中小學(xué)校舍安全工程論文
時(shí)間:2022-09-05 09:20:24
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A類結(jié)構(gòu)的抗震驗(yàn)算,優(yōu)先采用與抗震鑒定相同的簡化方法,但應(yīng)按加固后的實(shí)際情況,取相應(yīng)的計(jì)算參數(shù)和構(gòu)造影響系數(shù)“;JGJ116-2009”明確不同后續(xù)使用年限的抗震驗(yàn)算方法。對于后續(xù)使用年限50年的中小學(xué)校舍,結(jié)構(gòu)材料性能設(shè)計(jì)指標(biāo)、地震作用、地震作用效應(yīng)調(diào)整、結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力抗震調(diào)整系數(shù)均應(yīng)按現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范、規(guī)程的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。對于后續(xù)年限少于50年的結(jié)構(gòu),按現(xiàn)行《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》(GB50023-2009)規(guī)定的A、B類建筑結(jié)構(gòu),其設(shè)計(jì)特征周期,原結(jié)構(gòu)構(gòu)件材料性能設(shè)計(jì)指標(biāo)、地震作用效應(yīng)調(diào)整等應(yīng)按GB50023-2009規(guī)范規(guī)定采用,結(jié)構(gòu)構(gòu)件的“承載力抗震調(diào)整系數(shù)”應(yīng)采用“抗震加固的承載力調(diào)整系數(shù)”替代。A類建筑,新增鋼筋混凝土構(gòu)件、砌體墻體仍按單構(gòu)件對待“,抗震鑒定的承載力調(diào)整系數(shù)”加固后的構(gòu)件仍應(yīng)依據(jù)其原有構(gòu)件按“GB50023-2009”規(guī)定采用。B類建筑,宜按現(xiàn)行國家GB50011-2010規(guī)范規(guī)定的“承載力抗震調(diào)整系數(shù)”值采用。對于加固的砌體塊材、砂漿和混凝土強(qiáng)度等級、鋼筋、鋼材的性能指標(biāo)應(yīng)符合GB50011-2010第3.9節(jié)第3.9.2條第3款的要求規(guī)定,其他各種加固材料和膠粘劑的性能指標(biāo)應(yīng)符合國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范要求。
2中小學(xué)校舍幾種結(jié)構(gòu)類型建筑的加固
2.1多層砌體建筑的加固
適用條件是多層砌體的最大高度和層數(shù)符合“GB50023-2009”的第5.1.2、表5.2.1、第5.3.1、表5.3.1規(guī)定的要求,加固后的樓層、墻段綜合抗震能力指數(shù),按“GB50011-2010”驗(yàn)算墻段截面抗震受剪承載力,在“JGJ116-2009”第5.1.4、5.1.5條中的公式5.1.4、5.1.5-1、5.1.5-2中的BO、VRO皆為原先樓層或墻段綜合抗震能力指數(shù),原有墻段的受剪承載力設(shè)計(jì)值,這些值均以“GBG50023-2009規(guī)范”的計(jì)算結(jié)果為依據(jù),各種系數(shù)仍按“GBG50023-2009”規(guī)定取值計(jì)算,加固的ψ1、ψ2取值按“JGJ116-2009”第5.1.4、5.1.5條條文說明,滿足相應(yīng)條件均取1.0,那么公式5.1.4、5.1.5-1、5.1.5-2中只有“η”加固增強(qiáng)系數(shù),按不同的加固方法計(jì)算出不同的增強(qiáng)系數(shù),加固后驗(yàn)算的實(shí)際是鑒定計(jì)算的“接力”,基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來自鑒定計(jì)算。
2.1.1水泥砂漿和鋼筋網(wǎng)砂漿面層加固
