学校类建筑抗震加固设计浅析

关键词:学校类建筑 框架结构 砌体结构 混合结构 抗震加固 

　　1.研究背景 

　　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最为严重,学校类建筑在此次地震中大范围崩塌损坏,产生了非常恶劣的社会影响。汶川地震中共造成了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,且极容易发生连续倒塌破坏;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,这种形式下墙体很容易破坏,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容易超限,主要则是为了刻意满足大空间的需求,这种超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,预制板与墙体非常容易脱离,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,技术先进是保障,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保障,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。 

　　参考文献: 

　　[1] GB 50003―2001,砌体结构设计规范[S]. 

　　[2] GB 50367―2006,混凝土结构设计规范[S]. 

　　[3] JGJ 116―2009,建筑抗震加固技术规程[s].