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浅析学校抗震加固1、中小学校建筑存在的问题

目前教学楼存在的主要问题：

1)没有采取抗震构造措施，砌体结构无圈梁及构造柱；

2)有抗震设防，但抗震措施没有达到《建筑抗震设计规范》规定的要求；

3)单面走廊砌体较多；

4)楼梯间在两端；

5)砌体结构纵墙承重；

6)单跨框架结构，两方向刚度相差较大；

7)施工质量差，预制板无扒子筋，砌筑砂浆标号低。

单面走廊砌体教学楼只有两道纵墙，纵墙***窗洞较多，对纵墙的削弱很大，且单面走廊砌体教学楼高宽比较大，由高烈度的***作用产生的倾覆力矩所引起的弯曲应力超过砖砌体抗拉强度时，砖墙就会开裂，是抗震性能稍差的一种结构形式。

砌体结构纵墙承重的教学楼数目也较多，唐山大***中，纵墙承重的砌体结构的***比横墙承重、纵横墙承重结构的***都大。

单跨框架整体结构缺乏赘余，没有多道抗震防线。由于横向跨度较大，梁截面尺寸较大，设计中不容易控制梁的配筋量及楼板对框架梁的承载力和刚度增大的影响，极易设计成强梁弱柱的结构，结构的延性和耗能能力大大降低，且两个方向刚度相差较大，大震中容易倒塌。

有的框架结构在外廊的外侧增加了一道框架柱，但由于两排框架柱相邻较近，不但没有起到多道防线的作用，反而由于两侧刚度不均，在***作用下容易造成扭转***。

总之，由于经济水平的限制，目前我国中小学校舍中绝大部分为砌体结构，而且许多无抗震设防，因此对砌体结构的抗震加固就显得尤为重要。

2、对教学建筑的抗震加固设计的思考

2.1多层砌体结构教学楼的震害

汶川***的震害表明，教学建筑由于没有抗震设防，或虽有抗震设防但设计及施工质量不到位，造成许多房屋严重***或倒塌。

中小学多层结构教学楼主要的抗侧力构件为砖墙，砖墙的间距一般较大，需要楼板、屋盖有足够的强度和刚度，以便传递水平***力并限制墙体的水平位移。但目前校舍预制板与墙体无连接，板与板之间的连接不是钢筋混凝土而是细石混凝土灌缝，在***作用下，板无法起到传递***力的作用，更无法限制墙体的位移，且还会在墙体间滑动或脱落，容易使楼体倒塌。

很多教学楼纵横墙无连接或连接较差、有的校舍无圈梁及构造柱，使校舍在***作用下外墙与内墙拉脱进而失稳倒塌；还有的校舍窗间墙尺寸较小、砌体强度差，在***作用下发生剪切***，窗间墙产生斜裂缝或交叉裂缝，进而丧失承受竖向荷载的能力，造成楼体倒塌。

历次***表明，楼梯间在房屋两端的房屋******严重。89版《建筑抗震设计规范》第五章多层砌体房屋中的第5.1.4条明确规定：楼梯间不宜设置在房屋的尽端和转角处。楼梯间***外侧的墙体由于没有楼板约束并传递***力，没有其他墙体和这道墙共同工作，如遇***作用，容易首先***，该道墙的***会导致楼梯的***，从而造***员无法逃生。

2.2加固设计需要特别注意的有关规定

《建筑工程抗震设防分类标准》第6.0.8条“教育建筑中，***园、小学、中学的教学用房以及学生宿舍和食堂，抗震设防类别不低于***设防类”，第3.0.3条“***设防类，应按高于本地区抗震设防烈度一度的要求加强其抗震措施；但抗震设防烈度为9度时应按比9度更高的要求采取抗震措施；地基基础的抗震措施，应符合有关规定。同时，应按本地区抗震设防烈度确定其***作用。”

根据上述条款，有一部分砌体结构的教学楼在抗震设防类别变为乙类后，其圈梁、构造柱的设置位置及圈梁的配筋将不满足规范要求，因此需在加固设计时结合所使用的加固方法考虑进行抗震加固。还有的砌体教学楼层数及高度超过了要求，也需进行抗震加固。