“JGJ116-2009”第5.3.7條強(qiáng)調(diào)了以下幾點(diǎn):①板墻與原有樓板,周邊結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)采用短筋,拉結(jié)鋼筋可靠連接;②板墻的鋼筋應(yīng)與原墻充分錨固;③板墻應(yīng)有基礎(chǔ),條件允許時(shí)基礎(chǔ)埋深同原有基礎(chǔ)。第5.3.1、5.3.2這兩條明確規(guī)定了這種加固的設(shè)計(jì)方法、構(gòu)造要求;加固后的樓層抗震能力的增強(qiáng)系數(shù)計(jì)算公式5.3.2-1、5.3.2-2,以及加固的磚墻剛度提高系數(shù)計(jì)算公式5.3.2-3、5.3.2-4、5.3.2-5,如何施工見5.3.3條,具體做法見09SG619-1第44~57頁。
2.1.2采用鋼筋混凝土板墻加固
“JGJ116-2009”第5.3.7~5.3.9條鋼筋混凝土板墻加固時(shí),由于混凝土與磚砌體的彈性模量相差較大,混凝土不能充分發(fā)揮作用,因而其強(qiáng)度等級不宜過高,厚度也不宜過大,第5.3.7條強(qiáng)制性條文要求:①板墻與原有樓板,周邊結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)采用短筋、拉結(jié)筋可靠連接;②板墻的鋼筋應(yīng)與原墻體充分錨固;③板墻應(yīng)有基礎(chǔ),條件允許時(shí)基礎(chǔ)埋深同原有基礎(chǔ)。板墻加固后,樓層抗震能力的增強(qiáng)系數(shù)可按“JGJ116-2009”公式5.3.2-1計(jì)算,其中板墻加固墻段的增強(qiáng)系數(shù),原有墻體的砌筑砂漿強(qiáng)度等級為M2.5和M5.0時(shí)可取2.5;砌筑砂漿強(qiáng)度等級為M10時(shí)可取0.8。其施工方法參照雙層加固要求做即5.3.3條,板墻可支模澆筑或采用噴射混凝土,其具體做法可見09SG619-1第17~44頁。
2.1.3增設(shè)抗震墻加固
“JGJ116-2009”第5.3.10~5.3.12條是增設(shè)砌體抗震墻加固設(shè)計(jì)的材料構(gòu)造,連接做法,新老墻的連接,新墻基礎(chǔ)要求經(jīng)加固,橫墻間距的體系影響系數(shù)應(yīng)作相應(yīng)改變,樓層抗震能力的增強(qiáng)系數(shù)按5.3.10公式計(jì)算。采用增設(shè)現(xiàn)澆鋼筋混凝土抗震墻加固砌體房屋時(shí),應(yīng)符合“JGJ116-2009”5.3.12條規(guī)定,加固后樓層增強(qiáng)系數(shù)按5.3.10公式計(jì)算,其中增設(shè)墻段的厚度可按240計(jì)算,墻段的增強(qiáng)系數(shù),厚墻體砌筑砂漿強(qiáng)度等級不高于M7.5時(shí)可取2.8,M10時(shí)可取2.5。
2.2多層鋼筋混凝土框架建筑的加固
2.2.1一般規(guī)定
本節(jié)與GB50023-2009第6章有密切關(guān)系,鋼筋混凝土房屋的加固,體系的選擇和綜合抗震能力驗(yàn)算是基本要求,應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。①要從提高房屋的整體抗震能力出發(fā),防止因加固不當(dāng)而形成摟層剛度、承載力分布不均勻或形成短柱、短梁、強(qiáng)梁弱柱等新的薄弱環(huán)節(jié)。②在加固的總體決策上,應(yīng)從房屋的實(shí)際情況出發(fā),側(cè)重于提高承載力或提高變形能力或二者兼有,必要時(shí),也可采用增設(shè)抗震墻,改變結(jié)構(gòu)體系集中加固,而不必對每根梁柱普遍加固。③加固結(jié)構(gòu)體系的確定,應(yīng)符合抗震鑒定結(jié)論而提出的方案,當(dāng)改變原框架結(jié)構(gòu)體系時(shí),應(yīng)注意計(jì)算樓型是否符合實(shí)際,整體影響系數(shù)和局部影響系數(shù)的取值方法應(yīng)明確。④加固的抗震驗(yàn)算與砌體結(jié)構(gòu)類似,也可采用與抗震鑒定同樣的簡化方法;此時(shí),混凝土結(jié)構(gòu)綜合抗震能力應(yīng)按加固后的結(jié)構(gòu)狀況,確定其地震作用,樓層屈服強(qiáng)度系數(shù),體系影響系數(shù)和局部影響系數(shù)的取值。加固后的驗(yàn)算方法:采用綜合抗震能力指數(shù)方法時(shí),就是采用“GBG50023-2009”第6.2節(jié)第二級鑒定規(guī)定的方法,取典型的平面結(jié)構(gòu)計(jì)算;但其中,結(jié)構(gòu)的地震作用要根據(jù)加固后的實(shí)際情況按“JGJ116-2009”第3.0.4條規(guī)定計(jì)算;構(gòu)件的抗震承載力除了按“GB50023-2009”附錄C計(jì)算外,仍需按“JGJ116-2009”第六章規(guī)定考慮新增構(gòu)件應(yīng)變滯后和新舊構(gòu)件協(xié)同工作的程度的影響,體系影響系數(shù)和局部構(gòu)造影響系數(shù)也按本章的有關(guān)規(guī)定確定。
