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摘要:學(xué)校類建筑具有獨特結(jié)構(gòu)形式,同時具備重要功能意義,實現(xiàn)其在中大地震下的安全性具有重大的現(xiàn)實意義。本文針對學(xué)校類建筑展開論述,區(qū)分了幾種不同結(jié)構(gòu)體系,并淺析了抗震加固方法,以對學(xué)校類建筑的抗震加固提供參考。
關(guān)鍵詞:
學(xué)校類建筑 框架結(jié)構(gòu) 砌體結(jié)構(gòu) 混合結(jié)構(gòu) 抗震加固
1.研究背景
2008年5月12日四川省汶川大地震造成了巨大的生命傷亡和經(jīng)濟損失,其中以學(xué)校類建筑災(zāi)害最為嚴重,學(xué)校類建筑在此次地震中大范圍崩塌損壞,產(chǎn)生了非常惡劣的社會影響。汶川地震中共造成了50多萬間房屋的倒塌,而其中學(xué)校建筑6898間,一方面是由于施工質(zhì)量存在各種問題,另外一方面是由于結(jié)構(gòu)本身的因素所造成的。通過震害的情況來看,在地震中損壞以致倒塌的中小學(xué)建筑主要為磚砌結(jié)構(gòu),且建造時間均較早,并沒有進行正規(guī)的抗震設(shè)計,另外一些倒塌建筑則為預(yù)制板結(jié)構(gòu),與此相對應(yīng)的近10年建造的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)在地震中則表現(xiàn)良好,損傷較輕,且多為填充墻破壞。根據(jù)這次大地震帶來的慘痛教訓(xùn),我國頒布了《建筑工程抗震設(shè)防分類標準》,其中規(guī)定:幼兒園、小學(xué)、中學(xué)的教學(xué)用房以及宿舍和食堂,抗震設(shè)防類別應(yīng)不低于重點設(shè)防類,即不低于乙類。基于此,我國從2009年開始對學(xué)校的既有建筑物進行大規(guī)模的抗震加固改造工作,目的是盡量提高學(xué)校類建筑的抗震水準,以滿足標準要求,加固設(shè)計和措施對抗震效果的影響十分巨大。本文正是從此點出發(fā),詳細分析了學(xué)校類建筑的結(jié)構(gòu)形式特點和幾種類型,進一步闡述了抗震加固措施,最后對學(xué)校建筑的抗震加固提出了幾點建議,以供參考。
2.學(xué)校類建筑分類與結(jié)構(gòu)特征
學(xué)校建筑按照結(jié)構(gòu)形式來區(qū)分,主要分為砌體結(jié)構(gòu)、混凝土框架結(jié)構(gòu)和混合結(jié)構(gòu)幾類。砌體結(jié)構(gòu)其為水泥砂漿、轉(zhuǎn)和石塊建造的結(jié)構(gòu),缺乏鋼筋串聯(lián),其一方面各部分連接較弱,同時沒有延性階段,如果其破壞則為突然的脆性破壞,這種結(jié)構(gòu)特點導(dǎo)致了其破壞毫無征兆,且極容易發(fā)生連續(xù)倒塌破壞;混凝土框架結(jié)構(gòu)是現(xiàn)代建造技術(shù)常采用的一種結(jié)構(gòu)形式,具備較好的抗震性,現(xiàn)在建造的通過可以滿足抗震需求,然而一方面對于老舊建筑,由于當(dāng)初設(shè)計規(guī)范與當(dāng)前不符以及結(jié)構(gòu)老化等方面原因,導(dǎo)致了抗震不能滿足當(dāng)前需求,另外是2008年汶川地震后國家對學(xué)校類建筑提出了新的明確要求,即其抗震設(shè)防不能低于重點設(shè)防工程,之前建造的建筑同樣需要進行一定的加固補強。