由于外廊式及单面走廊式砌体校舍抗震性能稍差，B类砌体应根据《建筑抗震鉴定标准》第5.3.5条第2款第4项：“外廊式和单面走廊式的多层房屋，应根据房屋增加一层后的层数，分别按本款第1)～3)项的要求检查构造柱或芯柱，且单面走廊两侧的纵墙均应按外墙处理”的规定进行加固设计。

2.3多层砌体结构抗震加固设计

校舍的加固受限于校舍的实际情况，往往很难实现理想的加固方案，如外墙、楼地面的装修完好，对于此种情况，宜着重检查楼板的连接情况，扒子筋是否完好，板缝间是否用钢筋混凝土填实以及楼板支承在梁或墙上的长度是否满足规范要求等。优先采用不***地面装修的加固方案，如板下加支撑等，以减少楼板在拆除楼面的过程中的损伤。外墙已装修完好的砌体校舍可采用单面钢筋混凝土板墙的方法加固，在教室内部增设板墙，避免***外装修，尽量减少因加固而引起的不必要的浪费。

当层数和总高度不超过规定，但墙体抗震承载力不满足要求时，国标图集《房屋建筑抗震加固(一)(中小学校舍抗震加固)》(09SG619-1)推荐的加固方法有以下几种：

1)墙体所需要的抗震承载力与综合抗震承载力的差值＜60%(墙体砌筑砂浆实际强度等级为M2.5和M5)、＜50%(墙体砌筑砂浆实际强度等级为M7.5)、＜45%(墙体砌筑砂浆实际强度等级为M10)时，可采用钢筋混凝土板墙加固；单面板墙和双面板墙加固方法的选择主要受校舍加固条件的限制，其加固后的墙段提高系数相同。

2)砌体墙经计算，其综合抗震承载力与现有校舍所需要的抗震承载力相差10%～70%时，且墙体砌筑砂浆的实际强度等级＜M2.5的砌体结构，可采用钢筋网砂浆面层法加固；由于单面钢筋网砂浆面层对砌体强度的提高有限，且加固效果较差，对于抗震设防类别为乙类的中小学校舍，建议采用双面钢筋网砂浆面层法加固。

3)实际圈梁和构造柱布置不符合《建筑抗震鉴定标准》要求或需要加强内外墙连接整体性的校舍，可采用外加圈梁-钢筋混凝土柱的加固方法。采用以上加固方法时，单面板墙及单面钢筋网砂浆面层内的配筋加强带不能代替圈梁和构造柱。

当校舍总高度及层数超过规定限值时，应采用改变结构体系的加固方案。国标图集《房屋建筑抗震加固(一)(中小学校舍抗震加固)》(09SG619-1)介绍的改变结构体系法有两种方式：

双面普遍加钢筋混凝土板墙形成组合墙的方法及增设一定数量的钢筋混凝土单面或双面板墙的方法。此时水平及竖向配筋加强带均应设置，且配筋宜按剪力墙结构配筋，墙端、纵横墙连接处及门窗洞口边宜设置边缘构件。

对于***砖柱，当其截面尺寸较小时，如采用较薄的钢筋混凝土套加固，由于所增加的刚度有限，在***作用下，其所承担的***力相对较小，在进行剪力分配时可忽略不计，只按组合砖砌体受压构件进行配筋的计算。

对于内框架及空斗墙结构的中小学校舍，由于其抗震性能较差，且即便经过加固其抗震性能的提高依然有限，建议拆除。

2.4加固设计及施工单位选择的重要性

抗震加固受现有校舍的条件限制，对设计及施工的要求均较高，因此提高设计施工技术人员的整体素质就显得尤为重要。在调研中曾发现，新加固的建筑就没有达到加固效果，主要原因是加固设计人员设计水平有限，没有加固需加固的部位或没有采用正确的加固方法。建议各省市应根据具体情况，选择有一定设计水平及施工经验的专门的单位进行加固设计及加固施工，避免由于设计及施工不当而造成加固效果不佳或达不到预期效果的情况出现，避免***财力、物力的损失。

