,如消能減震法、隔震加固法、增設支點法;最后是恢復構(gòu)件的原有性能,如修補、灌漿、噴射等。
隨著經(jīng)濟水平、技術(shù)水平的提高和人們觀念的進步,對加固方法的也有了不同的要求。單一滿足安全性的加固方法已無法滿足現(xiàn)在的需求,需要開發(fā)既滿足安全要求、使用要求,又要滿足美觀要求的先進的加固方法。特別是隨著智能材料的發(fā)展,用智能材料加固結(jié)構(gòu)必將是今后的發(fā)展趨勢。
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該建筑為二類建筑,設計使用年限為50年,抗震設防烈度為7度,安全等級為二級,地基基礎設計等級為乙級,抗震等級為二級,防火等級為Ⅰ級,防水等級為二級。采用框架結(jié)構(gòu),其中地上八層,地下一層,總建筑面積7424.18m2,首層建筑面積911.82m2,總建筑高度24.458m。該建筑于2012年受到過6.3級地震的影響,為了驗證其抗震性能,對其進行了抗震性能鑒定和相應的加固。
二、抗震性能的鑒定
《建筑抗震鑒定標準》GB50023-2009中對抗震鑒定項目進行了規(guī)定,抗震鑒定時,下列薄弱部位應重點檢查:6~9度時,應檢查局部易掉落傷人的構(gòu)件、部件;7~9度時,除符合上述要求外,尚應檢查梁柱節(jié)點的連接方式及不同結(jié)構(gòu)體系之間的連接構(gòu)造;8、9度時,除符合上述要求外,尚應檢查梁、柱的配筋,材料強度,各構(gòu)件間的連接,結(jié)構(gòu)體型的規(guī)則性,短柱分布,使用荷載的大小和分布等。
且鋼筋混凝土房屋的外觀和內(nèi)在質(zhì)量宜符合下列要求:梁、柱及其節(jié)點的混凝土僅有少量微小開裂或局部剝落,鋼筋無露筋、銹蝕;填充墻無明顯開裂或與框架脫開;主體結(jié)構(gòu)構(gòu)件無明顯變形、傾斜或歪扭。另外,鋼筋混凝土房屋可按結(jié)構(gòu)體系、結(jié)構(gòu)構(gòu)件的配筋、填充墻等與主體結(jié)構(gòu)的連接及構(gòu)件的抗震承載力,對整幢房屋的綜合抗震能力進行兩級鑒定。符合第一級鑒定的各項規(guī)定時,可評為滿足抗震鑒定要求;不符合第一級鑒定要求和9度時,應由第二級鑒定做出判斷。當砌體結(jié)構(gòu)與框架結(jié)構(gòu)相連或依托于框架結(jié)構(gòu)時,應加大砌體結(jié)構(gòu)所承擔的地震作用,再按本標準第5章進行抗震鑒定;對框架結(jié)構(gòu)的鑒定,應計入兩種不同性質(zhì)的結(jié)構(gòu)相連導致的不利影響。磚女兒墻、門臉等非結(jié)構(gòu)構(gòu)件和突出屋面的小房間。由于該建筑受到過地震的影響,現(xiàn)要對其抗震性能進行科學檢測和鑒定,以明確其使用年限和強度指標。檢測的項目主要有:填充混凝土砌塊墻、砂漿和混凝土強度,檢測結(jié)果見表2。由表2可以看出,填充混凝土砌塊的強度尚未降低,但使用的混合砂漿和混凝土均有較大的強度降低現(xiàn)象,這些降低現(xiàn)象不可避免地會引起建筑結(jié)構(gòu)抗震性能的降低。
按照《建筑抗震鑒定標準》GB50023-2009對其結(jié)構(gòu)進行了初次鑒定,鑒定結(jié)果如下:一、首層和第二層邊框架柱抗剪強度低;二、電梯井處的構(gòu)造梁強度降低;三:中間走廊上部梁撓度稍大,針對以上情況,需要采取二級鑒定并采取有效的抗震加固措施。隨后,通過二次鑒定,首層結(jié)構(gòu)和第二層結(jié)構(gòu)的綜合抗震能力指數(shù)小于1,不滿足抗震要求。最后進一步通過結(jié)構(gòu)驗算,得出初次鑒定結(jié)果的可靠性和真實性。為了更加直觀的對其結(jié)構(gòu)抗震進行分析,有必要采取室內(nèi)模型振動試驗進行研究。