學(xué)校類建筑具有大開間、大采光窗的建筑形式,需要墻體鑿開,抗震墻面積則會較少且不規(guī)則,墻體的不連續(xù)導(dǎo)致了抗側(cè)剛度低,這種形式下墻體很容易破壞,如為砌體結(jié)構(gòu),則抗震性能會很差。此外,學(xué)校建筑中的橫向往往建造容易超限,主要則是為了刻意滿足大空間的需求,這種超限會導(dǎo)致建筑物的整體性較差。正如汶川地震中造成慘重傷亡的情況,當(dāng)前既有的學(xué)校類建筑往往采用預(yù)制樓板,這是具有爭議的,如切實按照連接部位整澆,加強節(jié)點,可具備良好的整體性,然而以我國現(xiàn)在的建造施工技術(shù)此點往往是很難達到的,在地震下隨著墻體的平移,預(yù)制板與墻體非常容易脫離,導(dǎo)致預(yù)制板滑移脫落,真正的成為了“殺人板”。
3.抗震加固措施
根據(jù)國家標準規(guī)定[1-3],當(dāng)前已有的學(xué)校建筑大部分均需要進行一定的加固補強措施。相應(yīng)于不同的結(jié)構(gòu)形式具有不同的實施措施。按照加固的不同施工方法和位置,主要分為外加固、內(nèi)加固和夾板墻加固三類。外加固,顧名思義就是通過在建筑物的外側(cè)增加構(gòu)造柱、圈梁和抗震墻等方法來加固建筑物,從而加強整體性,實現(xiàn)抗震協(xié)同工作,此方法的優(yōu)勢在于不占用室內(nèi)面積,完全不影響原建筑的使用功能。內(nèi)加固法則是在內(nèi)部添加構(gòu)造柱、圈梁和拉桿等,一般不會增設(shè)抗震墻,因在內(nèi)部這會嚴重影響其原有功能,如實在必要且可改變功能時,抗震墻間距過大則可適當(dāng)添加。夾板墻加固法則是在原有墻體基礎(chǔ)上的加固措施,其通過采用鋼筋網(wǎng)水泥砂漿面層等手段加固墻體,提高墻體的抗剪切能力。
對于不同的建造造型和特征,需選用不同的抗震加固方案,存在一個方案優(yōu)化的過程。一般從施工方便、技術(shù)先進、經(jīng)濟效益、加固質(zhì)量等四個方面來對方案進行評估。施工方便是基礎(chǔ),技術(shù)先進是保障,經(jīng)濟效益是關(guān)鍵,加固質(zhì)量是目標。施工方便是確定加固方案時首先必須考慮的,方案的優(yōu)劣,首先在于施工是否方便可行,沒有良好的施工性會對抗震加固造成巨大的障礙。確定方案是否可行之后,需要進一步考慮其簡便性,如果施工會造成巨大的費用支出且工期較長,會影響到施工質(zhì)量,需要考慮其他方案或者加以改進;技術(shù)先進作為加固工作開展的保障,其滿足先進性才能保證施工進度,對于工期要求嚴格的特殊工程等,此點往往重點考察;經(jīng)濟效益好是關(guān)鍵,在進行加固改造時經(jīng)濟問題不可避免和回避,對于每個建筑,都需要有針對性的進行選擇加固方法,同時必須根據(jù)具體情況考慮經(jīng)濟實用與否,這樣加固方案才具有實際意義;加固質(zhì)量作為加固工作進行的目標,是需要通過各種措施加以保證的,加固是對原建筑的補強,保證其質(zhì)量才能保證加固工作有意義。
4.結(jié)論與建議
正如本文前面所闡述,汶川地震之后,按照我國現(xiàn)行的標準規(guī)定,學(xué)校類建筑具有不同于一般建筑的抗震重要性,這對許多原有建筑提出了抗震加固的要求。在進行抗震加固之前,首先需要對原結(jié)構(gòu)進行評估,分清其結(jié)構(gòu)體系,鑒定其強度等級,并對關(guān)鍵部位進行檢測,以此做好原建筑的評估工作,才方便下一步工作進行。
參考文獻:
[1] GB 50003—2001,砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S].
[2] GB 50367—2006,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S].
[3] JGJ 116—2009,建筑抗震加固技術(shù)規(guī)程[s].
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