结语

学校建筑的抗震加固设计及施工的意义特别重大，应引起设计及施工人员的高度重视，认真对待，并且应熟悉相关规范的规定，避免错误的设计及施工造成有严重缺陷的结构，以提高学校建筑的抗震性。

加固工程全过程集锦，关键5步要走稳越来越多既有建筑的抗震能力随着时间的推移而变弱，一旦遭遇***将无法保持结构稳定。现如今，越来越多的建筑企业将目光瞄准既有建筑加固改造，竞争非常激烈，如何拿出令业主满意的加固方案？

细查建筑情况，检测是关键

通过详细检测既有建筑的结构情况，可以为加固方案提供可靠依据，同时也为提高方案的可行性与经济性提供帮助。

既有建筑物进行可靠性鉴定的主要目的包括：为日常技术管理和大、中、小修或抢修提供技术依据；为改变使用条件、改建或扩建提供技术依据；为确定遭受事故或灾害后的损坏程度，制订修复或加固方案提供技术依据；为错误设计、施工的事故处理提供技术依据。

一些业主会请第三方检测机构对既有建筑物进行检测，施工企业要根据数据判断可信度，以免数据不准确影响方案制订。一些检测机构的检测方法并不适合目标待测建筑，或数据疑，都需要施工企业实地检测验证，以免影响加固方案的准确性。

加固方法

既有建筑物的鉴定与检测有哪些方法？

1.砌体结构

砌体结构由块体和砂浆砌筑成墙、柱作为主要受力构件的建筑结构体系。其力学特点是：整体的抗拉和抗剪强度都很低，整体性差。对砌体结构的安全性鉴定需要从两方面来进行检测，一方面先对结构的基本情况做现场勘查，由于早期砌体建筑大多没有比较完整的设计图纸，所以在现场勘测时需特别注意砌体建筑的构造柱及圈梁的位置，其次是分清承重墙、山墙以及隔墙，仔细询问结构是否有使用功能的改变；另一方面来说因为砌体结构建筑是由两种不同材料组成的建筑物，且整个结构的整体性相对较差，而目前所采用的砌体强度的检测方法很难确反映砌体强度的全部实际情况。

目前所采用的检测方法有：回弹法、扁式液压千斤顶加载法、切割法、原位轴压法等。

2.框架结构

框架结构是由由梁和柱以钢筋相连接而成，构成承重体系的结构，即由梁和柱组成框架共同抵抗使用过程中出现的水平荷载和竖向荷载。相对于砌体结构来说，框架结构存有较为完整的设计图，在进行检测的时候需按照图纸对建筑现场的布置进行逐一核对，并且应特别注意梁柱及节点加强区的裂缝及楼板的裂缝。因为裂缝的存在将会加快钢筋混凝土中钢筋的锈蚀使结构进入一个***循环，降低钢筋混凝土的耐久性，减少其使用寿命。

目前所采用的检测方法有：混凝土强度检测（采用回弹法检测或者钻芯法检测）；构件尺寸、主筋数量、箍筋间距等检测；钢筋保护层以及结构承载力复验等。

加固原则

结构加固改造的全过程包括结构可靠性鉴定、方案设计和施工3个阶段，已有结构现状的鉴定，加固方法选择和加固施工***是加固改造涉及的主要技术内容，是关键环节。基于可靠的检测数据，可以分析判断采用何种加固方式更为行之有效。

加固方案制订时，要注意两点。一，不要盲目采用新型加固技术，要选择适合的加固技术。第二，注意严格落实加固技术交底工作，确保工人严格按照交底内容执行。

很多加固方案会采用新型加固技术，如碳纤维加固法、粘贴钢板加固法、预应力加固法等。有些加固方法虽然效果好，但造价昂贵，且大材小用。选择适合工程的加固方法，要综合考虑加固效果、施工难度、经济性等问题，确保整体施工效果满足加固要求。

