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摘要:我国位于环太平洋与欧亚地震带之间,受板块挤压作用,是地震多发国家之一。地震灾害给国家和社会带来巨大的威胁,汶川地震之后,现有建筑结构的抗震鉴定受到了重视,同时国家和政府也不断督促各地加强对建筑结构的加固设计,切实保证人民生命财产安全,减少经济损失。本文将根据某工程实例的加固改造,从整体上分析现有建筑结构加固设计的方法
关键词:现有建筑结构;钢筋混凝土;抗震鉴定;加固设计
汶川特大地震发生以后,国家加大组织对地震灾害调查和理论分析工作的力度。建筑结构多为钢筋混凝土结构,设计时没有充分考虑抗震防震的要求,加之年久失修,抗震性能比较低。因此我们亟需做好现有建筑结构抗震性能的检测与鉴定工作,一旦鉴定结果不能满足抗震要求,则立即实施加固处理,最大程度降低地震灾害带来的损失。
一、现有建筑结构抗震鉴定基本要求
对现有建筑结构进行抗震鉴定和多数目前在建工程一样,要根据当地实际震害程度为基本鉴定的准则。可对建筑结构关键部位以及总体构造先进行宏观上的判断,再逐步实施鉴定工作。根据“抗震概念设计”的要求,现有建筑结构抗震基本要求主要体现在以下几点:
首先,实际鉴定工作前,要收集建筑物原始资料,如施工设计图、施工记录、验收等。资料不全面时,要进行对相关数据的实际测量;其次,要调查建筑物的目前状态与原始资料吻合程度对工程质量和使用状况进行详细的分析,发现缺陷;第三,对建筑物抗震能力的分析要结合做到全面客观,既有宏观上的判断,也有相关数据的计算过程。最后,对现有建筑整体的抗震能力做出评价,对达不到抗震要求的建筑物应及時提出修复措施。
二、目前我国建筑结构加固方法
鉴于目前我国大多数的建筑结构都为钢筋混凝土土结构,笔者将混凝土结构的加固方法列为论述的重点。
1.增大截面加加固方法:增大截面是比较传统的加固方法,有比较成熟的设计方案和实际施工经验。可广泛应用在建筑物的方梁、柱体、墙体等各个构架的加固上,施工成本低廉。但缺点就是长时间处于湿作业中,影响建筑物的净空。
2.粘钢加固方法:粘钢加固是指在混凝土结构外部粘贴钢板,比较适宜用在承受较大压力而弯曲的构件上。具体施工步骤为胶粘剂配制、涂布胶粘剂:、混凝土和钢板表面处理、固化、防腐防火等。粘钢加固法施工快,对原建筑结构没有影响。但是粘贴钢板后如出现空鼓现象。则补救工作较难。
3.预应力加固方法:此法能有效的降低建筑结构的应力水平,提高整体结构的承载力,加固效果良好。但应用预应力加固方法会对建筑物的外观造成一定影响,比较适宜将此法应用在比较大型建筑物的抗震加固中,同时注意做好防止预应力钢筋腐蚀工作。
4.增加支撑加固方法:该方法操作简单,效果明显。主要工作原理是对相应构架增加支撑作用,从而达到对建筑结构加固的宗旨。
三、对现有建筑结构抗震鉴定以及加固的工程实例
鉴于汶川地震和玉树地震对人们生产生活的重大的影响,同时吸取地震中多个校舍倒塌的教训,各地政府和相关部门组织大量人员着手对中小学校舍、食堂、体育馆等现有建筑进行抗震鉴定工作,发现有问题的建筑及时做出加固措施。本文以某中学教学楼抗震鉴定工作及加固设计为例,论述现有建筑结构抗震研究。
(一)工程概况
该中学教学楼建于1988年,建筑平面形式为矩形,东西长为40米,南北长为10米;教学楼共有4层,各层高度均为3.5米,占地面积约为1200平方;采用桩基础施工,为钢筋混凝土结构。平面结构如图1所示:
图1 该中学平面结构图
图2 部分构件的钢筋锈蚀现象
(二)教学楼抗震鉴定
笔者以及相关鉴定人员根据该教学楼实际使用情况,结合《建筑抗震鉴定标准》将其确定为A 类建筑。现场勘察发现多处部分屋面板的保护层有开裂现象,同时存在钢筋腐蚀现象,图2是笔者在现场拍摄的照片:
1.第一级抗震鉴定:经过现场检查后,鉴定人员发现该建筑四个顶点拐角以及楼梯间的四角,2轴、4轴、5轴、8轴和12轴外纵墙和横向墙交接处没有设置拉结钢筋,不符合GB 50023 - 2009《建筑抗震鉴定标准》的要求。该建筑物1—14轴主体结构为钢筋混凝土结构,抗震等级为3级。建筑主要采用横向承重框架,属于单向框架,共三跨。每层抗震横墙最大间距达到8.5米,远远超出规定。各层砂浆强度很低,建筑物外围四角和楼梯四角无构造柱,;通过实际鉴定结果,分析出建筑物整体性能不能满足第一级抗震要求。