三、室內(nèi)模型振動試驗
室內(nèi)模型振動試驗主要采用TT振動試驗機進行,結(jié)構(gòu)模型的制作按照相關規(guī)定結(jié)合結(jié)構(gòu)原始尺寸采用小比例縮小。模型尺寸為長88.4cm,寬41.4cm,高49.0cm。通過施加正弦波和三維振動對其抗震性能進行試驗,振動時間設為20s。通過對震后結(jié)構(gòu)的仔細檢查和分析,結(jié)果證明:首層和第二層的邊框架柱存在變形較大;電梯井處構(gòu)造梁有破壞跡象;走廊上部構(gòu)造梁下部裂縫較大,且撓度大。充分證明了抗震鑒定和結(jié)構(gòu)驗算的科學性和可靠性。因此,有必要采取相應的加固措施對其進行穩(wěn)固處理。
四、加固措施
針對以上鑒定和驗算結(jié)果表征的潛在隱患,采取相應的加固穩(wěn)固措施迫在眉睫。在參考《建筑抗震設計規(guī)范》GB50011-2001、《建筑工程抗震設防分類標準》GB50223-2008、《建筑抗震加固技術(shù)規(guī)程》JGJ116-2009和文獻的基礎上,針對各個薄弱環(huán)節(jié)的位置和特點提出了相應的有效加固措施。邊框架柱的加固措施主要是為了提高其水平抗剪性能,采取墻外扶壁柱加固法,不僅提高了框架柱的尺寸,增強了結(jié)構(gòu)的整體剛度,更增大了其水平剪切面積和美觀性,抗剪性能的提高利于結(jié)構(gòu)的抗震。
電梯井處的構(gòu)造梁采取植筋并適當增大其截面積,或用U型槽鋼板通過對拉螺栓進行加固,施工方便。走廊上部的構(gòu)造梁由于屬于“準暗梁”,即下部超出樓板的尺寸較小,植筋和U型槽鋼板加固均無從下手,主要使用角撐型鋼,其中型鋼一端施加于走廊兩旁的框架柱上的卡口中,另一端通過淺U型鋼支撐于“準暗梁”上,采用分段間斷支撐。通過以上加固措施,按照《建筑抗震鑒定標準》GB50023-2009的要求對其結(jié)構(gòu)進行了再一次的鑒定檢驗,結(jié)果顯示加固措施是有效的,滿足工程抗震要求。
五、結(jié)束語
關鍵詞:抗震加固;砌體結(jié)構(gòu);設防目標;校舍安全
1、引言
現(xiàn)有中小學校舍多以砌體結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)為主。早期建成的校舍多為磚混結(jié)構(gòu),近幾年鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的校舍才日趨增多,但總體來說磚混結(jié)構(gòu)占的比例較大。不同結(jié)構(gòu)體系差異較大,框架結(jié)構(gòu)傳力明確,較砌體結(jié)構(gòu)在地震中表現(xiàn)出較好的延性,發(fā)生的震后災害較?。淮u混結(jié)構(gòu)是脆性性質(zhì),易導致震害發(fā)生,特別是學校建筑為橫墻較少建筑,當?shù)卣鹆叶容^高,地震作用很大,墻體不能勝任所承擔的地震力時,即發(fā)生震害。往往震害呈現(xiàn)脆性破壞,損失慘重。所以對磚混結(jié)構(gòu)的校舍建筑進行抗震加固,改善和提高其抗震能力具有重要的意義。
2、多層砌體校舍典型安全隱患及分析
2.1砌筑砂漿采用混合砂漿,大量鑒定報告顯示砌筑砂漿含水泥量少,強度過低,達不到設計要求,也達不到規(guī)范最低要求,使墻體的承載能力存在安全隱患。如圖1所示。
