湛江学校抗震加固学校幼儿园需要房屋加固
价格:1000.00起
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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》(GB50011—2010)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,纵墙上门窗洞较多,对纵墙的削弱很大,且单面走廊砌体教学楼高宽比较大,由高烈度的地震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,唐山大地震中,纵墙承重的砌体结构的破坏比横墙承重、纵横墙承重结构的破坏都大。
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,在地震作用下容易造成扭转破坏。
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
汶川地震的震害表明,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,造成许多房屋严重破坏或倒塌。
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,以便传递水平地震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,在地震作用下,板无法起到传递地震力的作用,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,使校舍在地震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,在地震作用下发生剪切破坏,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。
历次地震表明,楼梯间在房屋两端的房屋破坏最严重。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。楼梯间最外侧的墙体由于没有楼板约束并传递地震力,没有其他墙体和这道墙共同工作,如遇地震作用,容易首先破坏,该道墙的破坏会导致楼梯的破坏,从而造成人员无法逃生。
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》(GB50223—2008)第6.0.8条“教育建筑中,幼儿园、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重点设防类”,第3.0.3条“重点设防类,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地震作用。”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》(GB50023—2009)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。优先采用不破坏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,避免破坏外装修,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》(GB50023—2009)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。
学校房屋抗震安全检测中心工作中要做好固定资产的保护
(1)要在露天堆放的物品一定要选择地势高,不易积水的地方存放,有条件的可将存放物品的地点垫高,将存放物品盖好毡布,防止雨淋。加强平时的检查,做好物品的通风防潮、防湿、防淹的工作。
(2)由于施工人员成分复杂、素质不一,工人在施工中容易损害和丢失一些物品,因此在拆装学校某些电子仪器设备时,一定要由具有专业素质的人员操作,学校要有专业人员在场监督,注意将贵重物品及时收藏保管并提出合理改进建议。