2.2.2加固方法:
“JGJ116-2009”第6.2.1條列舉了結(jié)構(gòu)體系和抗震承載力不滿足要求時(shí),可供大家選擇的有效加固方法。在加固之前,應(yīng)盡可能的卸除加固構(gòu)件相關(guān)部位的全部荷載(起碼是局部停止使用)。原有的A類混凝土框架結(jié)構(gòu)體系屬于單向框架時(shí),需通過節(jié)點(diǎn)加固成雙向框架,當(dāng)節(jié)點(diǎn)加固程度較大,也可按GB50011-2010框架—抗震墻結(jié)構(gòu)的墻體布置要求,增設(shè)一定數(shù)量的鋼筋混凝土墻體并加固相關(guān)節(jié)點(diǎn)而改變結(jié)構(gòu)體系,從而避免對所有的節(jié)點(diǎn)予以加固;對于B、C類混凝土框架結(jié)構(gòu),當(dāng)時(shí)執(zhí)行的GB50011已經(jīng)明確規(guī)定設(shè)計(jì)為雙向框架,一般不會(huì)出現(xiàn)單向框架。單跨框架對抗震不利是十分明確的,當(dāng)鑒定報(bào)告結(jié)論明確要求加強(qiáng)時(shí),可按本條規(guī)定選擇增設(shè)墻體、翼墻、支撐或框架柱的方法;需注意增設(shè)墻、支撐、柱的最大間距,應(yīng)按多道防線的設(shè)計(jì)原則,符合設(shè)計(jì)規(guī)范。框架—抗震墻結(jié)構(gòu)的墻體布置最大間距的規(guī)定,且不得大于24m,框架—抗震結(jié)構(gòu)的抗震墻之間樓、屋蓋的長寬比見GB50011-2010第6.1.6表6.6.1;各種加固方法在“JGJ116-2009”第6.3節(jié)中有詳細(xì)敘述。
2.2.3加固設(shè)計(jì)及施工
本節(jié)將從設(shè)計(jì)、材料、施工詳細(xì)的介紹幾種近年來成熟的加固補(bǔ)強(qiáng)的具體方法。
2.2.3.1增設(shè)抗震墻或翼墻
增設(shè)抗震墻的加固方法,通過改變結(jié)構(gòu)體系實(shí)現(xiàn)多道設(shè)防,避免對梁、柱的普遍加固,設(shè)計(jì)按框架—抗震墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行,為了使增設(shè)抗震墻加固有效,以下幾點(diǎn)應(yīng)注意:①墻體的最小厚度;②墻體的最小豎向和橫向分布筋;③新增構(gòu)件的應(yīng)力滯后,在進(jìn)行抗震承載力驗(yàn)算時(shí),新增混凝土和鋼筋強(qiáng)度均應(yīng)乘以折減系數(shù);④加固后抗震墻之間樓、屋蓋長寬比的局部影響系數(shù)應(yīng)作相應(yīng)改變。增設(shè)鋼筋混凝土抗震墻或翼墻加方法的構(gòu)造要求及加固后截面的抗震驗(yàn)算方法,地基承載力、復(fù)核梁跨度減小,以及確保新老構(gòu)件連接的三種方法:錨筋連接、鋼筋混凝土套連接、錨栓連接及施工要求見“JGJ116-2009”的第6.3.2、6.3.3條,施工加固可參見09SG619-1第94~99頁。
2.2.3.2鋼筋混凝土套加固