2.第二级抗震鉴定:在建筑物局部第一级鉴定结果表示不能达到要求时,可根据相关鉴定标准规范的要求采取楼层综合抗震能力指数的方法来进行第二级抗震鉴定。抗震指数按照建筑物横向和纵向两个方向分别进行计算。计算结果详见表3
表3 横向墙、纵向墙综合抗震能力指数
从表3反映出的计算结果我们可以看出教学楼四层的横向墙以及纵向墙综合抗震指数都小于1,二层纵向墙抗震指数最低,仅为0.58,远远达不到抗震要求。
(三)基于以上数据分析,鉴定小组及时将鉴定结果报送上级领导部门,经研究决定,应该采取相应的抗震加固措施。
1.抗震加固设计:从鉴定结果来看,该教学楼横向墙比较少,砂浆强度等级≤M2.5,而纵向墙基本能满足要求。但考虑到各个墙体砂浆强度普遍比较低,为加强建筑物整体结构的稳定性,横向墙和纵向墙均采用粘钢加固方法,结合厚度为60mm的砂浆以及强度为M10的水泥进行施工。竖向钢筋应该连贯穿过楼板,要注意钻孔不宜太密,以免造成楼板损坏。
前文已经提到,建筑物外围四角都没有构造柱,因此应该格外注重对该位置的设计。在各转角处另外设置竖向和水平方向配筋加强带,用来行使构造柱的功能。
另外,横向墙和纵向墙的交接处也没有设置构造柱,也没有相应的拉结钢筋,所以应该加强该位置的设计。同样也设置竖向和水平方向水配筋加强带,行使构造柱功能。如图4所示:
图4 横、纵墙交接处加固节点图
2.抗震加固施工要点:
(1)施工前清理工作:要注意将原先的墙面清理干净,祛除墙面的粉饰的油漆;将墙面粘有瓷砖的部分彻底铲除,保证完整发挥加固效果;清除原墙面碱蚀和松散部分。
(2)施工过程:用水润湿墙面;钻孔应按照施工设计画出标线,确保穿过墙面的钢筋位置准确;涂抹水泥砂浆厚度不宜超过15mm。
(3)施工完毕:加固部位洒水养护,防止墙面干裂。
结束语:综上所述,笔者通过对某中学教学楼的现场鉴定工作,结合当前的使用情况,对整个建筑物进行全面的抗震分析。同时根据鉴定结果开展了加固施工,施工合理、经济可行,希望对类似工程提供一定借鉴。
参考文献:
[1]戴国莹,李德虎.建筑结构抗震鉴定及加固的若干问题[J].2010(1)
[2]诸宏博,郑曙光.建筑抗震鉴定及加固设计[J].低温建筑技术.2012(10)
[3]陈婷婷.现有建筑结构抗震鉴定及加固设计研究[J].北京工业大学学报.2012(6)
关键词:现有建筑结构;钢筋混凝土;抗震鉴定;加固设计
汶川特大地震发生以后,国家加大组织对地震灾害调查和理论分析工作的力度。建筑结构多为钢筋混凝土结构,设计时没有充分考虑抗震防震的要求,加之年久失修,抗震性能比较低。因此我们亟需做好现有建筑结构抗震性能的检测与鉴定工作,一旦鉴定结果不能满足抗震要求,则立即实施加固处理,最大程度降低地震灾害带来的损失。
一、现有建筑结构抗震鉴定基本要求
对现有建筑结构进行抗震鉴定和多数目前在建工程一样,要根据当地实际震害程度为基本鉴定的准则。可对建筑结构关键部位以及总体构造先进行宏观上的判断,再逐步实施鉴定工作。根据“抗震概念设计”的要求,现有建筑结构抗震基本要求主要体现在以下几点:
首先,实际鉴定工作前,要收集建筑物原始资料,如施工设计图、施工记录、验收等。资料不全面时,要进行对相关数据的实际测量;其次,要调查建筑物的目前状态与原始资料吻合程度对工程质量和使用状况进行详细的分析,发现缺陷;第三,对建筑物抗震能力的分析要结合做到全面客观,既有宏观上的判断,也有相关数据的计算过程。最后,对现有建筑整体的抗震能力做出评价,对达不到抗震要求的建筑物应及時提出修复措施。
二、目前我国建筑结构加固方法
鉴于目前我国大多数的建筑结构都为钢筋混凝土土结构,笔者将混凝土结构的加固方法列为论述的重点。
1.增大截面加加固方法:增大截面是比较传统的加固方法,有比较成熟的设计方案和实际施工经验。可广泛应用在建筑物的方梁、柱体、墙体等各个构架的加固上,施工成本低廉。但缺点就是长时间处于湿作业中,影响建筑物的净空。
2.粘钢加固方法:粘钢加固是指在混凝土结构外部粘贴钢板,比较适宜用在承受较大压力而弯曲的构件上。具体施工步骤为胶粘剂配制、涂布胶粘剂:、混凝土和钢板表面处理、固化、防腐防火等。粘钢加固法施工快,对原建筑结构没有影响。但是粘贴钢板后如出现空鼓现象。则补救工作较难。