2.2門窗角上墻體出現(xiàn)斜裂縫。門窗洞口四角由于截面突變在角部易于應力集中,若洞口兩邊未設置構(gòu)造柱,則過大的應力將導致門窗洞口角部普遍出現(xiàn)裂縫。如圖2所示。
窗下墻起著將兩片墻成整體工作作用,相當于連梁,在水平力作用下易出現(xiàn)剪切斜裂縫。
2.3預制板間、板在支座處均出現(xiàn)大量裂縫。樓板和屋蓋是地震時傳遞水平地震作用的主要構(gòu)件,其水平剛度對房屋抗震性能影響很大。當采用預制板時整體性較差,板縫偏小而混凝土灌縫不夠密實。地震時板縫易于拉裂。西安市區(qū)中小學校舍大量磚混房屋預制板間出現(xiàn)這種板縫,板與墻體頂部連接處也有被震松而出現(xiàn)水平裂縫,如圖3所示。
汶川地震中,預制板出現(xiàn)的另一個嚴重震害是,預制板端部擱置長度過短或無可靠的拉結(jié)措施,加之預制板強度相對偏低易折斷,導致預制板在沖擊荷載下易掉落或折斷。
2.4樓梯間的四角和梯梁下未按規(guī)范要求設置鋼筋混凝土構(gòu)造柱。特別是梯梁直接放置于砌體墻上未設構(gòu)造柱時樓梯間承重墻普遍出現(xiàn)斜裂縫,沿著梯梁角部斜向下開展斜裂縫,在高烈度區(qū),樓梯作為疏散通道,存在較大的安全隱患。如圖4所示。懸掛式樓梯,支撐不可靠,樓梯梯板抗彎承載力不足,成為抗震薄弱部位。
2.5單側(cè)外廊式結(jié)構(gòu)平面布置,質(zhì)量和側(cè)向剛度分布不對稱。部分砌體欄板沒有可靠拉結(jié),形成安全隱患。如圖5所示。
2.6懸挑走廊設計荷載較實際使用值小,計算方法與實際受力不完全吻合,以及受力鋼筋普遍下移,因此,懸挑走廊結(jié)構(gòu)安全可靠性普遍偏低。
3、 建筑抗震加固的設防目標
加固規(guī)程中規(guī)定抗震加固的目標是使現(xiàn)有建筑做到抗震安全、經(jīng)濟、合理、有效和實用,其中抗震安全指加固后的現(xiàn)有建筑在預期的后續(xù)使用年限內(nèi)能夠達到不低于其抗震鑒定的設防目標。
4、加固方案的探討
4.1抗震能力指數(shù)或墻體承載力不滿足要求
4.1.1當樓層的綜合抗震能力指數(shù)與規(guī)定值相差不大時,可采用在墻體的一側(cè)或兩側(cè)采用水泥砂漿面層、鋼筋網(wǎng)水泥砂漿面層進行加固;當樓層的綜合抗震能力指數(shù)與規(guī)定值相差較大時,可采用在墻體的一側(cè)或兩側(cè)采用鋼筋混凝土板墻進行加固;如圖6鋼筋混凝土板墻固。
水泥砂漿面層、鋼筋網(wǎng)水泥砂漿面層、鋼筋混凝土板墻進行加固進行加固對墻體抗震能力的提高,是采用抗震能力增強系數(shù)的方式來表達的,墻體抗震能力增強系數(shù)計算公式如下:
當采用樓層綜合抗震能力指數(shù)法驗算時,樓層的抗震能力增強系數(shù)按下式計算:
加固后樓層的綜合抗震能力指數(shù)應按下式計算:
4.1.2當校舍抗震橫墻間距過大時,可采用新增抗震墻的方法進行加固,以提高綜合抗震能力。
4.1.3當原有磚墻砂漿強度等級過低或是砌筑質(zhì)量較差時,可采用拆除重砌的方法。
4.1.4原有墻體有裂縫時,可采用壓力灌漿方式補強。
4.2局部易損易倒部位不滿足要求
4.2.1當墻肢寬度過小或抗震能力不滿足要求時,可采用增設鋼筋混凝土窗框進行加固;
4.2.2當墻肢寬度過小或抗震能力不滿足要求時,可采用增設鋼筋混凝土窗框進行加固;
4.2.3當支承大梁的墻段抗震能力不滿足要求時,要采用增設砌體柱、組合柱、鋼筋混凝土柱進行加固。
4.2.4支撐懸挑構(gòu)件的墻體不符合鑒定要求時,可在懸挑構(gòu)件端部增設鋼筋混凝土柱、砌體組合柱或鋼柱進行加固;局部懸挑部分挑出過長,可采用增設型鋼支座進行加固;
