中小学校舍抗震加固评价模型研究★

童晓蕾

(浙江工业大学，浙江杭州 310014)

中小学校舍抗震加固评价模型研究★

童晓蕾

(浙江工业大学，浙江杭州 310014)

结合浙江省中小学校舍加固实例，分析了影响加固方案的主要因素，并建立了一个以技术、经济为主要指标的中小学校舍加固方案评价模型，指出该模型可综合评判加固方案的优劣势，具有实用性和可操作性。

中小学校舍，抗震加固，技术指标，经济指标

0 引言

汶川地震中，大量的中小学校舍受到了严重的损毁或倒塌，巨大的灾难，惨痛的教训，令人警醒。之后，全国各地启动了校舍安全的全面排查鉴定和抗震加固，使学校校舍达到抗震设防标准，提高综合设防能力。

目前，浙江省中小学校舍常用的加固方法有:墙体钢筋网砂浆面层加固、钢筋混凝土板墙加固、增设圈梁构造柱、增大截面加固法、外包钢加固法、预应力加固法、外部粘钢加固法，碳纤维加固等。

不同结构、不同年代建设的校舍，实际设计施工时，通常采取不同的加固方法或多种方法的组合。不同的加固方法对于建筑抗震性能改善程度、施工难易程度、工期以及造价等方面都存在差异，为便于综合比较各加固方法在实际应用中的优劣，作者通过前期采集浙江省内50余份处于不同地区校舍的鉴定和加固资料，探索建立一个针对中小学校舍加固工程的综合评价模型。

1 评价指标的选择与分析

评价模型的建立应遵循可操作性、精简易用、代表性等原则，因此，评价指标并非多多益善，仅以必要的指标作为评分依据。本文建立的评价模型设置技术与经济两大指标，由于校舍加固的第一要素是达到校舍抗震设防要求，因此评价模型以技术指标为主，兼顾经济指标。

技术指标中，校舍加固方案的抗震性能和构件极限承载力是评价校舍加固的最基本和重要指标，而施工难易程度也直接影响加固方案的最终实施效果。

经济指标中，成本和工期是业主方所关心的重要问题。节约成本，合理造价，是业主方评判的重要标准之一;考虑到中小学校舍施工时间的特殊性，施工工期也是评价校舍加固方案的内容。

2 评分细则

2.1 技术指标(0分～70分)

1)结构抗震性能Y(0分～30分)。

a.混凝土结构抗震性能指标。混凝土结构抗震性能通常用结构延性数据进行评价，为便于评价模型更好地应用于实际工程、方便计算，在用延性设计结构抗震时，衡量结构和材料的延性，一般采用延性系数，即:

通常钢筋混凝土抗震结构的延性系数应满足β0≥3，当β0≤1时混凝土结构抗震性能差。

不同的加固方法，延性系数的计算方式也不同，可根据相关抗震设计、鉴定标准、论文资料等，确定建筑加固后各构件的延性系数。取加固后的延性指标最小值作为整幢建筑抗震性能的评分依据。

混凝土结构抗震性能指标Y评分，可按式(2)计算:

b.砌体结构抗震性能。根据GB 50023—2009建筑抗震鉴定标准、JGJ 16—2009建筑抗震加固技术规程，砌体结构的抗震性能指标可采用楼层综合抗震能力指数βci。

楼层综合抗震能力指数βci为平均抗震能力指数βi和构造影响系数的乘积。公式如下:

在考虑楼层综合抗震能力指数时，还应考虑建筑上下楼层之间的综合抗震能力指数，当上下楼层综合抗震能力指数的差距较大时，则指数较小层应作为建筑的抗震薄弱层。因此，在打分时设定楼层间影响系数k，公式为:

其中，k为层间影响系数，楼层综合抗震能力指数差值小于30%时，k=1;楼层综合抗震能力指数差值大于60%时，k=0;楼层综合抗震能力指数差值介于30%～60%时，k内插取值。

根据GB 50023—2009建筑抗震鉴定标准，砌体结构校舍加固后，当β≥1时，加固效果理想;当β≤1/3时，校舍存在严重安全隐患，需对加固设计方案及施工进行查验，分析存在问题。加固后的校舍各层楼层综合抗震能力最小值作为评分基础。

砌体结构抗震性能指标Y评分，按式(5)计算:

2)构件极限承载力F(0分～30分)。对加固后的校舍构件截面进行抗震验算，根据GB 50011—2010建筑抗震设计规范，结合原始资料、施工图等资料，采用以下公式:

根据建筑抗震鉴定规范，构件极限承载力验算公式:

式(6)与式(7)的区别在于式(6)右端分子项R仅为构件承载力，而非构件综合抗震承载力Rc，分母项分别是设计时的构件抗震承载力调整系数和抗震鉴定用的承载力调整系数，根据相关规范，A类多层砌体房屋和B类建筑γRE=γRa，而A类钢筋混凝土构件γRE=0.85γRa。从工程实际出发，为使模型的计算更为简便，当计算结果满足S≤R/γRa时，则构件承载力指标F=30分;当S＞R/γRa时，则其评分公式为:

根据GB 50292—1999民用建筑可靠性鉴定标准中承载力评级标准，构件承载力R/γ0S＜0.85为d级危房，因此，将0.85S作为评价承载力指标的下限值，即当0.85S＞R/γRa时，加固方案无效，F=0。

以上承载力指标的评价对象均为构件，对整栋校舍的综合评价，可取各构件中最低分值，作为评定其极限承载力指标。

3)施工难易程度E(0分～10分)。校舍加固方案的优劣，施工作业是否方便、简单也是评定施工方案的重要指标之一。有的加固方案虽然能解决抗震问题，但施工难度大，造成施工工期长、造价高、安全系数低等问题，这对整个加固工程都具有一定的影响。通过对各加固方案施工工艺的调查了解、对比和总结，加固方法的施工难易程度E评分以施工方法易得高分、难得低分为原则，喷浆技术、钢筋网砂浆等施工方案简单，得分较高;混凝土施工、粘贴碳纤维有一定施工难度，得分居中;钢构套等施工难度较大，得分较低。

实际工程中，存在多种加固方法结合使用的情况，评分时可根据不同方法在加固工程中所占比重进行综合打分。在评分过程中，为做到公正合理，也应综合考虑各加固施工现场的实际情况及相关专家学者的意见，酌情调整得分。

2.2 经济指标(0分～30分)

1)加固成本C(0分～20分)。校舍加固成本指标采用单方造价作为评分对象，分别计算不同构件(柱、梁、墙等)采用不同加固方法时所需的人材机、管理费、拆除修复等费用总和，并与校舍总面积之比得出单方造价。由于评价模型的评价对象为校舍加固工程，因此加固成本指标只考虑建筑结构加固工程费用及必要的拆除修复费用，其余附加的相关水电改造费用、其他费用不计入内。

通过抽取部分2014年—2015年期间浙江省中小学校舍加固工程实例的资料，对不同地区的中小学校舍抗震加固单方造价进行统计及处理，汇总见表1。

表1 部分校舍加固案例造价统计

参考上述单方造价，以6度区为例，将600元作为单方造价的中间值，即其加固成本指标C为10分;600元上下浮动250元作为单方造价的上下限，即实际加固工程单方造价超过850元时，成本过高，存在浪费或设计标准过高等情况，低于350元则须分析加固方案合理性。不同地区，可根据当地实际情况、建筑结构类型及抗震设防等级等对造价标准值和上下限值进行适当调整。加固成本指标可按式(9)计算:

其中，A为加固工程实际单方造价;δ为成本指标调整系数。

2)施工工期T(0分～10分)。中小学校舍加固施工时间具有特殊性，为减少对学校正常教学的影响，通常在暑期进行加固施工。因此，施工工期指标可设定为:加固工程如在暑期60 d内完成，则施工工期T为10分，施工工期越长，得分越低。考虑到部分学校可通过调整校内其他用房过渡等方式，工期不作为主要因素，可引入调整系数对规定工期作适当调整。施工工期T可按式(10)计算:

其中，P为实际施工工期;ε为工期指标调整系数，当工期允许大于60 d时，ε≥1，工期紧张时，ε≤1。

2.3 综合评分

五项指标得分相加，即为该加固工程的综合评价分数，分值越高，方案越优，反之则方案有待调整、优化。

3 结语

本文通过对中小学校舍抗震加固的研究，分析影响加固方案的主要因素，在此基础上，建立了一个中小学校舍加固工程技术、经济的综合评价模型。模型中设置了结构抗震性能、构件极限承载力、施工难易程度、加固成本、施工工期五个评分指标和详细的评分细则。结构抗震性能、构件承载力以相关建筑抗震设计、鉴定规范所规定的公式作为评分依据，后三项评分指标则根据各加固方案施工难易对比、加固实际费用、专家意见以及学校实际情况等作为参考因素，进行综合评分。通过评分直观反映各校舍加固方案的优劣，并体现不同方案在技术经济各方面的差异，为加固方案的合理决策、优化提供科学依据，颇具实用性。

［1］ 童晓蕾.中小学校舍抗震加固及技术经济评价研究［D］.杭州:浙江工业大学，2011.

［2］ 胡 俊.混凝土结构加固方案优选评价指标体系研究［J］.山西建筑，2008，34(18):85-86.

［3］ GB 50011—2010，建筑抗震设计规范［S］.

［4］ GB 50023—2009，建筑抗震鉴定标准［S］.

Research on seismic reinforcement evaluation model of primary and secondary school buildings★

Tong Xiaolei

(Zhejiang University of Technology，Hangzhou 310014，China)

Combining with the reinforcement example of primary and secondary school buildings in Zhejiang，this paper analyzed the main factors influence of the reinforcement scheme，and establishment of a reinforcement scheme evaluation model of primary and secondary school buildings taking technology，economic as the main index，point out that the model could comprehensive evaluation of the advantages and disadvantages of reinforcement scheme，had practicability and maneuverability.

primary and secondary school building，seismic reinforcement，technical indicator，economic indicator

TU352

A

1009-6825(2016)35-0035-02

2016-10-08 ★:浙江省教育厅科研项目(项目编号:Y201122769)

童晓蕾(1980-)，女，工程师