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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)～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。

预应力混凝土梁应怎样加固混凝土凭借其的力学性能与耐久性，在各种土木工程中，都有广泛的应用。混凝土具有较高的抗压强度，而抗拉强度却较低，在实际工程中，易受拉导致开裂。为避免混凝土因拉应力过高而开裂退出工作，施加预应力形成预应力混凝土构件，有效提高混凝土抗裂性能，已成为大跨径梁主要采用的形式。

预应力混凝土梁随着使用年限的上升，由于前期设计、施工的缺陷以及荷载的不断增加，同样也会产生病害。如今预应力混凝土梁病害发生正呈现上升趋势，应当引起重视。

预应力混凝土梁病害影响

与常规混凝土结构类似的是，预应力混凝土梁病害发生的直观表现也是裂缝。不论何种原因产生的裂缝，都会对桥梁安全性产生影响。混凝土的开裂，会造成保护层失效，内部钢筋外漏，加快钢筋锈蚀。钢筋锈蚀体积膨胀同时承载力降低，会进一步加速裂缝的开裂，终甚至导致梁体的完全***。

而当预应力混凝土梁由于承载力不足，产生结构性裂缝时，往往证明结构已经受到了较大的安全威胁。预应力梁体裂缝出现，有可能是梁体预应力损失、或结构承载力已无法满足现今使用要求，而部分裂缝的出现甚至是承载力达到极限的标志，预应力梁体可能随时发生脆性***，必须及时进行加固处理，避免安全事故发生。

预应力混凝土梁病害治理

在未施加预应力的混凝土梁加固中，有多种加固方法可供选择。各种加固方法各有所长，而其中粘贴碳纤维布与粘贴钢板两种方法得到了较多的使用。二者共同点居多，施工方便且力学性能较好，在预应力梁加固中表现如何呢？

首先，预应力梁因采用预应力技术，承受荷载往往较高，在加固中需要采用高强度的加固方式。粘贴碳纤维布与粘钢等方式，存在一大缺点，只有桥梁进一步产生变形时，才会抵御变形产生拉力起到加固效果。而混凝土的抗拉强度很低，极有可能在梁上部荷载不断增加的过程中，碳纤维布或钢板未完全发挥强度，达到理想加固效果，而混凝土优先开裂退出工作导致整体结构***。

另一方面，规范中强调，采用粘钢加固、碳纤维布加固等方法需要首先卸载，以减弱加固材料受力滞后带来的不利影响。而大跨径梁自身自重较高无法忽视，在加固时，必须考虑到梁体混凝土自重导致的加固材料受力滞后。另一方面，针对于桥梁来说，若采用禁止车辆通行的方式降低荷载，难免会对交通造成影响，因此在大跨径预应力梁的加固中，应当结合实际采用更率的加固方法。

增大截面加固法

置换混凝土加固法

增设支点加固法

粘贴纤维复合材加固法

外粘型钢加固法

复合截面加固法

绕丝加固法

外加预应力加固法

摘自《混凝土结构加固设计规范》

加固，指对可靠性不足或业主要求提高可靠度的承重结构、构件及其相关部分采取增强、局部更换或调整其内力等措施，使其具有现行设计规范及业主所要求的安全性、耐久性和适用性。

结构体系加固法

针对结构的整体缺陷，用新增一定结构构件或设施的方法，来改进与完善原有结构体系或者形成较合理的新体系，提高结构整体承载力、刚度和延性。此方法优点是可以大幅度提高结构的整体性和抗震能力，同时此方法存在着新旧结构可能会产生差异沉降，影响新构件的正常使用。

增设拉结体系加固法

在全装配式结构房屋周边、纵向、横向及竖向增设相应的拉接体系，以增强结构的整体性和超静定性，提高房屋抗连续型倒塌性能，但是新增的拉结体系可能会影响建筑物空间的使用功能。

体外预应力加固法

通过施加体外预应力，使原结构、构件的受力得到改善或调整的一种间接加固法，在加固的期间，不存在应力滞后的缺陷，原结构构件内力可相应降低，基本不影响结构的使用空间，便于在结构试用期内监测和维护。

卡本预应力碳纤维板加固

预应力碳纤维板加固系统属于体外预应力加固法中的一种主动加固法，其通过环氧胶粘剂与混凝土构件粘结，并施加预拉应力，使原有构件形成新的受力平衡，提高结构的承载力。在加固完成之后，预应力碳板加固系统不仅可以有效地减小结构变形（减小裂缝宽度和挠度变形），而且不会为建筑物带来自重的负担，达到了良好的加固效果。