(3)在对学校暖气设备进行改造时,建议不要使用过多的阀门,目前有些阀门由于构造上的原因会对管道中热水的热力传输产生影响。
(4)关于办公室、教室的门、锁的使用问题,要求材质选择上要符合学校实际,用料要保证耐用性和实用性,同时还要注意安全性,否则就会出现问题。另外,安全问题也很重要。如,门框边用料少就会显得太薄,容易造成门与框之间存在缝隙,如果不法分子想进入办公室或教室只需一个硬卡片就可以轻易地拨开锁舌,如不提前预防,事后学校只能再投入大量经费进行第二次改装。
(5)校园进行抗震加固改造,必将改变学校建筑原貌,原有的一切将成为历史。因此,将开工前、改造中和验收后的现状以及施工过程轨迹情况进行记录(摄像及拍照片),将其作为学校文化遗产资料加以保存,意义重大。因此要组织专门人员(或兼职人员)进行此项工作的操作,不要使过去的遗迹成为永久的遗憾。
在资料获取和保存中应注意的事项及方法:时间上根据实际可以每天,也可以间接性进行;每天的资料获取既要有摄像又要有照片;获取资料的对象选择应该是一种广泛的记录过程,如,建筑原貌、改造中的变化、施工现场、材料运输、工程检查、领导视察、物资存放、物资搬运、工作会议、工人劳动和生活等;每天采集资料时要做好时间的记录,防止以后因时间不清而使资料无法归类;配合做好每天的文档记录更佳,将来可以与图片资料相对应。
对中小学校舍进行抗震加固改造工作,体现出党中央、国务院对广大学生和教师生命安全的无比关怀,体现出对人民财产的切实保护,使作为基层工作者的我们无比感动,激励我们下定决心要完成好这次任务。在上级教委领导的正确指挥下,使我们的工作顺利完成,通过工作实践,我们体会到:如果我们不断加强为人民服务宗旨的意识,能够对工作认真负责,加强对工作的责任感,减少工作漏洞,就能最大限度地减少物资的损失,把上级交给的工作做好。
四川5·12大地震让每一个中国人伤痛不已,此次地震造成许多砌体结构的中小学教学楼倒塌,众多学生遇难,在此次地震中仅四川省就有7 千余间校舍倒塌,很多学校成了灾区孩子们的共同坟墓,现状之惨烈让人触目惊心。
汶川地震后,国家的抗震规范快速做了调整。《建筑工程抗震设防分类标准》GB50223-2008,按照“对学校、医院、体育场馆、博物馆、文化馆、图书馆、影剧院、商场、交通枢纽等人员密集的公共服务设施,应当按照高于当地房屋建筑的抗震设防要求进行设计,增强抗震设防能力”的要求,提高了某些建筑的抗震设防类别,特别加强对未成年人在地震等突发事件中的保护。规范第6.0.8中规定:教育建筑中,幼儿园、小学、中学的教学用房以及学生宿舍和食堂,抗震设防类别应不低于重点设防类。
本次局部修订,为在发生地震灾害时特别加强对未成年人的保护,在我国经济有较大发展的条件下,对所有幼儿儿、小学和中学(包括普通中小学和有未成年人的各类初级、中级学校)的教学用房的设防类别均予以提高。本次修改后,扩大了教育建筑中提高设防标准的范围「1】。
鉴于中小学建筑抗震设防类别的提高,一些已建中小学建筑的抗震设防标准明显不满足规范要求,对存在安全隐患的校舍进行抗震加固工作迫在眉睫。
1 抗震加固新技术种类
中小学校舍结构建筑形式大多活泼开放,比如采用一些U型L型的平面不规则结构,存在高宽比超限或高度超限或竖向刚度突变等问题。对这些结构利用传统的加固方法也难以改变其高度或高宽比超限的致命弱点,必须采用隔震减震等抗震加固新技术来加强其抗震性能来满足规范要求。抗震加固新技术主要包括隔震、耗能减震、主动控制和混合控制等技术。
2 隔震技术
目前结构控制技术中,应用最为广泛和最为成熟的就是基础隔震技术。隔震加固是在结构基础部位设置专门的隔离层,阻止地面运动向上部结构传递。从抗震原理来看,实际上是增大结构周期,减小上部结构地震响应,这是一种间接抗震加固方法。并且,由于隔震装置的水平刚度远远小于上部结构的层间水平刚度,上部结构在地震中的水平变形,将从传统抗震结构的“放大晃动型”变为隔震结构的“整体平动型”,从有较大的层间变位变为只有微小的层间变位,因而上部结构在强地震中仍处于弹性状态,不需要另行采取加固措施。