“JGJ116-2009”第6.3.7條強(qiáng)制性條文規(guī)定了采用鋼筋混凝土套加固的基本要求,使用這種方法,必須注意以下幾點(diǎn)。①混凝土套的縱向鋼筋要與其兩端的原結(jié)構(gòu)構(gòu)件如樓蓋、屋蓋、基礎(chǔ)和柱的上下等可靠的連接。②應(yīng)考慮新增部分的應(yīng)力滯后,作為整體構(gòu)件驗(yàn)算承載力,新增的混凝土和鋼筋的強(qiáng)度,均應(yīng)乘以折減系數(shù)。A、B、C類建筑不同,采用鋼筋混凝土套加固的設(shè)計(jì)要求不同;對新增的箍筋,應(yīng)采取措施加強(qiáng)與原構(gòu)件的拉接,如采用錨筋、錨栓、短筋焊接等方法。加固后的梁柱可作整體構(gòu)件進(jìn)行抗震驗(yàn)算,其現(xiàn)有的承載力,A、B類鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)可按現(xiàn)行“GB50023-2009”規(guī)定的方法確定,C類鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)可按現(xiàn)行GB50010-2010規(guī)定的方法確定。其中,新增鋼筋混凝土的強(qiáng)度折減系數(shù)不宜大于0.85;當(dāng)新增的混凝土強(qiáng)度等級比原框架柱高一個(gè)等級時(shí),可直接按原強(qiáng)度等級計(jì)處而不再計(jì)入混凝土強(qiáng)度的折減系數(shù)。對于A、B類鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),按樓層綜合抗震能力指數(shù)驗(yàn)算時(shí),梁柱箍筋、軸壓比等的體系影響系數(shù)可取1.0。鋼筋混凝土套的施工要求見“JGJ116-2009”第6.3.9條,施工詳圖可參見09SF619-1第91~99頁。
2.2.3.3粘貼鋼板加固
“JGJ116-2009”第6.3.10條是參照《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50367-2006)制定的,該條規(guī)定了采用粘貼鋼板加固方法的要求,加固前應(yīng)卸載,且應(yīng)注意防火和防腐的要求。GB50367-2006規(guī)范中承載力計(jì)算公式是針對靜載的,膠粘劑在拉壓反復(fù)作用下的性能與荷載下有所區(qū)別,從偏于安全的角度,采用GB50367-2006的計(jì)算公式時(shí),原有混凝土構(gòu)件的抗震承載力與抗震鑒定時(shí)的取值相同,需取rRa(其值依據(jù)后續(xù)使用年限的不同而變,均小于1.0),而鋼板部分的承載力的“抗震加固承載力調(diào)整系數(shù)”取1.0,例如斜截面受剪承載力驗(yàn)算公式為:V≤V0/rRa+VSP,式中V0/rRa為原有鋼筋混凝土構(gòu)件的抗震承載力,對于A、B類,可按“GB50023-2009”第6章的有關(guān)附錄計(jì)算,即材料強(qiáng)度、計(jì)算公式與現(xiàn)行GB50010-2010規(guī)范不同。為了解決粘貼的鋼板與原結(jié)構(gòu)構(gòu)件的有效粘接,宜采用膨脹栓壓緊鋼板使膠粘劑均勻。
2.2.3.4粘貼纖維布加固
“JGJ116-2009”第6.3.11同樣來自GB50367-2006規(guī)范,但對采用粘貼纖維布加固梁柱時(shí)提出了一些要求,與粘鋼一樣,也提出了加固設(shè)計(jì)和施工要求,加固前應(yīng)卸載,并強(qiáng)調(diào)對碳纖維的防火要求。GB50367-2006規(guī)范中的承載力計(jì)算公式也是針對荷載的,與粘鋼加固一樣,對原有混凝土構(gòu)件的抗震承載力與抗震鑒定時(shí)的值相同,需取rRa(其值依據(jù)后續(xù)使用年限的不同而變,均小于1.0),碳纖維部分的承載力的抗震加固承載力調(diào)整系數(shù)取1.0。無論梁、柱原有混凝土構(gòu)件抗震承載力與抗震鑒定時(shí)的取值相同,需取rRa(其值依據(jù)后續(xù)使用年限不同而變,均小于1.0);施工前應(yīng)先卸載,具體做法詳見09SG619-1第85、86頁。
3結(jié)語
以上著重介紹現(xiàn)有中小學(xué)校舍最常用的多層砌體建筑,多層鋼筋框架建筑的加固成熟常用的一些方法,相關(guān)的構(gòu)件加固如預(yù)制板、木屋架單層砌體校舍在相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)圖中都有詳盡的交代,但對于一些基層現(xiàn)存的木屋架單層砌體校舍,無圈梁、無構(gòu)造柱、無施工圖、無地質(zhì)勘察報(bào)告,建議拆除重建,已無加固價(jià)值。
作者:劉翀單位:宿州市建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督站
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