中學(xué)教學(xué)樓加固設(shè)計改造研究
時間:2022-09-08 11:21:43
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1工程概況
張家口地區(qū)某中學(xué)教學(xué)樓建于20世紀(jì)90年代初,為地上四層砌體結(jié)構(gòu)(首層局部為框架),樓、屋面板均為預(yù)制板,平面形狀為樓梯間局部突出的矩形平面,建筑面積約2000m2,第1~3層層高為3.3m,第4層層高為3.5m,基礎(chǔ)形式為混凝土條形基礎(chǔ)。為滿足后續(xù)使用要求并保證該建筑結(jié)構(gòu)的安全先對該建筑進(jìn)行了檢測鑒定工作,根據(jù)檢測鑒定結(jié)果判定應(yīng)對該建筑進(jìn)行加固處理。
2鑒定結(jié)論及驗算結(jié)果
2.1檢測數(shù)據(jù)
依據(jù)現(xiàn)場檢測數(shù)據(jù)及鑒定結(jié)論,該建筑的檢測數(shù)據(jù)及結(jié)果如下:(1)該建筑所檢最低砂漿強度、磚強度、混凝土構(gòu)件強度見表1。(2)所測該建筑結(jié)構(gòu)側(cè)向位移絕對值最大的偏差值為+16.5mm,小于建筑結(jié)構(gòu)不適于繼續(xù)承載的側(cè)向位移限值對CU級的要求(允許偏差為±42.0mm)。
2.2抗震鑒定
2.3驗算結(jié)果
根據(jù)現(xiàn)場檢測鑒定報告,利用盈建科建筑結(jié)構(gòu)計算軟件對該建筑進(jìn)行了結(jié)構(gòu)整體計算。(1)荷載取值、材料強度取值及抗震信息(恒載標(biāo)準(zhǔn)值含樓板自重)如下:恒載標(biāo)準(zhǔn)值:4.5kN/m2(第1~3層樓面)、5.0kN/m2(屋面)、7.0kN/m2(樓梯間);活載標(biāo)準(zhǔn)值:2.0kN/m2(辦公室)、2.5kN/m2(教室)、3.5kN/m2(走廊、樓梯間)、0.5kN/m2(不上人屋面);材料強度取值:砌筑砂漿強度第1~4層分別為4.8MPa、5.3MPa、5.8MPa、5.2MPa,磚強度等級均為MU10,混凝土構(gòu)件強度等級為C20;抗震信息:抗震設(shè)防烈度為7°(0.10g),設(shè)計地震分組為第2組。(2)驗算結(jié)果對該建筑主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行承載力驗算。結(jié)果表明該建筑首層B軸墻體受壓承載力不滿足要求,首層部分梁、柱、現(xiàn)澆板承載力不滿足要求。
3加固措施及分析
3.1首層B軸墻體受壓承載力不足
根據(jù)盈建科建筑結(jié)構(gòu)計算軟件的計算結(jié)果可知,該建筑首層B軸墻體的受壓應(yīng)力比最小值為0.58,且該軸大部分墻體受壓應(yīng)力比均小于1,因此對該軸墻體均采用雙面鋼筋混凝土面層加固。
3.2局部尺寸不足
根據(jù)鑒定報告抗震鑒定內(nèi)容可知,該建筑承重外墻盡端至門窗洞邊的最小距離為0.49m,不符合《標(biāo)準(zhǔn)》表5.2.8“當(dāng)設(shè)防烈度為8°時承重外墻盡端至門窗洞邊的最小距離為1.0m”的規(guī)定,因此對該建筑第1~4層采用不滿足位置修改門窗洞口大小的加固方法。
3.3建筑總高度超限
《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GB50003-2011)10.1.2條規(guī)定,同一樓層內(nèi)開間不大于4.2m的房間占該層總面積不到20%,且開間大于4.8m的房間占該層總面積的50%以上為“橫墻很少”,本工程中的教學(xué)樓各層房間的開間均大于4.2m,且開間大于4.8m的房間占該層總面積的65%,因此屬于“橫墻很少”的類型。根據(jù)鑒定報告抗震鑒定內(nèi)容可知,該建筑房屋高度為13.85m,不符合《標(biāo)準(zhǔn)》中表5.2.2規(guī)定“設(shè)防烈度為7°的橫墻很少乙類設(shè)防的普通磚墻的A類砌體房屋的最大高度不應(yīng)超過13m”的規(guī)定。依據(jù)《建筑抗震加固技術(shù)規(guī)程》及已有相關(guān)文獻(xiàn),“當(dāng)房屋的總高度超過規(guī)定而層數(shù)不超過規(guī)定的限值時,應(yīng)采取高于一般房屋的承載力且加強墻體約束的有效措施”。由于總高度超限尺寸不大,本項目采用了對該建筑所有外墻采用雙面鋼筋混凝土面層加固的措施來加強墻體的整體約束,這種對總高度超限幅度不大的砌體結(jié)構(gòu)采用的加固方法屬于概念設(shè)計上的加固措施。
3.4首層部分梁、柱、現(xiàn)澆板承載力不足
該建筑僅首層14~16×A~C范圍內(nèi)為混凝土柱和混凝土梁承重,混凝土梁上托砌體承重墻,且對該砌體承重墻進(jìn)行了雙面混凝土面層加固,因此對首層的該范圍承重梁和柱分別按轉(zhuǎn)換梁和轉(zhuǎn)換柱計算,并根據(jù)計算結(jié)果對其進(jìn)行了擴截面加固。
4結(jié)語
通過對該張家口地區(qū)某中學(xué)教學(xué)樓檢測鑒定及加固方案的分析,對多層砌體結(jié)構(gòu)在建筑房屋總高度超限且超限幅度不大、墻體抗壓承載力不足等情況下采取了一定的加固措施,其中對該建筑周邊外墻和樓梯間四周墻體均采用雙面鋼筋混凝土板墻加固的方法體現(xiàn)了概念設(shè)計的思想,對相同情況下的砌體結(jié)構(gòu)的加固提供了一種可借鑒的思路。
參考文獻(xiàn)
[1]王科亮,周珺,裴旭東.超高超層砌體結(jié)構(gòu)房屋的抗震加固設(shè)計[J].水利規(guī)劃與設(shè)計,2015(11):110-113.
[2]蘇迎社,陳林.中小學(xué)多層砌體結(jié)構(gòu)房屋典型抗震加固設(shè)計[J].工程抗震與加固改造,2011,33(3):88-91+95.
作者:郭星 蘇利全 劉子毅 單位:河北省建筑科學(xué)研究院有限公司