建筑物隔震技术应用具有较长的历史。例如紫禁城地下的“煮过的糯米拌石灰”,又如日本的“横竖交错的多层圆木”等都是所谓的隔震装置「2】。而现代隔震技术可追溯到1881年日本学者河合浩藏的文章《地震时不遭受大震动的结构》,作者在文中提出了滚木隔震方法。我国上世纪80年代后期开始进行对橡胶隔震垫的研究。广州大学周福霖教授率先进行橡胶垫的隔震研究,并于1993年9月在广东汕头建成首栋采用叠层橡胶支座隔震的房屋建筑。此后,华中科技大学唐家祥教授在文献[3]中,在我国首次详细系统地论述了建筑结构基础隔震的发展史,隔震器与阻尼器力学性能的设计与实验及建筑结构的基础隔震设计方法。周福霖在文献[4]中完整地介绍了建筑基础隔震的动力反应分析、振动台实验、地震考验和工程使用计算方法。国内许多学者对叠层橡胶支座基础隔震结构进行了动力分析。
采用橡胶隔震支座进行隔震是一种常用的建筑物隔震方式。对建筑物破坏最大的水平地震运动,橡胶支座可以通过大幅度扭曲,大大的削弱传播到建筑物上的能量,从而有效降低水平地震作用达80%以上。这样,在碰到一般地震时,可以使建筑物结构本身不被破坏,还能使室内设备、贵重物品及信息系统安然无恙,人们的正常生产、生活及服务活动不会被中断。我国己颁布了叠层橡胶垫隔震建筑的设计规范,这必将加快隔震技术在我国推广和应用。
近年来,为使隔震层造价更为经济合理,采用由滑动摩擦隔震支座和叠层橡胶隔震支座并联组成混合隔震体系也做了相应研究,并取得了较大发展。相信这种技术应用于中小学的加固改造中会逐渐增多并不断完善。
3.消能减震技术
结构消能减震加固主要是通过增加结构阻尼来达到减小结构地震响应的目的。属于一种间接抗震加固方法。这种加固方法通常不需对原结构构件进行较多的加固处理,具有较大的适用性。在风或小震时,这些消能构件或消能装置具有足够的初始刚度,处于弹性状态,结构仍具有足够的侧向刚度以满足使用要求。当出现大震或大风时,随着结构侧向变形的增大,消能构件或消能装置率先进入非弹性状态,产生较大阻尼,大量消耗输入结构的地震或风振能量,其消耗的能量瓦最大可达到输入结构的地震能量或风振能量的的90%,使主体结构避免出现明显的非弹性状态,并且迅速衰减结构的地震或风振反应(位移、速度、加速度等),从而保护主体结构及构件在强地震或大风中免遭破坏「5】。
我国的一些科研院校在引进国外先进技术的基础上进行了大量卓有成效的研究,研制出加劲阻尼装置、摩擦阻尼器、粘弹性阻尼器和粘性流体阻尼器等,这些耗能装置正被愈来愈多地应用于抗震加固工程中。如沈阳市政府大楼采用了摩擦阻尼进行了加固,粘性阻尼器则己用在饭店、火车站、中国革命历史博物馆和展览馆等工程的抗震加固上。
经大量实践经验证明,消能减震技术能有效的减轻结构的变形和损伤,改善结构的抗震性能。
这种加耗能支撑的做法在日本建筑中大量普及。如果设计得当,不仅美观更能提高校舍的抗震安全性。
4 结语
通过对隔震减震新技术的介绍,本文提出了对一些不规则的已建中小学校舍加固改造的一些建议,以期为今后的中小学抗震加固工作提供思路。
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对震后中小学校舍进行安全鉴定及抗震加固是我国各级政府在汶川地震后给工程技术人员提出的重要课题。本文对地区中小学校舍的质量检测、安全鉴定和抗震加固设计等方面进行了较为全面的论述,针对存在的安全隐患,依据抗震鉴定的结论及现场实地勘察,综合考虑施工进度、施工复杂程度、工期等因素,选用相应的抗震加固方案。根据设计过程中的问题提出工程建议,给后续的类似工程设计、施工提供借鉴。
现有中小学校舍多以砌体结构和钢筋混凝土结构为主。早期建成的校舍多为砖混结构,近几年钢筋混凝土结构的校舍才日趋增多,但总体来说砖混结构占的比例较大。不同结构体系差异较大,框架结构传力明确,较砌体结构在地震中表现出较好的延性,发生的震后灾害较小;砖混结构是脆性性质,易导致震害发生,特别是学校建筑为横墙较少建筑,当地震烈度较高,地震作用很大,墙体不能胜任所承担的地震力时,即发生震害。往往震害呈现脆性破坏,损失惨重。所以对砖混结构的校舍建筑进行抗震加固,改善和提高其抗震能力具有重要的意义。
