某中学宿舍抗震能力指数的计算

何永新

（秦皇岛玻璃工业研究设计院有限公司 秦皇岛 066001）

0 引言

近年来，国家规范对建筑物的抗震要求越来越高，很多既有建筑在抗震构造措施及抗震承载力等方面均不满足现行国家规范，需对其进行加固处理。对房屋进行加固后，检验加固效果的方法有两种：一是按GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》（2016年版）的方法对加固后的结构进行验算，二是采用加固后的房屋综合抗震能力指数进行衡量加固效果。对于砌体结构，由于一般采用混凝土板墙加固，加固材料与原材料不同，软件无法准确地进行建模模拟，所以加固后采用综合抗震能力指数法进行验算比较好。本文以对某中学砌体结构宿舍的抗震加固为例，详细介绍如何运用综合抗震能力指数法来检验加固后的结构是否满足抗震要求。

1 工程概况

该宿舍楼于20世纪90年代建造，后续使用年限定为40年，属B类校舍。本地区设防烈度为7度，设计基本地震加速度为0.10g，场地类别Ⅱ类，抗震设防类别为乙类。建筑总高度19.5 m，共6层。横墙设置较多，外墙厚370 mm，内墙厚240 mm，门洞口宽900 mm，窗洞口宽2100 mm。楼板为现浇楼板，承重墙所用材料为MU10烧结砖，砂浆强度等级一层为M10混合砂浆，2～6层为M7.5混合砂浆。该建筑在平面上由伸缩缝分成三部分且左右对称。现取其中一部分进行计算，平面布置见图1。

图1 平面布置

2 原结构的抗震能力指数计算

2.1.2 各参数取值

y1：原结构满足GB 50023—2009《建筑抗震鉴定标准》中表5.2.14-1， y1可取1.0，但该建筑为乙类抗震设防建筑，且构造柱设置不满足规范要求，根据GB 50023—2009《建筑抗震鉴定标准》第5.2.14条2款综合确定 y1取0.8。

y2：由GB 50023—2009《建筑抗震鉴定标准》中表5.2.14-2，存在支撑悬挑结构构件的承重墙体，所以 y2取0.8。

Ai： 计算Ai时应为墙体截面面积去掉门窗洞口面积。

Abi： 各层建筑面积相同，由平面图可知Abi＝603.2 m2。

xni：根据GB 50023—2009《建筑抗震鉴定标准》附录B可查得纵横抗震墙的基准面积率。

l：本地区抗震设防烈度为7度0.1g，根据GB 50023—2009《建筑抗震鉴定标准》第5.2.13条取1.0。

2.1 楼层综合抗震能力指数bni

2.1.1 bni计算公式

2.1.3 列表计算bni

由上述各参数的取值及计算公式列表计算出楼层纵横向bni，见表1、表2。

表1 纵向墙体楼层综合抗震能力指数bni纵

表2 横向墙体楼层综合抗震能力指数bni横

2.2 墙段综合抗震能力指数b nij的计算

由于楼层纵向综合抗震能力指数小于1.0，需由下式进行纵向墙段综合抗震能力指数计算。

式中：Aij——第i层第j墙段在层高1/2 处净截面面积；

Abij——第i层第j墙段计及楼盖刚度影响的从属面积；

bij——第i层第j墙 段纵抗震能力指数。

纵向墙段综合抗震能力指数计算见表3。

表3 纵向墙段综合抗震能力指数 bnij纵

续表3

3 加固方案的选择

由上述计算结果可知，该建筑横墙满足要求。纵墙墙段一至四层综合抗震能力指数小于1.0，不满足要求，需对一至四层全部纵墙进行加固。由于墙体虽然不满足要求但相差不多，为了避免因加固而使墙体刚度增加过大，综合考虑选择采用单面80 mm厚板墙加固。另外原建筑构造柱的设置不满足现行规范要求，需按规范要求增设构造柱。

4 加固后结构的抗震能力指数核算

由JGJ 116—2009《建筑抗震加固技术规程》可知，加固后楼层和墙段的综合抗震能力指数计算公式为：

4.1 楼层及墙段加固增强系数的取值

根据JGJ 116—2009《建筑抗震加固技术规程》，板墙加固时原砌筑砂浆为M10时墙段增强系数hij取1.8，原砌筑砂浆为M7.5时墙段增强系数hij取2.0。

楼层的加固增强系数计算公式：

对同一楼层各墙段的hij取值相同；式（6）可做如下变换：

所以对于板墙加固楼层的加固增强系数与墙段加固增强系数相同。

4.2 加固后结构的综合抗震能力指数计算

由于加固方案按现行规范要求补充了构造柱，此时 y1取1.0。结合以上推导将加固后一至四层纵向楼层及墙段的综合抗震能力指数列于表4、表5。

表4 加固后纵向墙体楼层综合抗震能力指数 bSi纵

表5 加固后纵向墙段综合抗震能力指数 bSij纵

由表4、表5可以看出，经过加固后结构的抗震承载力已满足要求。

5 结语

综合抗震能力指数法避开了砌体结构采用混凝土板墙加固后，由于加固材料与原墙体材料刚度不同而使得计算结果不准确的问题。通过以上计算实例可知综合抗震能力指数法公式虽然不复杂，但过程很繁琐，涉及到各种参数的选取，建筑面积、抗震墙体净截面总面积、墙段净面积等参数的计算。稍不注意就会出现由于某个参数错误，而影响最终计算结果。了解其计算过程后可以利用计算机编程进行计算，不仅缩短了计算时间，也保证了计算结果的准确性，提高了工作效率。