4.2.5窗洞邊可采用型鋼或鋼筋混凝土包角或鑲邊進行處理;
5、討論
中小學校舍抗震鑒定與加固工作,具有年代跨度大、結(jié)構(gòu)形式復雜、工作量大、任務緊、并且加固設計比較復雜,施工現(xiàn)場配合任務比較繁重等特點。通過對本次西安市中小學校舍房屋勘察鑒定,對存在的安全隱患進行分析以及對加固方案的探討,有以下幾點啟示和建議:
1) 針對鑒定的結(jié)果和房屋的實際情況,確定是采用房屋整體加固、區(qū)段加固或構(gòu)件加固以使房屋總體抗震能力達到規(guī)定設防要求;
2) 對結(jié)構(gòu)的加固,要進行“內(nèi)加固”或“外加固”的比較;
3) 加固后結(jié)構(gòu)的質(zhì)量、剛度、承載力和變形能力都發(fā)生變化,當采用以提高承載力為主的方案時,要使承載力的提高超過因質(zhì)量、剛度加大導致地震作用的加大;當采用以提高變形能力為主的方案時,要衡量現(xiàn)有承載力是否達到相應的最低要求;
4) 加固方法要便于施工,以減少對原結(jié)構(gòu)承載力的損傷?!?/p>
參考文獻
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一、材料強度檢測
(一)混凝土構(gòu)件材料強度檢測
由原設計圖紙可知:樓體結(jié)構(gòu)現(xiàn)澆混凝土構(gòu)件混凝土強度均為200#。采用鉆芯法對結(jié)構(gòu)的混凝土強度進行檢測,取混凝土芯樣18個,每層3個。依據(jù)《鉆芯法檢測混凝土強度技術(shù)規(guī)程》中強度檢測的規(guī)定,經(jīng)對鉆芯法檢測構(gòu)造柱、圈梁混凝土強度結(jié)果進行分析評定,均無樣本異常值。因此,進行結(jié)構(gòu)驗算時,原有結(jié)構(gòu)混凝土構(gòu)件的強度等級可按C15考慮。
(二)砂漿強度檢測
由原設計圖紙可知:地下一層采用M10水泥砂漿,一層采用M10混合砂漿,二層至三層采用M7.5混合砂漿,四層至五層采用M5混合砂漿。依據(jù)《貫入法檢測砌筑砂漿抗壓強度技術(shù)規(guī)程》,采用貫入法檢測、評定地下一層至五層砌體砂漿抗壓強度。現(xiàn)場對該結(jié)構(gòu)隨機抽取18個測區(qū),每層3個測區(qū)。根據(jù)檢測結(jié)果,進行現(xiàn)有結(jié)構(gòu)承載力驗算時,地下一層砌體水泥砂漿強度可取M10,地上一層至五層砌體混合砂漿強度可取M2.5。各層磚強度可按原設計強度取用。
二、主要承重構(gòu)件裂縫情況檢測
在現(xiàn)場對墻體裂縫現(xiàn)狀檢測,發(fā)現(xiàn)在五層頂部井字形屋蓋梁端外側(cè)墻體與原結(jié)構(gòu)由于連接不牢靠而脫開,同時在個別墻體上發(fā)現(xiàn)有細微溫度裂縫。除此之外,檢測中未在結(jié)構(gòu)混凝土承重構(gòu)件(梁、柱、樓板)和縱橫墻體及其連接處發(fā)現(xiàn)可見裂縫。
三、結(jié)構(gòu)改造驗算結(jié)果
根據(jù)原設計圖紙及砌體磚、砂漿、混凝土強度的現(xiàn)場檢測結(jié)果,并結(jié)合結(jié)構(gòu)使用功能的改變情況,按照有關國家規(guī)范,重點驗算該結(jié)構(gòu)抗震及受壓承載力情況。依據(jù)計算結(jié)果,原有結(jié)構(gòu)地下一層至五層大部分砌體墻抗震承載力抗力與效應的比值,表明該結(jié)構(gòu)中大部分墻體的抗震能力不足,需對這些墻體進行加固處理。