2、多层砌体校舍典型安全隐患及分析
2.1砌筑砂浆采用混合砂浆,大量鉴定报告显示砌筑砂浆含水泥量少,强度过低,达不到设计要求,也达不到规范最低要求,使墙体的承载能力存在安全隐患。如图1所示。
2.2门窗角上墙体出现斜裂缝。门窗洞口四角由于截面突变在角部易于应力集中,若洞口两边未设置构造柱,则过大的应力将导致门窗洞口角部普遍出现裂缝。如图2所示。
窗下墙起着将两片墙成整体工作作用,相当于连梁,在水平力作用下易出现剪切斜裂缝。
2.3预制板间、板在支座处均出现大量裂缝。楼板和屋盖是地震时传递水平地震作用的主要构件,其水平刚度对房屋抗震性能影响很大。当采用预制板时整体性较差,板缝偏小而混凝土灌缝不够密实。地震时板缝易于拉裂。市区中小学校舍大量砖混房屋预制板间出现这种板缝,板与墙体顶部连接处也有被震松而出现水平裂缝,如图3所示。
汶川地震中,预制板出现的另一个严重震害是,预制板端部搁置长度过短或无可靠的拉结措施,加之预制板强度相对偏低易折断,导致预制板在冲击荷载下易掉落或折断。
2.4楼梯间的四角和梯梁下未按规范要求设置钢筋混凝土构造柱。特别是梯梁直接放置于砌体墙上未设构造柱时楼梯间承重墙普遍出现斜裂缝,沿着梯梁角部斜向下开展斜裂缝,在高烈度区,楼梯作为疏散通道,存在较大的安全隐患。如图4所示。悬挂式楼梯,支撑不可靠,楼梯梯板抗弯承载力不足,成为抗震薄弱部位。
2.5单侧外廊式结构平面布置,质量和侧向刚度分布不对称。部分砌体栏板没有可靠拉结,形成安全隐患。如图5所示。
2.6悬挑走廊设计荷载较实际使用值小,计算方法与实际受力不完全吻合,以及受力钢筋普遍下移,因此,悬挑走廊结构安全可靠性普遍偏低。
3、 建筑抗震加固的设防目标
加固规程中规定抗震加固的目标是使现有建筑做到抗震安全、经济、合理、有效和实用,其中抗震安全指加固后的现有建筑在预期的后续使用年限内能够达到不低于其抗震鉴定的设防目标。
4、加固方案的探讨
4.1抗震能力指数或墙体承载力不满足要求
4.1.1当楼层的综合抗震能力指数与规定值相差不大时,可采用在墙体的一侧或两侧采用水泥砂浆面层、钢筋网水泥砂浆面层进行加固;当楼层的综合抗震能力指数与规定值相差较大时,可采用在墙体的一侧或两侧采用钢筋混凝土板墙进行加固;如图6钢筋混凝土板墙固。
水泥砂浆面层、钢筋网水泥砂浆面层、钢筋混凝土板墙进行加固进行加固对墙体抗震能力的提高,是采用抗震能力增强系数的方式来表达的,墙体抗震能力增强系数计算公式如下:
当采用楼层综合抗震能力指数法验算时,楼层的抗震能力增强系数按下式计算:
加固后楼层的综合抗震能力指数应按下式计算:
4.1.2当校舍抗震横墙间距过大时,可采用新增抗震墙的方法进行加固,以提高综合抗震能力。
4.1.3当原有砖墙砂浆强度等级过低或是砌筑质量较差时,可采用拆除重砌的方法。
4.1.4原有墙体有裂缝时,可采用压力灌浆方式补强。
4.2局部易损易倒部位不满足要求
4.2.1当墙肢宽度过小或抗震能力不满足要求时,可采用增设钢筋混凝土窗框进行加固;
4.2.2当墙肢宽度过小或抗震能力不满足要求时,可采用增设钢筋混凝土窗框进行加固;
4.2.3当支承大梁的墙段抗震能力不满足要求时,要采用增设砌体柱、组合柱、钢筋混凝土柱进行加固。
4.2.4支撑悬挑构件的墙体不符合鉴定要求时,可在悬挑构件端部增设钢筋混凝土柱、砌体组合柱或钢柱进行加固;局部悬挑部分挑出过长,可采用增设型钢支座进行加固;
4.2.5窗洞边可采用型钢或钢筋混凝土包角或镶边进行处理;
5、讨论
中小学校舍抗震鉴定与加固工作,具有年代跨度大、结构形式复杂、工作量大、任务紧、并且加固设计比较复杂,施工现场配合任务比较繁重等特点。通过对本次市中小学校舍房屋勘察鉴定,对存在的安全隐患进行分析以及对加固方案的探讨,有以下几点启示和建议:
1) 针对鉴定的结果和房屋的实际情况,确定是采用房屋整体加固、区段加固或构件加固以使房屋总体抗震能力达到规定设防要求;
2) 对结构的加固,要进行“内加固”或“外加固”的比较;
