淄博市工业学校抗震加固设计

黄健，光军

（淄博市规划设计研究院，山东 淄博 255000）

1 引言

目前，我国许多校舍还是20世纪八九十年代建造的，而这些建筑抗震设计的依据主要是TJ 11—1978《工业与民用建筑抗震设计规范》或GBJ 11—1989《建筑抗震设计规范》。相对于现行的GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》[1]（2016年版，以下简称《抗规》）。虽然，老版规范内容已有了较大的变动，取消了框架-砌体混合结构设计形式，但大量该结构形式建筑目前仍在使用。

众所周知，普通房屋的设计使用年限为50 a，现阶段我国大量校舍虽未超过使用年限，但相对于新建建筑，其抗震性能较差。根据国内外相关震害记录，经过抗震加固的建筑相对于未经抗震加固的建筑，其抗震性能大大提高。怎样做到付出较小的抗震加固费用，又能大大地提高建筑的抗震性能，延长使用年限，就摆在了结构设计师的面前。

2 建筑结构常用的加固方法

建筑就像人类一样，也都会经历“生、老、病、死”各个阶段。刚建好的建筑，如同人类的青壮年时期。但经过较长时间的使用以后，就会出现各种各样的病害，如建筑上的各种裂缝、钢筋处于强腐蚀环境中被腐蚀、地基沉降导致的整体倾斜等。这些问题犹如人生病需要治疗一样，采取加固措施，才能保证建筑的正常使用。

建筑结构在加固改造之前，先要确定行之有效的加固方案，常用的加固方法可分为直接加固法和间接加固法。直接加固法包括增大截面法、外包型钢法、粘贴钢板法、粘贴纤维布法等。间接加固法包括卸载法、局部拆除法、改变传力途径法、增加减隔震设备法以及刚度理论应用法等。笔者认为直接加固法如同西医“头疼医头，脚疼医脚”，而间接加固法更像中医“整体观念，辨证论治”。当然建筑结构在加固过程中不会只使用单一的加固方法。建筑结构局部的加固改造应以直接加固法为主，而整体性的抗震加固则以间接法为主更好。

3 工程概况

淄博市工业学校位于淄博市临淄区，该校校园内有一座尚未挖掘的文物保护古墓。由于校园内大部分建筑建于20世纪八九十年代，因此，个别紧邻古墓的建筑不满足目前规划部门要求：古墓保护范围50 m内不允许建设建筑物规定。若拆除紧邻古墓校舍，根据校园现有用地指标，将无法重建。综合考虑后，对教学楼B、教学楼C、实验楼、食堂以及学生宿舍楼进行整体抗震加固，以此达到延长使用年限的目的。

4 抗震加固设计

4.1 加固方案确定原则

加固方案的确定主要依据建筑的抗震鉴定报告[1]。目前市场竞争等因素，导致了不同鉴定公司的鉴定报告质量参差不齐，这就直接影响抗震加固方案的确定及优化。所以，在进行加固设计之前，一般要建议建设方尽量有质量保障的鉴定公司。

根据《抗规》中的规定：结构平面两个方向的刚度应相近。建筑抗震加固设计并非单纯的“头疼医头，脚疼医脚”，应该以间接加固法为主。现以教学楼C为例。

教学楼C平面东西刚度对称，但南北刚度不对称。因此，在南侧A轴框架柱两侧增加钢筋混凝土墙，以此增加平面南侧的刚度。通过PKPM加固模块计算，砌体承重墙除B轴处，其余都不满足要求。对不满足要求的砌体墙采用单面增加钢筋混凝土墙的加固方式，个别角部增加混凝土柱。现以D轴为中心线，通过计算对比，北侧刚度仍然比南侧刚度大，还应再增加下部刚度。因此，将B轴处砌体墙同样采用钢筋混凝土墙加固，以此增加南侧刚度，使平面南北侧刚度相近，以此达到良好的整体抗震性能[3]。抗震加固方案的确定应以结构平面和竖向刚度分布均匀，避免出现薄弱部位为原则。

4.2 结构体系的改变

由于既有建筑设计之时是按照当时的抗震规范设计，相对于《抗规》，某些建筑结构形式存在问题。如单跨框架结构、框架-砌体混合结构以及横墙很少的砌体结构相对于现行的《抗规》已不满足要求，需采取相应的加固措施来改变结构形式，以此提高抗震性能。单跨框架结构可在边跨或端部增加减震支撑，变为框架-支撑结构。按JGJ 116—2009《建筑抗震加固技术规范》[4]规定：双面钢筋混凝土板墙加固且总厚度不小于140 mm时，其增强系数可按增设混凝土抗震墙加固法取值。因此，框架-砌体混合结构和横墙很少的砌体结构可在承重砖墙两侧增加总厚度不小于140 mm的钢筋混凝土墙，结构形式改变为框架-剪力墙结构和剪力墙结构[5]。

4.3 各构件的加固

由于本项目为乙类建筑，地震作用力相对于原设计提高较大，对于砌体结构承载砖墙主要采用钢筋混凝土墙加固。由于各建筑楼、屋面板大部分采用预制板，当预制板顶未设置整浇层时，应在预制板支撑边增加角钢。防止地震时，预制板脱落伤人。

食堂为框架结构，但填充墙材料采用的黏土砖，重量及刚度都较大，对结构抗震不利。应先拆除原先的黏土砖墙体，用轻质的加气混凝土砌块代替。通过PKPM软件计算，对于不满足的框架柱与框架梁采用增大截面加固法。

相对于上部结构的加固，地下基础的加固往往施工难度大，且工期较长。根据JGJ 116—2009《建筑抗震加固技术规程》中规定：当基础底面压力设计值超过地基承载力特征值在10%以内时，可采用提高上部结构抵抗不均匀沉降能力的措施。一般情况下，在加固设计中尽量减小上部结构加固的重量，使基础减少加固量或者不加固。

当楼板、屋面板承载力不够时，加固措施首选粘贴纤维布。不仅施工方便且对房屋的净高影响较小。

5 结语

本文结合实际工程的抗震加固，对加固设计过程中遇到的问题及处理措施总结如下：（1）建筑结构中局部区域的加固改造应以直接加固法为主，而整体性的抗震加固应以间接加固法为主；（2）抗震加固后续使用年限不能单纯地依据规范，应根据建筑的鉴定报告、使用情况、结构体系以及建设方的要求等因素来综合确定；（3）加固改造方案的确定，一定要考虑刚度理论在设计中的运用，结构平面和竖向都应该刚度分布均匀，避免加固改造过程中出现新的薄弱部位；（4）相对于《抗规》中已不满足要求的结构体系，可通过加固措施来改变其结构体系，增加整体抗震性能。