依據(jù)《砌體結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》中有關墻的高厚比規(guī)定,對該結(jié)構(gòu)墻體高厚比進行規(guī)定。經(jīng)過驗算,地下一層至五層各層墻體高厚比均未超過《砌體結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》中允許的限值,符合要求。通過查閱原設計圖紙,并經(jīng)過計算校核,該結(jié)構(gòu)基礎部分承載力滿足設計要求。同時,該結(jié)構(gòu)房屋高寬比,圈梁的布置情況及抗震橫墻最大間距6.60m<15m,均能滿足《建筑抗震設計規(guī)范》要求。但由于該結(jié)構(gòu)未在內(nèi)縱墻局部較小墻垛處設置構(gòu)造柱,依據(jù)國家《建筑抗震設計規(guī)范》中抗震設防烈度為8度的規(guī)范要求,五層至六層的磚混結(jié)構(gòu)不滿足抗震要求。
四、結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀處理措施
(一)樓高
查閱原結(jié)構(gòu)設計圖紙,根據(jù)《建筑抗震設計規(guī)范》的規(guī)定,該病房樓高度限值為15m,鑒于室內(nèi)外高差為1.5m>0.6m,故極限高度可按16m計,現(xiàn)該結(jié)構(gòu)高度為18.9m,超出規(guī)范要求2.9m,屬超限多層砌體房屋,故抗震加固時應從嚴考慮。
(二)墻體
對于不滿足抗震承載力要求的墻體,采用在橫墻雙面(樓梯間橫墻為單面)、內(nèi)縱墻單面增設40mm厚的鋼筋網(wǎng)水泥砂漿面層,另在外縱墻單面增設60mm厚的鋼筋網(wǎng)混凝土面層,以提高墻體承載力及延性。其加固處理方法如下:首先,將舊墻體面層清除,對原有損壞進行必要的處理。用鋼絲刷和壓力水將舊墻面沖刷干凈。其次,鋪設鋼筋網(wǎng)片并在舊墻體上打穿墻孔安設S形拉結(jié)筋(雙面墻體加固)、L形拉結(jié)筋(單面墻體加固),拉筋插入穿墻孔后用水泥砂漿或環(huán)氧樹脂填實。鋼筋網(wǎng)宜采用細密點焊,規(guī)格為橫向鋼筋為φ8@100,縱向鋼筋為φ6@200。鋼筋網(wǎng)砂漿面層應深入地下,埋深≥500mm。S、L形拉結(jié)筋均采用φ6鋼筋,間距為600mm,并且呈梅花狀布置。最后,澆水濕潤舊墻面,并清除浮渣雜物,然后逐層抹水泥砂漿。砂漿強度等級宜≥M10,厚度為40mm。橫墻雙面、縱墻單面加固的墻體在縱、橫墻交接處增設φ6拉結(jié)筋。
(三)門
對于需要拓寬的病房門、電梯門,采用加鋼邊框的方法進行加固處理。其加固處理方法如下:將門洞處墻體(墻厚為240mm)沿其較長的一側(cè)墻垛拓寬為1500mm,電梯門洞在其兩側(cè)墻體拓寬相等的長度。同時將原混凝土門過梁剔除,以兩根5#槽鋼(肢尖向上,中間每隔350mm用綴板-60×6連結(jié))的鋼過梁替代原混凝土過梁。同時在門框處用兩根5#槽鋼(肢背靠墻,中間每隔350mm用綴板-60×6連結(jié)),每隔300mm在槽鋼肢背上鉆孔與原墻體用M14的錨栓連接來支撐鋼過梁(鋼柱上部節(jié)點與鋼過梁端部通過鋼墊板-150×6焊接)。門洞部位墻厚為370mm的墻體拓寬采用10#槽鋼替代5#槽鋼(中間每隔350mm用綴板-60×6連結(jié)),以同樣的加固方法處理。
(四)病房