加固工程技术交底时，要强调加固方法工艺流程，包含每个细节处理方法，不可疏忽大意。同时在施工验收方面也应注意，每个环节、每道工序，都应该严格按照交底内容进行操作，所使用材料必须符合方案标准，否则无法满足加固效果。

其他加固原则如下。

（1）经***鉴定机构鉴定，若建筑结构有必要加固，其应该及时得到加固。关于加固的范围，其包括建筑物整体、建筑物局部区域或建筑物特定区域。 　　

（2）在设计建筑物加固时，应该综合考虑两个方面的内容：施工方法的可操作性、施工的便捷性。若建筑结构为混凝土结构，应该提高混凝土强度等级、加强建筑结构连接或构造措施等。 　　

（3）若建筑结构损坏因素为振动、冻融、腐蚀或高温等，在加固这一类建筑物时适宜的加固措施为排除、抵御或降低以上影响因素的措施。

（4）在建筑物加固过程中，除了考虑建筑物加固的效果，还应该考虑加固所体现出的经济性，即大化实现建筑物加固在不停产的情况下进行，或大化减少构件拆除及不损伤建筑物原构件。

（5）建筑物加固施工过程中，安全问题尤为重要，若发现建筑结构出现严重缺陷，应该责令施工人员立刻停止作业，待安全隐患完全排除后方可继续进行施工作业。 　　

相关注意事项

（1）在确定建筑结构加固方案时，应该尽可能做到施工过程的安全性、施工效果的可靠性、施工方法的简洁性、施工工期的优性及施工***的经济性。相关调查结果显示，我国加固工程案例中，过度重视工程加固效果，而忽略施工人员安全、施工经济性及技术合理性等方面的现象占据了相当大的比例。 　　

（2）在选取建筑加固方案时，应该在大化满足建筑加固自身需求的前提下，尽可能对新工艺、新材料及新技术加以应用。相关实践证明，将***新工艺、新材料及新技术应用于建筑结构加固，其施工效果相当可观。

加固后抗震验算

（1）结合***作用、重力代表值、***影响系数、***作用效应组合等情况，对建筑进行抗震验算，根据设防烈度进行审核，同时还需审核整体建筑是否满足原有使用功能。

（2）对于仅进行抗震加固或局部改造的建筑可不进行抗震变形验算，如进行了加层改造，则必须进行抗震变形验算。

（3）对于结构加固后设计使用年限不超过25年的建筑，承载力抗震调整系数可按规范规定值的0.85倍取值。

（4）加固后的结构刚度和重力代表值变化分别小于10％和5％时，可不计入***作用变化的影响；如改变了原有结构体系，则必须按加固后的实际情况进行结构整体抗震复核计算。

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建筑地基基础事故的补救与预防

设计、施工或使用不当引起事故的补救

（一）对于建造在软土地基上出现损坏的建筑,可采取下列补救措施：

1由于建筑体型复杂或荷载差异较大,引起不均匀沉降,而造成建筑物损坏者,可根据损坏程度选用局部卸荷、增加上部结构或基础刚度、加深基础、锚杆静压桩、树根桩或注浆加固等补救措施;

2由于局部软弱土层或暗塘、暗沟等引起差异沉降过大,而造成建筑物损坏者,可选用锚杆静压桩、树根桩或旋喷桩等进行局部加固;

3由于基础承受荷载过大、或加荷速率过快,引起大量沉降或不均匀沉降,而造成建筑物损坏者,可选用卸除部分荷载、加大基础底面积或加深基础等;

4由于大面积地面荷载或大面积填土引起柱基、墙基不均匀沉降、地面大量凹陷、或柱身、墙身断裂者,可选用锚杆静压或树根桩加固等;5由于地质条件复杂或荷载分布不均,引起建筑物过大倾斜者,可按本规范第9章有关规定选用纠倾措施。

