某小学教学楼抗震鉴定及加固设计方法

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(太原城市职业技术学院，山西 太原 030027)

引言

现阶段的农村中小学校舍大多建成于20世纪90年代，一般未进行过正规的设计和施工，存在着一定的安全隐患。按照国家的相关文件及山西省教育厅的要求，要对农村中小学校舍进行加固改造，以提高校舍的安全性能。

某小学教学楼建于1996年，为3层单面外走廊砖混结构，1层和2层为预制板，3层为木屋架。建筑长44.7 m，宽6.3 m，总建筑面积1 096 m2。该校地理位置偏僻，施工前未进行过正规设计。我们对该小学教学楼进行了抗震鉴定与加固设计工作，具体情况如下。

1 教学楼检测的基本内容

1.1 建筑基本情况

该教学楼1层至3层外墙厚370 mm，内墙厚240 mm，1层至3层层高均为3.3 m，建筑总高度9.9 m。无构造柱，无圈梁，有窗过梁。建筑基础为砖条基，地基处理采用三七灰土垫层。

1.2 外观检查

该教学楼地基基础基本完好，未发现倾斜、变形、裂缝等缺陷；教学楼支撑大梁的墙体有竖向裂缝，个别窗上墙体有斜裂缝；墙体无严重酥碱和明显歪闪；楼屋盖构件无明显变形和严重开裂，梁板无露筋、保护层脱落、酥碱等现象；2层和3层有严重漏雨现象。3层木屋架由砖短柱支撑，无可靠连接，木屋架由于常有漏雨现象，已经略有腐蚀，漏雨之处腐蚀较为严重。

1.3 现场检测

经现场取样实测，砌体砂浆强度为0.5 MPa，砌筑砖强度满足MU10砖的强度要求，但砌筑质量差，不平整。

对混凝土梁构件钻芯取样，进行抗压强度试验。测得教学楼大梁混凝土的实际强度见表1。

表1 教学楼混凝土芯样抗压强度试验结果

2 抗震分析与验算

2.1 抗震设防类别划分

该教学楼建于1996年，依据GB 50023—2009《建筑抗震鉴定标准》的规定，其后续使用年限为40年，鉴定方法可按B类建筑的要求进行。

2.2 结构宏观控制和构造鉴定(第1级鉴定)

依据GB 50023—2009《建筑抗震鉴定标准》中B类砌体房屋抗震鉴定的相关条款，对建筑进行第1级鉴定如下：

砖墙上支撑跨度>6 m的大梁；窗间墙最窄处370 mm；实测大梁混凝土强度10.2 MPa，低于C15；外墙四角、较大洞口两侧、大房间内外墙交接处、楼梯间四角无构造柱，构造柱对应部位无圈梁。

2.3 抗震验算(第2级鉴定)

依据GB 50023—2009《建筑抗震鉴定标准》，根据第一级鉴定的不满足情况进行第2级鉴定，鉴定结果见表2。

3 建筑物的抗震加固

根据建筑物的鉴定结果，对该教学楼采取了以下加固措施。

(1)将教学楼3层顶木屋盖拆除，新建现浇混凝土楼盖，并做防水保温处理。

(2)建筑物的抗震加固以提高其整体性为原则，一般可以在外墙外侧增设混凝土圈梁和构造柱，但由于原结构砂浆强度等级太低，不能与新增加的构件进行可靠的连接，节点不易处理，因此在1层至3层所有墙体均增设钢筋网水泥砂浆面层，内设Φ6 mm的钢筋网片。同时在需设构造柱及圈梁的地方配置钢筋加强带来代替构造柱和圈梁。

表2 教学楼楼层纵横墙体综合抗震能力指数计算结果

(3)由于钢筋混凝土大梁下未设梁垫，而是直接搁置在砖墙上，导致大梁下墙体出现了竖直的裂缝，故在梁下增加扶壁柱来加强墙体，增大梁下墙的受力面积。

(4)对于梁的加固，原有梁的混凝土强度不足，而且楼面又改为钢筋混凝土叠合层楼面，增大了梁的荷载，导致梁的承载力不足，因此对梁采用加大截面的方法进行加固。

(5)该教学楼窗间墙宽度为370 mm，不满足抗震规范的要求。若采用封堵部分窗户的办法来增大窗间墙的宽度，虽然增加了结构的抗震能力，但影响了教室的采光。为此，对370 mm的砖跺两侧用角钢框架加固(见图1)，以提高窗间墙的承载力。

实施加固后，依据中国建筑科学研究院PKPM砌体结构加固设计软件验算，满足要求。

4 结语

(1)对于原有建筑物的加固，在改造之前应该进行全面的鉴定和检测，为建筑物的加固设计提供一定的依据。

(2)加固设计应该充分考虑原结构的特点以及使用功能，不影响外观，选择合理、有效、经济的加固方案。加固时，应充分考虑建筑物的整体性，在满足计算的同时考虑合理的构造措施。

(3)加固设计时，应该考虑新旧结构之间的连接方法，使新旧结构能共同受力，协同变形，同时要避免破坏原结构。

(4)在建筑物加固改造的过程中，一定要注意加固的顺序，一般宜先加固梁，然后再加固墙，最后加固楼板。同时施工时要采取一定的安全措施，以防在施工过程中出现安全隐患。

图1 370 mm宽窗间墙的加固

参考文献：

[1] GB 50023—2009，建筑抗震鉴定标准[S].北京：中国建筑工业出版社，2009.

[2] JGJ 116—2009，建筑抗震加固技术规程[S].北京：中国建筑工业出版社，2009.

[3] 雷涛，李碧雄，顺远坤，等.汶川地震中绵竹市中小学校舍震害调查分析[J].建筑结构，2009，37(11)：58-61，106.

[4] 王箭明，张冬梅，姚群凤.某大学宿舍楼抗震鉴定与加固[J].工程抗震，2002(1)：19-23.