根據(jù)醫(yī)療的需要,在每間病房內(nèi)部增設衛(wèi)生間。因為空心樓板內(nèi)成孔處板壁較薄,當墻體荷載直接作用其上后會形成局部受壓從而壓壞樓板,故空心樓板上不可直接加筑任何形式的墻體,需采用GRC輕質(zhì)隔墻。其加固處理方法如下:在輕質(zhì)隔墻底部預埋與墻體通長的鋼板,鋼板(Q235)規(guī)格寬為350mm,厚度為6mm,鋼板底部均勻涂抹結(jié)構(gòu)膠,并與地面緊密粘結(jié)。
(五)陽臺
根據(jù)醫(yī)院擬對該結(jié)構(gòu)陽臺處外包斷橋鋁合金玻璃窗,經(jīng)對陽臺挑板的承載力進行驗算,陽臺挑板內(nèi)的配筋基本滿足增加斷橋鋁合金玻璃窗后構(gòu)件承載力的要求。為安全起見,對該結(jié)構(gòu)陽臺板進行粘鋼加固處理。
(六)地面
醫(yī)院原計劃在該結(jié)構(gòu)水磨石地面上鋪設瓷磚。由于在現(xiàn)有水磨石地面上鋪設瓷磚后,增加了樓面恒荷載,加大了預制空心樓板的負荷,也增大了結(jié)構(gòu)整體質(zhì)量,二者均對結(jié)構(gòu)整體的抗震性不利;故未采用在結(jié)構(gòu)水磨石地面上鋪設瓷磚,而是項目裝修工程中改為采用塑膠地板對原結(jié)構(gòu)地面進行裝飾處理。
五、結(jié)束語
關鍵詞:地震;評估;經(jīng)濟損失
一、引言
我國是世界上震災最為嚴重的國家之一,據(jù)統(tǒng)計,我國23個省會城市和2/3的百萬以上人口大城市都位于地震烈度7度以上的高危險區(qū)。目前,我國己進入城市化和國民經(jīng)濟發(fā)展的重要階段,所以迫切需要在城市規(guī)劃、建設和管理中加強防震減災工作,以保障城市的可持續(xù)發(fā)展[1]。
在我國,現(xiàn)有的建筑結(jié)構(gòu)存在著如下的一些問題:大批80年代以前建造的房屋沒考慮抗震設防或設防能力不足。近年大量涌現(xiàn)的一些高層建筑和重大工程設施等新型結(jié)構(gòu)工程的抗震措施和技術(shù)尚沒經(jīng)受過大震的檢驗[2]。一些按抗震規(guī)范進行了抗震設計的現(xiàn)役建筑物,隨時間的推移結(jié)構(gòu)的很多動力參數(shù)都在變化,其抗震性能也在變化。所以,對諸如此類的建筑物采取相應的評估并據(jù)此進行合理的抗震加固,對最大限度的減低震害損失以及保護人民生命財產(chǎn)安全,具有重要意義。
另外,隨著經(jīng)濟的發(fā)展和人口密度的增加,人們逐漸認識到過去的僅以保證人的生命安全為目標的設計理論,在抗震設計理念,適應社會需求等方面都存在一定的不足。目前各國的抗震設計思想都是以保障生命安全為主要設防目標的,盡管它可以做到大震時主體結(jié)構(gòu)不倒塌以保障生命安全,但它可能導致中小地震下結(jié)構(gòu)正常使用功能的喪失而引起巨大的經(jīng)濟損失,特別是隨著經(jīng)濟的發(fā)展,結(jié)構(gòu)物內(nèi)的裝修正在承受巨大的損失。
對既有鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)進行抗震性能評估,對地震產(chǎn)生的損失進行估計,對后續(xù)的設計和施工在抗震上提出指導性意見,是很有意義的事情。
四、結(jié)論
本案例在此類地震作用下出現(xiàn)μs≥μc的情況,那么可認為該結(jié)構(gòu)已經(jīng)基本倒塌,按本文方法評估出的結(jié)果為結(jié)構(gòu)直接經(jīng)濟損失為 214.11 萬元。結(jié)構(gòu)和非結(jié)構(gòu)構(gòu)件可能完全破壞,室內(nèi)物品損失估計會達到90%以上。
如果μs
參考文獻
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