（二）对于建造在湿陷性黄土地基上出现损坏的建筑,可采取下列补救措施 ：

1、对非自重湿陷性黄土场地,当湿陷性土层不厚、湿陷变形已趋稳定、或估计再次浸水产生的湿陷量不大时,可选用上部结构加固措施;当湿陷性土层较厚、湿陷变形较大、或估计再次浸水产生的湿陷量较大时,可选用石灰桩、灰土挤密桩、坑式静压桩、铺杆静压桩、树根桩、硅化法或碱液法等,加固深度宜达到基础压缩层下限；

2、对自重湿陷性黄土场地,可选用灰土井、坑式静压桩、锚杆静压桩、树根桩或灌注桩加固等。加固深度宜穿透全部湿陷性土层。

（三）对于建造在人工填土地基上出现损坏的建筑,可采取下列补救措施 ：

1、对于素填土地基由于浸水引起过大的不均匀沉降而造成建筑物损坏者,可选用锚杆静压桩、树根桩、坑式静压桩、石灰桩或注浆加固等。加固深度应穿透素填土层;

2、对于杂填土地基上损坏的建筑,可根据损坏程度选用加强上部结构和基础刚度、铺杆静压桩、树根桩、旋喷桩、石灰桩或注浆加固等;

3、对于冲填土地基上损坏的建筑,可按（一）的有关规定选用加固方法。

（四）对于建造在膨胀土地基上出现损坏的建筑,可采取下列补救措施 ：

1、对建筑物损坏轻微,且胀缩等级为I级的膨胀土地基,可采用设置宽散水及在周围种植草皮等措施;

2、对建筑物损坏程度中等,且胀缩等级为I、II级的膨胀土地基,可采用加强结构刚度和设置宽散水等措施;

3、对建筑物损坏程度较严重,或胀缩等级Ⅲ级的膨胀土地基,可采用锚杆静压桩、树根桩、坑式静压桩或加深基础等方法。桩端或基底应埋置在非膨胀土层中或伸入到大气影响深度以下的土层中;

4、建造在坡地上的损坏建筑,除可选用相应的地基或基础加固方法外,尚应在坡地周围采取保湿措施,防止多向失水造成的危害。

（五）对于建造在土岩组合地基上出现损坏的建筑,可采取下列补救措施 ：

1、由于土岩交界部位出现过大的差异沉降,而造成建筑物损坏者,可根据损坏程度,采用局部加深基础、锚杆静压桩、树根桩、坑式静压桩或旋喷桩加固等措施;

2、由于局部软弱地基引起差异沉降过大,而造成建筑物损坏者,可根据损坏程度,采用局部加深基础或桩基加固等措施;

3、由于基底下局部基岩出露或存在大块孤石,而造成建筑物损坏者,可将局部基岩或孤石凿去,铺设褥垫,或采用在土层部位加深基础或桩基加固等。

　施工技术措施

　1、锚杆静压桩施工前进行两根试桩，确定压桩力和桩长标准，作为后续压桩的控制标准。首先压桩力不得大于强度允许值。其次，当达到桩长后，压桩力小于标准值5MPa以上，接长桩长，当未达到桩长而连续0.5m的压桩力超过标准值5MPa可截桩。

　2、建筑物基础静压钢管桩采取跳打法，间隔施工，防止应力集中产生附加破，在锚杆静压桩封桩前，先对桩内注浆，在隧道内拱部同时注浆，静压桩注浆压力控制在0.3～0.5MPa，地下隧道注浆压力控制在0.8～1.0MPa，通过注浆加固土体，使基础上升2～5mm后，再立即用C30砼（内掺速凝剂快速凝结）封桩，待砼达到设计强度70%（3d）后停止洞内注浆，使基础开始借自重产生下沉趋势，这样，会对锚杆静压桩产生预加应力，对今后建筑物沉降控制效果显著。

在静压桩施工过程中，建立监测网络系统，实现信息化施工。压桩顺序及进度由沉降观测数据确定，沉降大的部位先压桩，沉降小的部位后压桩，甚至不压桩。采用高精度水准仪监测基础沉降，用游标卡尺量测裂缝宽度变化，采用差异沉降法量测房屋倾斜。