3) 加固后结构的质量、刚度、承载力和变形能力都发生变化,当采用以提高承载力为主的方案时,要使承载力的提高超过因质量、刚度加大导致地震作用的加大;当采用以提高变形能力为主的方案时,要衡量现有承载力是否达到相应的最低要求;
4) 加固方法要便于施工,以减少对原结构承载力的损伤。■
变电站是电力供应的重要设施,是改变电压的场所,能实现电力系统中高低电压变换,合理控制电流流向,以及适当调整重要电力设备电压[1]。随着地震灾害的频繁发生,如汶川8.0级地震、玉树7.1级地震等,变电站建筑受到了严重破坏,不仅造成了巨大的经济损失,还造成电力系统无法正常供电,加大了抗震救灾难度。因此,必须严格按照国家规范要求,并以安全、适用、抗震为原则,对变电站建筑进行抗震设计及抗震加固设计,尤其是主控配电室,从而有效提高变电站建筑抗震性能。
1.地震对变电站建筑的影响
变电站主要建筑是主控楼、检修楼、各保护小室、通信机房等,多为框架结构,发生地震后这些框架结构会随之一起运动,放大地震效应,以致可靠性降低,极易在地震中被破坏。主控配电室是变电站非常重要的建筑,集中了变电站主变、断路器、电抗器组等设备,对监控、操作和调配电力具有重要作用,若该建筑抗震性能低,发生地震后极易被破坏,以致无法满足供电需求[2]。例如,2008年汶川8.0级地震发生后,共计损毁245座变电站,严重影响了电力系统运行。接近震源的四川钢铁厂5座变电站也是受损较为严重的变电站,尤其是建造于1995年的3座变电站,建设设计时因未考虑地震灾害影响,抗震性能低,地震过后,这3座变电站的建筑和设备被完全损毁,而且无法修复。另外2座建造于2006年的变电站,因主控配电室采用二层框架结构,地震过后,这2座变电站的建筑和设备基本无损毁,而且经抢修后仍能维持正常供电。因此,必须对变电站建筑进行科学合理的抗震及抗震加固设计。
2.变电站建筑的抗震设计
在变电站建筑抗震设计中,抗震理论设计、抗震计算、抗震设防设计是非常重要的部分,这些设计可有效提高变电站建筑抗震性,切实抵抗地震灾害。
2.1变电站建筑抗震理论设计
在变电站建筑抗震理论设计中,主要包括建筑结构体系布置、建筑平面和立面布置,具体为:
建筑结构体系布置:优先应用横墙承重结构体系,并在抗震设计时,特别考虑变电站建筑长度、横墙。为满足抗震要求,变电站建筑通常应用框架结构,将墙体作为填充墙,而且同一建筑应用相同的结构类型。变电站配电室通常和附属建筑合在一起,虽然层高不同,但应应用相同的框架结构,并在层高变化处设置后浇带,以防地基出现不均匀沉降现象。
建筑平面和立面布置:在变电站建筑布置中,片面布置应规则、对称,立面布置应协调、规则,确保建筑整体稳定且结构刚度均匀变化。由于户内变电站功能要求和场地限制,平面布置通常不规则,但为了满足抗震设防要求,可将沉降缝设于不规则处。在立面布置中,为防止刚度突变,需综合考虑变电站建筑墙体刚度,对于不连续的墙体,可将层间梁加于层高较高的层间,并加大该处梁和柱截面,从而确保墙体上下刚度一致。
2.2变电站建筑抗震计算
在变电站建筑抗震设计中,抗震计算是重要组成部分,可通过底部剪力法对建筑砌体结构进行抗震设计。目前,随着科学技术的发展,建筑抗震计算软件越来越多,但只有正确应用科学的软件,才能取得安全、符合实际的抗震计算结果,而且为了尽可能缩小计算结果和建筑实际抗震性间的差异,对变电站建筑进行抗震计算时,必须按实际输入所有荷载,严禁简化荷载[3]。
2.3变电站建筑抗震设防设计
变电站建筑抗震设计不仅要满足《建筑抗震设计规范》相关要求,还应结合抗震设计和施工经验,科学合理的进行抗震设防设计,该设计主要包括应用砖混结构、验算梁抗弯强度、框架柱合理布置和配筋。
应用砖混结构:变电站建筑设计中,由于功能、造价等因素,配电室和附属建筑通常会有错层,因此必须应用砖混结构。分开布置砖混结构时,需严格按照抗震缝宽度要求设计缝宽;若未分开布置砖混结构且共用一面墙时,需将圈梁分别设于墙高、低跨楼板处,而且需严格按照低跨楼板水平地震力,科学合理的计算低跨处圈梁配筋。一般情况下,对于不满足规范要求的砖混结构窗间墙最小宽度和横墙间距,需对平面外抗弯强度进行验算,并合理设置通体构造柱,也可加设适宜的壁柱。为加大砖混结构墙体刚度,需将壁柱设于留设的洞口两侧,并将圈梁设于窗台板下,从而可靠连接过梁和墙体。