3.预应力加固方法:此法能有效的降低建筑结构的应力水平,提高整体结构的承载力,加固效果良好。但应用预应力加固方法会对建筑物的外观造成一定影响,比较适宜将此法应用在比较大型建筑物的抗震加固中,同时注意做好防止预应力钢筋腐蚀工作。
4.增加支撑加固方法:该方法操作简单,效果明显。主要工作原理是对相应构架增加支撑作用,从而达到对建筑结构加固的宗旨。
三、对现有建筑结构抗震鉴定以及加固的工程实例
鉴于汶川地震和玉树地震对人们生产生活的重大的影响,同时吸取地震中多个校舍倒塌的教训,各地政府和相关部门组织大量人员着手对中小学校舍、食堂、体育馆等现有建筑进行抗震鉴定工作,发现有问题的建筑及时做出加固措施。本文以某中学教学楼抗震鉴定工作及加固设计为例,论述现有建筑结构抗震研究。
(一)工程概况
该中学教学楼建于1988年,建筑平面形式为矩形,东西长为40米,南北长为10米;教学楼共有4层,各层高度均为3.5米,占地面积约为1200平方;采用桩基础施工,为钢筋混凝土结构。平面结构如图1所示:
图1 该中学平面结构图
图2 部分构件的钢筋锈蚀现象
(二)教学楼抗震鉴定
笔者以及相关鉴定人员根据该教学楼实际使用情况,结合《建筑抗震鉴定标准》将其确定为A 类建筑。现场勘察发现多处部分屋面板的保护层有开裂现象,同时存在钢筋腐蚀现象,图2是笔者在现场拍摄的照片:
1.第一级抗震鉴定:经过现场检查后,鉴定人员发现该建筑四个顶点拐角以及楼梯间的四角,2轴、4轴、5轴、8轴和12轴外纵墙和横向墙交接处没有设置拉结钢筋,不符合GB 50023 - 2009《建筑抗震鉴定标准》的要求。该建筑物1—14轴主体结构为钢筋混凝土结构,抗震等级为3级。建筑主要采用横向承重框架,属于单向框架,共三跨。每层抗震横墙最大间距达到8.5米,远远超出规定。各层砂浆强度很低,建筑物外围四角和楼梯四角无构造柱,;通过实际鉴定结果,分析出建筑物整体性能不能满足第一级抗震要求。
2.第二级抗震鉴定:在建筑物局部第一级鉴定结果表示不能达到要求时,可根据相关鉴定标准规范的要求采取楼层综合抗震能力指数的方法来进行第二级抗震鉴定。抗震指数按照建筑物横向和纵向两个方向分别进行计算。计算结果详见表3
表3 横向墙、纵向墙综合抗震能力指数
从表3反映出的计算结果我们可以看出教学楼四层的横向墙以及纵向墙综合抗震指数都小于1,二层纵向墙抗震指数最低,仅为0.58,远远达不到抗震要求。
(三)基于以上数据分析,鉴定小组及时将鉴定结果报送上级领导部门,经研究决定,应该采取相应的抗震加固措施。
1.抗震加固设计:从鉴定结果来看,该教学楼横向墙比较少,砂浆强度等级≤M2.5,而纵向墙基本能满足要求。但考虑到各个墙体砂浆强度普遍比较低,为加强建筑物整体结构的稳定性,横向墙和纵向墙均采用粘钢加固方法,结合厚度为60mm的砂浆以及强度为M10的水泥进行施工。竖向钢筋应该连贯穿过楼板,要注意钻孔不宜太密,以免造成楼板损坏。
前文已经提到,建筑物外围四角都没有构造柱,因此应该格外注重对该位置的设计。在各转角处另外设置竖向和水平方向配筋加强带,用来行使构造柱的功能。
另外,横向墙和纵向墙的交接处也没有设置构造柱,也没有相应的拉结钢筋,所以应该加强该位置的设计。同样也设置竖向和水平方向水配筋加强带,行使构造柱功能。如图4所示:
图4 横、纵墙交接处加固节点图
2.抗震加固施工要点:
(1)施工前清理工作:要注意将原先的墙面清理干净,祛除墙面的粉饰的油漆;将墙面粘有瓷砖的部分彻底铲除,保证完整发挥加固效果;清除原墙面碱蚀和松散部分。
(2)施工过程:用水润湿墙面;钻孔应按照施工设计画出标线,确保穿过墙面的钢筋位置准确;涂抹水泥砂浆厚度不宜超过15mm。
(3)施工完毕:加固部位洒水养护,防止墙面干裂。
结束语:综上所述,笔者通过对某中学教学楼的现场鉴定工作,结合当前的使用情况,对整个建筑物进行全面的抗震分析。同时根据鉴定结果开展了加固施工,施工合理、经济可行,希望对类似工程提供一定借鉴。
参考文献:
[1]戴国莹,李德虎.建筑结构抗震鉴定及加固的若干问题[J].2010(1)
[2]诸宏博,郑曙光.建筑抗震鉴定及加固设计[J].低温建筑技术.2012(10)
[3]陈婷婷.现有建筑结构抗震鉴定及加固设计研究[J].北京工业大学学报.2012(6)