验算梁抗弯强度:严格按照地震竖向作用对梁抗弯强度进行验算,可避免跨度较大的梁受地震影响被破坏。由于地震力向上作用时会改变梁正常受力,即由下部受弯变为上部,所以为避免地震作用破坏梁,需在梁跨中截面上部配置受拉钢筋,并将抗扭钢筋设于梁中,以提高梁抗扭强度。
框架柱配筋和合理布置:计算地震力时,柱受力、水平剪力、扭矩会很大,为满足变电站建筑框架柱抗震要求,必须通过计算抗压、抗剪、抗扭,确定框架柱配筋,而且需根据建筑功能要求布置框架柱,尽可能控制柱距,以及适当加大柱截面。
3.原有变电站建筑抗震加固设计方案
改革开放前,我国经济状况较差,但为了向人们提供日常生产生活所需电能,多数变电站建筑未考虑抗震设防,无法抵抗地震灾害,严重的甚至导致变电站建筑在地震后完全被损毁[4]。目前,为保证变电站安全稳定运行,电网公司根据不同变电站建筑具体情况,制定科学合理的抗震加固设计方案,分批抗震加固处理无抗震设防的变电站建筑。为提高原有变电站建筑抗震性能,具体抗震加固设计方案如下:(1)对于以毛石为刚性基础,且未进行地基处理的原有变电站建筑,可将现浇钢筋混凝土弹性带加于原有基础内外,以提高基础整体性。(2)对于砖混结构,且无构造柱和圈梁的原有变电站建筑,可将混凝土柱、拉梁设于原有建筑外墙,即柱设于房屋四角和横梁与纵墙交接处,拉梁则沿全高设于上、中、下部,而且将钢筋植入新加梁柱内,使拉梁可靠拉结原有墙体。另外,还需加强约束变电站建筑原有墙体,即在墙体内外用钢筋网和50mm厚混凝土,并焊接钢筋网和原有建筑墙体内植入的钢筋,从而提高墙体整体性、抗剪能力、抗震能力。(3)对于梁下无构造柱,且墙体局部抗压弱的原有变电站配电室,可将混凝土壁柱加于梁下,并拉接新加柱,以提高梁下墙体强度。(4)对于抗震性、保温、防水等性能差,且屋顶为预制板的原有变电站建筑,可拆除屋顶原有防水和保温层,并将双向钢筋网现浇层设于原有预制板,以提高屋顶整体刚度和抗震性。(5)变电站配电室具有横墙少、跨度大、开间多等特点,为加强外纵墙和墙体抗震能力、整体性,可将钢筋拉杆设于外纵墙间。
4.小结
总之,社会经济的发展和人们的日常生活与电息息相关,而连接电厂和用户终端的纽带是变电站,所以为满足人们日常生产生活用电需求,必须确保变电站安全稳定运行,尤其是发生地震灾害后。在变电站建筑设计中,主控配电室是最主要的建筑,必须高度重视其抗震及抗震加固设计,才能提高变电站建筑抗震性,有效抵抗地震灾害,进而有效确保地震后电力正常且安全的供应。
学校房屋抗震安全检测中心:
我国2008年5月12日的汶川大地震,造成了大量的人员伤亡和财产损失,特别是学校建筑的垮塌,造成了大量学生的伤亡,引起社会各界的广泛关注。因此,国家组织专家对《建筑工程抗震设防分类标准》做了局部修订,明确了中、小学的教学用房抗震设防类别应不低于重点设防类(乙类)。国务院办公厅也于2009年4月8日印发了“关于全国中小学校舍安全工程实施方案的通知”,实施全国中小学校舍安全工程。本文阐述了某学校综合教学楼的抗震加固设计。
2. 加固方案的主要原则
以“安全、经济、合理、实用”为原则,贯彻如下:
1) 多方案比较,紧密结合实际施工方法,保证新(加固部分)旧(原结构)连接可靠,协同工作;
2) 立足整个结构的综合抗震能力,加强薄弱部位的抗震构造,避免因局部加强导致新薄弱部位的产生;
3) 控制因加固产生的结构自重增加。尽量不拆除、少拆除,尽可能减少地震作用;
4) 尽可能减少对原建筑构件的损伤;
5) 考虑施工进度、难度,尽可能减少对使用环境的影响(噪声、振动、排污等)。
3. 工程概况
学校位于上海市区,其综合教学楼建于1990年,按功能分为B区和C区,其中B区为三层建筑、局部二层,长36.5米、宽29.7米,建筑层高3.3米,室内外高差为0.60米,建筑物总高度为10.50m。综合教学楼C区为二层建筑,顶部设有小塔楼,长20.04米、宽12.24米,建筑层高3.3米,室内外高差为0.60米,建筑物总高度为7.20m。
从原结构图纸可以看出,综合教学楼的结构形式以砖混结构为主,局部为钢筋混凝土框架的混合结构形式。其中B区东侧为框架结构,西侧为砖混结构,C区为较完整的砖混结构,B、C区间没有设抗震缝,具体详见图1结构体系平面示意图。
4. 抗震鉴定报告主要结论
6) 本工程设计于1989年,为A类房屋,根据抗震鉴定及实际应用情况,综合教学楼后续使用年限为30年;
7) 结构构件尺寸与原设计基本一致,墙、板、混凝土梁柱及节点等主体结构基本完好;
8) 材性检测结果表明,砌筑砖强度等级均评定为MU10,砌筑砂浆强度等级为M2.5,混凝土强度等级均评定为C18;
9) 建筑变形测量结果表明,房屋测点倾斜率小于《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)中规定的限值4‰;被检测房屋基础现状无严重静载缺陷;
10) 房屋框架结构部分多项抗震措施不满足《建筑抗震鉴定标准》(GB50023-2009)要求,具体详见表1~3。
表 1 综合楼B区 框架部分鉴定结论
对照抗震鉴定规范检查 结论
6.2.1框架结构不宜为单跨框架;乙类设防时不应为单跨框架结构,本房屋部分结构局部为单跨框架。
6.2.1无砌体结构相连,且平面内的抗侧力构件及质量分布宜基本均匀对称。但本结构南侧、东侧与砌体结构相连。
6.2.4框架柱箍筋的最大间距200mm>8d,100mm的较小值,部分柱的截面宽度 250mm <400mm
表 2 综合楼B区 砌体部分鉴定结论
对照抗震鉴定规范检查 结论
5.2.2抗震横墙最大间距13.5m>12.0m
5.2.4构造柱:部分外墙四角,楼梯间四角,内墙与外墙交接处无构造柱
5.2.8承重外墙尽端至门窗洞边的最小距离0.90m>1m 不满足
不满足
表 3 综合楼C区 砌体部分鉴定结论
对照抗震鉴定规范检查 结论
5.2.4构造柱:部分外墙四角,楼梯间四角,内墙与外墙交接处无构造柱
5.2.8 承重门窗间墙最小宽度:0.72m<1m
承重外墙尽端至门窗洞边的最小距离0.90m<1m 不满足
不满足
不满足
5. 结构体系分析
根据原建筑及结构资料,原综合教学楼的结构布置图见图1,从图中可看出,C区平面近似为12.24x20.04m矩形的二层砖混结构,横墙间距以3.3m为主,结构整体刚度大。B区平面近似为回字型的三层建筑,其南侧和西侧均为框架结构,其中西北角的一、二层为分别会议室和阅览室,结构为13.2跨度的框架,B区的东侧及北侧均为砖混结构。
从该综合楼结构体系来看,是框架与砌体结构相混合的结构形式,结构体系混乱,质量与刚度分布不均,非常不利于结构抗震,故首先考虑将B、C区设抗震缝脱开,抗震缝两侧设双墙,将C区分割为独立的、完整的砌体结构单体,以下主要介绍B区的抗震加固设计。
对于B区,可采用以下两种方案:
11) 方案一
在B区的中部10轴处设一道抗震缝,将B区的框架部分和砌体部分划为两个单体,西侧为框架结构,东侧为砌体结构。
本方案的优点是结构体系清晰,结构抗震受力明确。但其缺点是东侧的砌体结构平面呈凹型开口,其平面形状不规则;其次B区中庭顶部为镂空的井字梁楼盖,其周边分别支撑在框架柱顶及砌体墙上,故中部设缝处改造工作量大,且建筑处理此抗震缝也较困难,屋面易渗水;再者按此方案设缝,施工难度高,施工周期长,改造费用大。
12) 方案二
由于东侧框架的抗侧刚度较西侧的砌体结构小的多,故利用框架间的填充墙进行板墙加固,并使其与框架柱与框架梁可靠连接共同作用,同时在B、C区设缝处及平面转角无填充墙处增设混凝土墙,使整个结构体系以墙体作为抗侧力构件,而框架柱主要承担竖向力。西侧的砌体结构的横墙间距多为6.6m,且沿立面有较多窗洞,故西侧的砌体墙也采用板墙加固。
按此方案,B区的结构由框架、砌体墙共同作用的混合体系改造为砌体组合墙抗震结构体系,具体结构布置见图2,填充墙按板墙加固做法、与梁柱连接节点见显然,方案二的结构体系更合理,对建筑功能的影响、施工难度、改造工作量均较小,故本楼抗震加固按方案二设计。
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